二硫化鎢極低溫度下，在二硫化鎢薄片中，實現(xiàn)產(chǎn)生谷相干光致發(fā)光！

2021-03-27 15:04:14 民俗文化二硫化鎢,室溫,偏振,等離子體,偏振光

科學家使用銀鋸齒納米燈陣列在室溫下在二維二硫化鎢薄片中產(chǎn)生谷相干光致發(fā)光。到目前為止，這只能在非常低的溫度下實現(xiàn)。在量子電子學中，相干光可以用來存儲或傳輸信息。這種等離子體激子混合器件在集成納米光子學中有很好的應用前景，其研究成果發(fā)表在《自然通訊》雜志上。格羅寧根大學復合材料設備物理研究組組長葉副教授解釋說:

二硫化鎢具有有趣的電子性質(zhì)，可以用作二維材料。單層二硫化鎢的電子結構呈現(xiàn)兩組最低能量點(谷)。一個可能的應用是光子學，因為它可以根據(jù)谷值發(fā)射圓偏振光，這是處理信息的一個新的自由度。然而，谷電子需要相干光和偏振光。不幸的是，以前的研究表明二硫化鎢的光致發(fā)光偏振在室溫下幾乎是隨機的。二硫化鎢的獨特之處在于這兩個谷不相同。

這意味著，為了產(chǎn)生線性偏振光，兩個谷必須一致響應，以產(chǎn)生光致發(fā)光的光。然而，室溫下的谷間散射在很大程度上破壞了相干性，因此只有在接近零的極低溫度下才能實現(xiàn)明顯的相干性。因此，科學家們嘗試了一種不同的方法，通過使用與二硫化鎢具有強相互作用的等離子體表面下，以銀鋸齒納米燈陣列的形式產(chǎn)生線性偏振光。

它可以將光引起的共振以電磁場的形式轉移到金屬中，增強光與物質(zhì)的相互作用。在室溫下，通過在二硫化鎢表面添加薄的銀亞表面，由谷相干引起的線性極化增加到約27%。這種室溫性能甚至優(yōu)于許多先前報告中在非常低的溫度下測量的谷偏振。通過在二硫化鎢的光學響應中加入鋸齒等離子體共振的各向異性，可以將線偏振進一步提高到80%。這意味著科學家現(xiàn)在可以在這種材料中誘導線偏振發(fā)光。

這一成果將使在室溫下利用二硫化鎢的谷相干和次表面等離子體相干成為可能。下一步是用電輸入代替激光誘導光致發(fā)光。過渡金屬二鹵化物(TMDC)單分子膜具有直接帶隙、自旋谷鎖定和激子高度可調(diào)的特性，在發(fā)光器件和集成納米光子學中具有重要的應用價值。然而，由于谷退相干效應，室溫下光致發(fā)光的偏振幾乎是隨機的。它表明，通過結合WS2單分子膜和精心設計的亞表面:

即結合銀鋸齒納米照明陣列控制室溫下激子發(fā)射的偏振態(tài)。當WS2激子與金屬納米結構中表面等離子體共振產(chǎn)生的各向異性共振傳輸模式耦合時，隨機極化變?yōu)榫€性。發(fā)現(xiàn)這種耦合增強了谷相干性，谷相干性對總線二向色性的貢獻約為30%。通過優(yōu)化次表面來進一步調(diào)制傳輸模式，等離子體激子混合系統(tǒng)的全向二向色性可以達到80%，這促進了基于過渡金屬二鹵化物的光子器件的發(fā)展。