悬浮WS2单层微腔中增强的极化激元相互作用

过渡金属二硫化物单层具有强激子共振，能够在室温下实现强烈的光-物质相互作用。然而，这些材料对周围环境的敏感性以及与支撑衬底的强烈相互作用，会通过散射、解离和缺陷形成增强激子损耗，阻碍其在激子-极化激元平台中激发光学非线性的全部潜力。从这个角度来看，使用悬浮单层有可能完全消除衬底引起的损耗，为研究和利用基于二维材料的极化激元系统的本征电子、机械和光学特性提供独特优势，且不受任何邻近效应的影响。在这项工作中，我们报告了一种新颖的制备方法，实现了在其中心填充悬浮WS2单层的平面λ/2微腔。在此类系统中，我们通过实验证明了室温下强耦合的2倍增强，这是由于与基于介电填充微腔的类似系统相比，总损耗降低所致。此外，由于损耗最小化，我们平台中的自旋相关极化激元相互作用显著放大，导致激子相互作用常数达到创纪录的水平，接近室温下的理论预测值，且无需使用关于有效极化激元密度的理论假设。这种方法有望将基于二维材料的极化激元系统推向其本征极限，为实现具有卓越性能的新型极化激元器件铺平道路。