新型二维材料的等离激元结构制备及器件应用

等离激元和二维材料是凝聚态物理和光学等交叉学科一直以来备受关注的两个研究方向,其中表面等离激元研究的是界面电子在外场激发下的集体振荡,通过对金属在亚波长尺度进行加工,展现出特殊的光学性质。而二维材料由于其原子尺度的厚度,使其具有不同与体材料的能带结构,为其物理性质的研究提供了新的研究方向。

近年来,研究者发现把等离激元纳米结构和新型二维材料结合,可以有效地发挥其各自的优势,在光电探测、光发射等方面实现应用。同时,通过对入射光源、材料尺寸、环境温度、外加电场等关键参数的改变,可进一步对该等离激元器件实现动态调控,展现出广阔的应用前景。

Untitled针对这一蓬勃发展的研究领域,北京大学物理学院方哲宇课题组撰写了相关的综述文章对该领域已有报道的工作和未来的发展方向进行了总结和展望,在线发表在Advanced Science (Doi:10.1002/advs.201600430, 2017)上。该综述从近期对二维材料电学和光学性质的研究讨论出发,展示了学界对二维材料与等离激元耦合机理的研究探讨;结合二维材料和等离激元纳米结构,分析了二维材料的等离激元调制机理;并对其在荧光增强、光电探测,以及光催化领域的应用进行了总结。­­

该综述论文还进一步对复合二维材料等离激元器件的设计前景进行了讨论,从第一性原理出发了解金属等离激元和二维材料激子的耦合机制,为未来获得更高品质、低成本的等离激元纳米材料、及实现纳米尺度的光源、波导和光电探测纳提供新的实验方法和设计方案。

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