面向低损耗等离激元应用的层状石墨烯-贵金属体系

我们提出了一种用于可调谐、低损耗等离激元共振的复合层状结构，该结构由石墨烯包覆的贵金属薄膜构成，并置于六方氮化硼（hBN）衬底上。我们计算了这些结构的电子能量损失谱（EELS），并通过数值模拟证明，通过添加石墨烯包覆层和宽带隙 hBN 衬底，可以显著降低贵金属薄膜中的体等离激元损耗，并增强表面耦合。具有三层石墨烯包覆层和 hBN 衬底的银薄膜在金属层厚度高达 34 nm 时仍表现出表面等离激元占主导的谱型。基于包含边界相互作用的镜面反射模型，我们推导出有效介电函数的连分数表达式，用于系统地论证各种配置下等离激元峰的可调谐性。配置变化包括衬底、等离激元金属以及每种材料的单层厚度。EELS 的介观尺度计算以各层介电函数作为有效介电函数计算的输入，由此直接确定损耗谱。