单层与多层二维材料及其异质结构的光学建模

顾名思义，二维材料理想情况下被视为没有厚度。此前其光学响应曾通过纯粹的二维表面电流或极薄薄膜建模，但结果相互矛盾。然而，二维材料的多层堆叠以及不同材料在垂直范德瓦耳斯异质结构中的组合表明，这些材料具有有限厚度。在本文中，我们提出一种调和上述两种方法的新模型，并展示如何由每一单独层的二维响应计算堆叠二维层的体性质，反之亦然。在我们的方法中，每个二维层被真空包围，并描述为一种具有不依赖于外部介质的本征参数的传输矩阵。这在连续薄膜与离散层之间建立了联系。我们展示了如何对二维材料异质结构建模，并识别出在零厚度极限下表示二维材料的电流片的参数，即面内表面极化率和面外位移极化率。我们表明，我们的统一模型与现有椭偏仪数据完全兼容，其可靠性与现有界面模型相同，但表面极化率或体介电函数的值不同。我们详细讨论了差异的起源，并表明我们的方法能够确定二维材料的本征性质，其优势在于多层与单层系统在同一框架内描述。