用于纳米光子学应用的范德瓦耳斯材料
光学
2024-01-22 v2 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
众多光学现象与应用已由纳米光子结构实现。当前以高折射率介电质（如硅或磷化镓）制备它们面临受限的制造挑战，而金属依赖等离激元因而呈现高欧姆损耗，限制了可实现的应用。在此，我们提出一类新兴的层状所谓范德瓦耳斯（vdW）晶体，作为可行的纳米光子学平台。我们提取了 11 种机械剥离薄膜（20–200 nm）范德瓦耳斯晶体的介电响应，揭示出高达 n = 5 的高折射率、高达 n = 3 的显著双折射、尖锐吸收共振，以及从紫外到近红外的多个透明窗口。随后，我们利用 vdW 薄膜与多种衬底的兼容性，在 SiO 与金上制备了纳米天线。我们观察到在 SiO 上因高折射率对比产生的显著米氏（Mie）共振，导致强激子-光子耦合 regime，以及在金上很大程度上未被探索的高品质因子混合米氏-等离激元模式。我们通过实现由堆叠扭转晶态薄膜制成的纳米天线，展示了进一步的 vdW 材料特有制造自由度，其可调控非线性光学性质，以及制造后纳米结构转移，这对敏感材料的纳米光学十分重要。
引用
@article{arxiv.2208.06249,
title = {Van der Waals Materials for Applications in Nanophotonics},
author = {Panaiot G. Zotev and Yue Wang and Daniel Andres-Penares and Toby Severs Millard and Sam Randerson and Xuerong Hu and Luca Sortino and Charalambos Louca and Mauro Brotons-Gisbert and Tahiyat Huq and Stefano Vezzoli and Riccardo Sapienza and Thomas F. Krauss and Brian Gerardot and Alexander I. Tartakovskii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.06249},
year = {2024}
}