室温下MoS$_2$激子与超材料的选择性强耦合
光学
2022-08-05 v2
摘要
位于双曲超材料（HMM）附近的光发射体表现出一系列量子光学现象，从自发衰减率增强到强耦合。在本研究中，我们将单层二硫化钼（MoS）发射体集成到HMM的近场区域。MoS单层具有A和B激子，它们在可见光谱的红色区域发射。我们发现B激子与HMM的耦合方式与A激子不同。所制备的HMM在2.13 eV处从椭圆色散介质转变为双曲色散介质。B激子与HMM模式的选择性耦合归因于跃迁的内建场梯度。相对于A激子，B激子能量更接近HMM的转变点。因此，HMM模式更多地与B激子耦合，超材料起到了选择性耦合器的作用。耦合强度计算表明，B激子的耦合强度是A激子的2.5倍。HMM的高近场、MoS激子的大幅度和面内跃迁偶极矩，导致了B激子的强耦合以及混合光-物质态的形成。测量的差分反射和光致发光光谱表明了混合光-物质态（即激子-极化激元）的存在。在室温下观察到至少129 meV的拉比分裂。低温光致发光测量显示了模式反交叉，这是混合态的特征。我们的结果表明，HMM可作为像MoS这样的多激子系统的能量选择性耦合器。
引用
@article{arxiv.2201.10131,
title = {Selectively strong coupling MoS$_2$ excitons to a metamaterial at room temperature},
author = {Harshavardhan R. Kalluru and Jaydeep K. Basu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.10131},
year = {2022}
}