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首页>> news>> 2023年7月组内文献阅读汇报



Ultrasensitive terahertz sensing in all-dielectric asymmetric metasurfaces based on quasi-BIC


由于完美BIC具有无限高的Q因子,因此在透射谱中看不到共振峰。这篇文献提出了一种非对称的全介电超表面结构,可利用准BIC在太赫兹范围内实现超灵敏度传感。超表面由一系列周期单元组成,包括两个具有不对称圆柱孔的硅柱和一个SiO2衬底。通过透射谱可以观察到准BIC共振位置和半高全宽随结构参数的变化也会规律性的变化,为后续的研究提供一定的思路。另外,此共振对周围介质较敏感,调整圆柱孔的位置,打破xy平面内的对称性,可实现灵敏度高达170.58 GHz/RIU。且材料引入损耗,也不会使灵敏度降低,与之前的工作相比,本文设计的这种超灵敏传感器具有高性能和灵敏度,为生物传感提供了不错的选择。

Journal of the Optical Society of America B, 39



报告人:常文瑶


Engineering a light–matter strong coupling regime in perovskite-based plasmonic metasurface: quasi-bound state in the continuum and exceptional points


利用钙钛矿平台,不同的小组已经成功地演示了极化激元玻色-爱因斯坦凝聚(即极化激元激射),激光冷却,弹道传播,ESPPs,极化声子微结构,晶格。然而,这些工作中报道的极化声子器件都是光抽运的。为了实现实际器件,通常引入金属材料对其进行电注入。金属的使用将带来重大的挑战,例如,由于金属不可避免的吸收损耗,极化激元模式的品质因数会降低。除了金属薄膜的电学性质外,我们将利用其表面等离激元与钙钛矿的激子耦合来实现ESPPs的形成,这在一些工作中也被观察到。最近,已经证明亚波长周期晶格的钙钛矿超表面提供了一种按需的能量-动量极化声子色散。虽然这项工作只讨论了极化声子色散的实部(即能量),但纹理超表面可以通过连续体( BIC ) 中的束缚态或特殊点( EPs )等概念来设计虚部(即,损失),从而提供新的策略来克服挑战。因此,在设计电注入极化声子器件时,超表面方法将是一个有前途的配置,以最大限度地减少金属层的影响。 我们从理论上研究了在金属衬底上亚波长周期的钙钛矿晶格中激子-光子极化激元和ESPP的形成。研究表明,根据钙钛矿层的不同,得到了两种不同的机制:对于超薄超表面,只存在ESPPs;对于波长尺度厚度的超表面,激子-光子极化激元和ESPPs共存。在这两种情况下,下极化激元分支( LPB )分别由无限辐射品质因数和有限辐射品质因数对应的暗模式和亮模式组成。该体系的另一个显著特点是,通过简单地调节钙钛矿薄膜的几何参数,可以获得局域态密度( DOS )增强的EPs。特别地,该构型保持激子-光子极化激元,可以通过这样的方式设计,暗模式的非辐射损耗可以忽略不计,并且该态成为高品质因子的准BIC。我们的研究结果表明,即使存在金属层,钙钛矿超表面也是制造极化声子器件的一个有吸引力和丰富的平台。

Photon. Res. 8, A91 (2020).



报告人:付朋


Strongly enhanced light–matter coupling of monolayer WS2 from a bound state in the continuum


激子态和连续谱中束缚态(BIC)强耦合形成的激子-极化激元,可以继承BIC超长的辐射寿命和激子态显著的非线性的特性,但在二维半导体中,室温下激子-极化激元的实现仍然具有挑战性。 来自意大利国家研究委员会(CNR-Nanotec)纳米技术研究所的E. Maggiolini, L. Polimeno,Daniele Sanvitto & Dario Ballarini等研究人员在Nature Materials上发文,通过将单层WS2激子耦合到由一维光子晶体形成的连续体中拓扑保护的束缚态,并通过布洛赫表面波(Bloch surface wave, BSW)优化单层位置的电场强度,展示了室温下光与物质相互作用的增强和大的激子-极化激元非线性。通过结构优化的方法,在完全开放的结构中实现了:(1)最大化BIC模式与WS2的耦合,最小化损耗模式与WS2的耦合,(2)实现了~100 meV的光子带隙,(3)BIC模式确定性地处于能量色散曲线的局部最小值处,(4)Rabi劈裂为~70 meV,具有非常高的协同性(Cooperativity, C=(4g^2)/(Γ_exc Γ_ph )>37),(5)光子色散和结构尺寸对加工缺陷具有较大的容忍度。该结构为基于拓扑保护和连续体中高度相互作用的束缚态的极化激元器件铺平了道路。

Nature Materials (2023),https://doi.org/10.1038/s41563-023-01562-9


基于2.5维面外加工技术的鲁棒性等离激元连续域束缚态超表面


等离激元准BIC作为一种新奇的光学模式,在激射,高灵敏度传感器领域有重要的应用价值。然而传统的二维准BIC结构的共振线宽很大程度依赖于平面结构的对称性破缺度。近来,西湖大学的文燎勇团队在基于二元孔阳极氧化铝模板(BP-AAO)技术开发大面积等离激元BIC超表面的工作基础上提出了一种具有强鲁棒性的等离激元SP-BIC超表面设计新思路。研究结果表明,与改变2D平面内的非对称因子相比,改变2.5D平面外的非对称因子更容易实现鲁棒的准BIC共振。当等离激元BIC超表面拥有合适的2.5D平面外非对称因子时,2D平面内非对称因子的负面影响可以得到极大的抑制。该结构同时具有鲁棒的高Q因子和FoM,非常适用于设计生物传感器件。实验与仿真分析证明,2.5D异质结构具有较高的二阶表面灵敏度,其内毒素检测限可低至0.01 EU/ml,远好于大多数市售的相关检测产品。该工作为未来高灵敏度生物探测提供了较好的思路。 文章链接: https://doi.org/10.1002/advs.202206236

Adv. Sci. 2023, 10, 2206236



报告人:李慰


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