金-WSe2 多层结构中的等离激元-激子相互作用

范德瓦耳斯材料如过渡金属硫族化合物（TMDCs）薄膜在环境条件下于可见光谱中呈现强束缚激子态，为激子-光子耦合提供了理想平台。将半导体性 TMDCs 以多层结构与金属结合的形式利用，可显著增强光-物质相互作用。由此，激子与表面等离极化激元之间的相互作用成为一种在受限模体积中传递电磁能量的平台。在此，我们基于电子能量损失谱（EELS）和阴极发光（CL）谱，从理论上研究如何用运动电子作为金-WSe2 多层结构杂化激子-等离极化激元的探针。有趣的是，与仅有准传播光子模式同激子 A 相互作用的 WSe2 平板波导不同，在金-WSe2 多层中，激子 A 和激子 B 均可与表面等离极化激元发生强相互作用。因此，我们观察到在激子或等离激元峰处的 CL 发射抑制，这揭示了以非辐射导波形式的激子与等离激元间的能量转移。我们的工作为深入理解层构型与厚度对等离激元和光子模式以及进而对激子与表面等离极化激元耦合强度的影响提供了系统性研究。我们的发现为基于金属/半导体杂化材料设计高效光电探测器、灵敏传感器和发光器件铺平了道路。