通过近场耦合表面等离极化激元探测原子级薄半导体中的暗激子
介观与纳米尺度物理
2017-06-29 v1
摘要
过渡金属二硫属化物（TMD）单层是直接带隙半导体，具有紧密结合的激子、强自旋轨道耦合和自旋-谷自由度。根据电子-空穴对的自旋构型，TMD 单层的谷内激子可以是光学亮激子或暗激子。暗激子涉及名义上自旋禁戒的光学跃迁，其面内跃迁偶极矩为零，使得利用传统远场光学技术检测它们具有挑战性。在此，我们引入一种通过近场耦合表面等离极化激元（SPPs）来探测二维（2D）材料光学性质的新方法，该方法选择性增强具有垂直于 2D 平面偶极矩的光学跃迁。我们利用该方法直接检测单层 TMD 中的暗激子。当 WSe2 单层置于单晶银膜上时，其向近场耦合 SPPs 的发射显示出新的光谱特征，其能量和偶极取向与暗中性激子和带电激子一致。这种基于 SPP 的近场光谱显著增强了探测和操纵原子级薄材料激子动力学的实验能力。
引用
@article{arxiv.1701.05938,
title = {Probing dark excitons in atomically thin semiconductors via near-field coupling to surface plasmon polaritons},
author = {You Zhou and Giovanni Scuri and Dominik S. Wild and Alexander A. High and Alan Dibos and Luis A. Jauregui and Chi Shu and Kristiaan de Greve and Kateryna Pistunova and Andrew Joe and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Philip Kim and Mikhail D. Lukin and Hongkun Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:1701.05938},
year = {2017}
}
备注
4 figures