二维纳米狭缝中的杂化等离激元：从石墨烯到各向异性二维材料

复杂纳米结构中的等离激元耦合与杂化为在纳米尺度操控光提供了丰富的舞台。本文提出一个半解析模型，描述沿二维纳米狭缝导引的杂化等离激元模式的出现。特别地，我们发现两种新的耦合等离激元共振，它们源自组成半片的边缘等离激元的对称与反对称杂化。这产生了一个反键模式和一个成键模式，分别位于裸边缘等离激元能量的上方和下方。我们的处理方法具有显著的普适性，能够处理任意宽度的狭缝，并且无论二维导电材料为何（例如，掺杂石墨烯、二维过渡金属二硫属化物或磷烯）均保持有效。我们推导了二维纳米狭缝杂化模式的色散关系，以及相应的感应电势和电场分布。我们还讨论了二维狭缝的等离激元谱及其互补结构（即条带）的等离激元谱。最后，考虑了由各向异性二维材料制成的纳米狭缝的情形。聚焦于高度各向异性的黑磷，我们研究了其沿两个主晶轴的等离激元谱特征。我们的结果为理解复杂二维纳米结构中等离激元的相互作用提供了洞见，从而扩展了当前二维材料中等离激元共振的工具箱，并为基于原子级薄层等离激元学的未来紧凑型器件的出现铺平了道路。