范德瓦耳斯晶体中的纳米限域太赫兹极化激元
介观与纳米尺度物理
2021-03-25 v2 材料科学
光学
摘要
电磁场限域对纳米光子技术至关重要，因其可增强光-物质相互作用，从而实现深亚波长尺度下的光操控。在太赫兹（THz）波段，辐射限域通常借助专门设计的金属结构（如天线或纳米狭缝）实现，但由于太赫兹辐射波长较长，此类结构占用面积大。在此背景下，范德瓦耳斯（vdW）晶体中的声子极化激元——光与晶格振动的耦合——因具有极端的场限域与低光学损耗，已成为超越衍射极限控制光的有前途方案。然而，太赫兹频率下纳米限域声子极化激元的实验演示迄今仍具挑战。本文通过结合散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）与自由电子激光（FEL），在vdW半导体中揭示了8至12 THz频率范围内一系列低损耗极化激元激发，从而给出了该实验演示。我们可视化了具有以下特征的太赫兹极化激元：i) 面内双曲色散，ii) 极端纳米尺度场限域（低于），以及 iii) 长极化激元寿命，下限> 2 ps。
引用
@article{arxiv.2007.06342,
title = {Nanoscale-confined Terahertz Polaritons in a van der Waals Crystal},
author = {Thales V. A. G. de Oliveira and Tobias Nörenberg and Gonzalo Álvarez-Pérez and Lukas Wehmeier and Javier Taboada-Gutiérrez and Maximilian Obst and Franz Hempel and Eduardo J. H. Lee and John M. Klopf and Ion Errea and Alexey Y. Nikitin and Susanne C. Kehr and Pablo Alonso-Gonzaléz and Lukas M. Eng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.06342},
year = {2021}
}