硫化亚锗作为高度各向异性太赫兹极化激元的天然平台
光学
2023-01-18 v2 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
太赫兹（THz）电磁辐射是光学访问磁子（自旋）、等离激元（电子）或声子（原子振动）等集体激发的关键，从而架起了光学与凝聚态物理之间的桥梁。将 THz 光限制到纳米尺度对于低维系统中此类激发的局域探测极为可取，这从本质上规避了远场 THz 光学的大 footprint 与低光谱密度。为此，各向异性范德瓦耳斯（vdW）材料中的声子极化激元（PhPs，即极性晶体中光与晶格振动的耦合）近来已成为 THz 纳米光学的一个有前景的平台；然而已被探索的可行材料数量仍很匮乏。因此，亟需探索不仅在不同光谱区间具有 THz PhPs，且展现独特各向异性（方向性）电学、热电与振动特性的新型材料。为此，我们在此引入半导体 alpha-硫化锗(II)（GeS）作为一个引人关注的候选者。通过采用经理论分析支撑的 THz 纳米光谱学，我们对 GeS 中不同的面内双曲与椭圆 PhP 模式进行了详尽表征。我们发现不仅具有长寿命（ > 2 ps）与优异 THz 光限制（ > 45）的 PhPs，而且存在内禀的、声子诱导的反常色散，以及单块 GeS slab 中自然出现的 PhP 沟道化特征。
引用
@article{arxiv.2110.13295,
title = {Germanium monosulfide as a natural platform for highly anisotropic THz polaritons},
author = {Tobias Nörenberg and Gonzalo Álvarez-Pérez and Maximilian Obst and Lukas Wehmeier and Franz Hempel and J. Michael Klopf and Alexey Y. Nikitin and Susanne C. Kehr and Lukas M. Eng and Pablo Alonso-González and Thales V. A. G. de Oliveira},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.13295},
year = {2023}
}