通过人工刻蚀实现对范德华力亚表面材料中束缚态连续性的光-物质相互作用操控
光学
2025-03-06 v1 应用物理
摘要
最近范德华（vdW）纳米光子学的研究成果开辟了以一种更内在的方式操控光-物质相互作用的新途径，推动了通过自旋杂化极化子实现可调磁光学、间接带隙激光以及异常增强的光学非线性等精彩成果。然而，向各向异性原子晶格、化学活性侧壁以及vdW材料中形成能差异等挑战，使得纳米加工和材料选择方面存在显著难题，阻碍了在任意材料上实现高Q共振模的实现。在本工作中，我们提出了一种无需刻蚀的vdW结构，模拟浅层刻蚀，称为“人工刻蚀”。该方法利用由光阻制成的低折射率（LRI）扰动层，显著降低了辐射损耗，实验实现了最高可达348的惊人Q值，相当于vdW纳米光子学中报告的最高值。我们通过自旋杂化高Q（准）束缚态连续性（BIC）模态与极化子之间的作用，展示了在四种代表性材料（WS、MoS、WSe和MoSe）上的室温极化子，实现了约80 meV的拉比分裂，这显著超过了本征极化子损耗。此外，我们展示了在基体WS中实现间接带隙发射，在异质结构中实现直接极化子发射，并实现了其发射效率的显著极化依赖性增强。该提出的无刻蚀vdW结构为在保持材料完整性的同时，为高Q纳米光子学提供了一个 versatile平台，推动了光电子器件和量子器件的应用。
引用
@article{arxiv.2503.03694,
title = {Manipulate intrinsic light-matter interaction with bound state in the continuum in van der Waals metasurfaces by artificial etching},
author = {Fuhuan Shen and Xinyi Zhao and Yungui Ma and Jianbin Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03694},
year = {2025}
}