二维量子材料中自腔体效应的解析

二维材料和黎致范德华（vdW）异质结构拥有众多强相关和拓扑量子相，能量尺度为约 meV。因此，预期这些状态的直接电动力学信号将出现在太赫兹（THz）频率范围内（1 THz ≈ 4 meV）。由于典型的 vdW 异质结构尺寸（约 10 μm）远小于 THz 光的衍射极限，对 THz 光导电性的探测 necessitating 使用近场光学探头。然而，解释此类近场探头的响应受有限尺寸效应、电容栅的存在以及探头本身对材料动力学的影响的 complicate，这些因素共同构成了极化子自腔体，其中 THz 电磁场与材料激发相互作用形成离散驻波。本文展示了自腔体效应在 2D 材料中的重要性，并推导了解析框架以解析这些效应，利用 emerging 的时域 on-chip THz 光谱技术。我们表明，通过将实验与解析理论结合，能够在原点之外提取 THz 导电性并解析集体模动力学，实现约 μm 平面和约 nm 垂直分辨率。这项研究为研究 vdW 异质结构和 2D 量子材料中的量子相和腔体效应奠定了基础。