通过多孔金属网络实现二维半导体中的远程量子发射
介观与纳米尺度物理
2020-01-09 v1 材料科学
摘要
二维晶体(2DCs)与金属的相互作用在二维材料研究中十分普遍。本文报道了二维晶体覆盖层如何影响较厚金属膜的再结晶,以及由此产生的协同效应如何将表面等离极化激元(SPPs)与二维半导体中的光子发射相耦合。我们表明,在SiO2上退火2DC/Au薄膜会导致一种“反向外延”过程,其中最初纳米晶的Au薄膜变得高度取向化,并与二维晶体覆盖层具有紧密的晶体学共格关系。随着持续退火,金属底层发生去润湿,形成取向孔 enabled 网络(OPEN)薄膜,其中二维晶体覆盖层保持悬浮于金属孔上方或包覆在金属孔内壁。这种OPEN薄膜几何结构支持由直接激光激发或TMD半导体自身发射的光所激发的SPPs,其中能量的耦合与去耦合发生在金属孔位点,因此金属与2DC层之间无需介电间隔层。在低温下,OPEN-WSe2薄膜上呈现出高密度单光子发射器(SPEs),并且我们展示了在17 {\mu}m距离上对SPEs的非局域激发,且光子纯度损失极小。我们的结果表明,OPEN薄膜几何结构是一个通用平台,可促进层状材料在量子光学系统中的使用。
引用
@article{arxiv.1912.07716,
title = {Enabling remote quantum emission in 2D semiconductors via porous metallic networks},
author = {Jose J. Fonseca and Andrew L. Yeats and Brandon Blue and Maxim Zalalutdinov and Todd Brintlinger and Blake S. Simpkins and Daniel C. Ratchford and James C. Culbertson and Joel Q. Grim and Samuel G. Carter and Masa Ishigami and Rhonda M. Stroud and Cory Cress and Jeremy T. Robinson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.07716},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 4 figures