层级微腔-等离激元-激子系统中实现强光物质耦合的通用方法

极化激元是复合的光-物质准粒子，由共振光学腔的真空场与量子发射体中的电子激发发生强耦合而产生。达到此种 regime 通常很困难，因为它需要具有高振子强度的材料与相关光学模式相互作用。二维过渡金属硫族化物（TMDs）近来已成为在室温下实现强耦合 regime 的有前景的候选材料。然而，这些材料通常提供的耦合强度在 10-40 meV 范围，可能不足以与低品质因子谐振腔实现强耦合。在此，我们展示了一种通用方案，可简便地实现与二维材料乃至更广范围的强耦合与超强耦合 regime。通过将金属纳米颗粒阵列中的等离激元激发与共振金属微腔内 WS2 单层中的激子相混合，我们制备了一种层级系统，其在室温下的联合 Rabi 分裂超过 500 meV。耦合系统的光致发光测量显示下极化激元支的主导发射，表明激子参与了耦合过程。近来有研究提出强耦合可影响众多光学与材料相关性质，包括化学反应性、激子输运和光学非线性。借助本文提出的通用方案，宽光谱范围内的强耦合易于实现，因此可在更广泛类别的材料中进一步探索这些令人兴奋的现象。