WS$_2$单层和少层上的单晶金纳米盘：室温下的强耦合
介观与纳米尺度物理
2019-04-18 v1 光学
摘要
在室温下将光-物质相互作用工程化至强耦合 regime 是现代纳米光子学的基石之一。实现这一目标将为量子信息处理、量子光源乃至量子计量等潜在应用提供新平台。过渡金属硫族化合物(TMDC)特别是二硫化钨(WS)具有可与半导体量子点相比的大跃迁偶极矩，以及强激子束缚能，从而允许在室温下详细探究光-物质相互作用。此外，近期工作表明，将 TMDC 与等离激元纳米腔耦合，并将光紧密聚焦至纳米尺度，可在环境条件下达到强耦合 regime。在此，我们利用具有大面内电磁偶极矩的超薄单晶金纳米盘，其与单层 WS 中的激子跃迁偶极矩对齐。通过散射与反射光谱，我们证明了室温下的强耦合，其 Rabi 分裂为 108 meV。为了进一步深入强耦合 regime，并受 St"uhrenberg 等人近期实验工作的启发，我们将这些纳米盘与少层 WS 耦合。由于与纳米盘耦合的激子数量增加，我们实现了 175 meV 的 Rabi 分裂，大幅提升了 62%。据我们所知，这是已报道的 TMDC 与开放等离激元腔耦合中的最高 Rabi 分裂。我们的结果表明，与 WS 耦合的超薄单晶金纳米盘是探究光-物质相互作用的极佳平台。
引用
@article{arxiv.1812.09495,
title = {Single-crystalline gold nanodisks on WS$_2$ mono- and multilayers: Strong coupling at room temperature},
author = {Mathias Geisler and Ximin Cui and Jianfang Wang and Tomas Rindzevicius and Lene Gammelgaard and Bjarke S. Jessen and P. A. D. Gonçalves and Francesco Todisco and Peter Bøggild and Anja Boisen and Martijn Wubs and N. Asger Mortensen and Sanshui Xiao and Nicolas Stenger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.09495},
year = {2019}
}