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首页>> news>> 2023年9月组内文献阅读汇报



Metasurfaces with Maximum Chirality Empowered by Bound States in the Continuum


全电介质超表面已经被用来实现尖锐的光学谐振,该光学谐振由连续统中的束缚态(BIC)的物理学赋予,即使该状态与电磁波的连续介质共存,共振处的光保持局部化在超表面中。对称破缺的全介电超表面中BIC激发的共振在许多应用中受到关注。由于结构损耗和缺陷,BIC以高但有限的品质因数来实现,并且它们通常被称为准BIC。迄今为止,所有支持准BIC共振的超表面都与BIC和辐射连续体的相互作用有关,这是由于面内对称性破缺。在扭曲堆叠中组合,这样的超表面可以非常有效地控制反射光的手性和光谱。然而使用面外BIC对称性破缺的直接手性操纵的潜力仍然未被探索。该工作证明了旋转对称的手性超表面可以支持尖锐的共振,其最大光学手性由连续谱中束缚态(BIC)的精确成形决定。从光的一个圆偏振解耦合并共振耦合到其对应物,支持手性BIC共振的超表面在圆二色光谱中表现出窄峰,品质因数受弱耗散损耗限制。提出了一种基于介质棒对的手性BIC超表面的实现,并通过数值模拟验证了最大手性的概念。

Phys. Rev. Lett.125.093903



报告人:罗猜


Giant intrinsic chiro-optical activity in planar dielectric nanostructures


合成的超材料产生的强光学手性在偏振光学、立体化学和自旋电子学等领域有着重要而广泛的应用。然而,这些固有的手性超材料被限制为复杂的三维(3D)几何形状,这导致显著的制造挑战,特别是在可见波长。平面二维(2D)超表面受到对称性考虑的限制,以斜角操作(非本征手性),并且在接近法向入射时具有明显较弱的手征光学响应。该工作解决了实现平面介电纳米结构强大的固有手性的挑战。与传统知识相反,这些万字平面结构的手性光学响应的特征在于固有手性;它在垂直入射时表现得很强。在实验上实现了近一的圆二色性,其中约90%的具有所选螺旋度的光在540nm的波长处透射。这是迄今为止针对可见光谱中的任何几何形状证明的最高值。通过电荷电流多极展开框架解释这一结果,并表明,激发的高阶多极子是实现巨大圆二色性的主要原因。这些实验结果使得能够在光学频率下以可扩展的方式实现高性能小型化的手控光学组件。其辐射图案是由异常强大的电和磁在可见光谱中的高阶多极响应为主。

Light Sci Appl 7, 17158 (2018)



报告人:罗猜


Excitons in a reconstructed moiré potential in twisted WSe2/WSe2 homobilayers


最近,转角范德瓦耳斯材料中的莫尔超晶格已成为一个很有前途的电子和光学特性工程平台。全面了解这些系统并利用其潜力的一个主要障碍是将莫尔纹结构的直接成像与光学和电子特性相关联。在此,本文开发了一种二次电子显微镜技术,能够直接成像全功能范德华异质结构器件中的堆叠畴。在演示了多层石墨烯中 AB/BA 和 ABA/ABC 结构域的成像之后,又利用这种技术研究了转角 WSe2/WSe2 双层膜中重建的莫尔纹图案,并将莫尔纹周期性的增加与在光致发光测量中,两种不同激子的出现直接相关。这些状态可以通过静电门控 调控,并发现具有不同的谷相干特性。我们将观测结果归因于在超晶格中交替驻留的两种层内激子种类阵列的形成,并为在扭曲的范德瓦尔斯异质结构中实现可调激子阵列的提供了新途径,其应用领域包括量子光电和探索新型多体系统。

Nature Materials, 20, 480-487, 2021.



报告人:张天天


Signatures of moiré-trapped valley excitons in MoSe2/WSe2 heterobilayers


晶体固体中莫尔纹的形成可用于来操纵它们的电子特性,而电子特性从根本上说受到周期性电势景观的影响。在二维材料中,通过垂直堆叠两个层状材料或晶格常数不同的两层材料垂直堆叠,可以形成具有超晶格势能的莫尔纹图案。这种方法产生了电子现象,包括分形量子霍尔效应,可调谐莫特绝缘体以及非常规超导电性。此外,根据理论预测,二维山谷中的莫尔势可能会对光激发产生显著影响。但这些特征尚未在实验中检测到。在这里,本文报告了被困在二硒化钼(MoSe2)/二硒化钨(WSe2)异质层的摩尔电势中的层间谷激子的实验证据。在低温条件下,我们观察到接近自由层间激子能量的光致发光,但其线宽要窄 100 多倍。同一样品的g因子只有两个值,分别为在扭转角度大致为 60° 和 0° 的样品中,即-15.9 和 6.7。g因子也与自由层间激子的g系数相匹配。在扭转角20°时,发射器的亮度会降低两个数量级。然而,它们的g因子却与异质层的g因子相同。与 21.8°扭转角附近的层间激子的Umklapp 重组相一致。这些结果表明,所观察到的效应源于被困在平滑莫尔势中的层间激子,而平滑莫尔势继承了山谷对比物理学。这项工作为通过改变扭转角来控制二维摩尔纹光学提供了机会。

Nature, 567, 2019.



报告人:张天天


Plasmonically Enhanced Graphene Photodetector Featuring 100 Gbit/s Data Reception, High Responsivity, and Compact Size.


苏黎世联邦理工学院Ping Ma、Yannick Salamin、Benedikt Baeuerle和Arne Josten研究员团队在ACS Photonics上发表了题为“Plasmonically Enhanced Graphene Photodetector Featuring 100 Gbit/s Data Reception, High Responsivity, and Compact Size”的研究。作者提出了一种等离子体增强波导集成石墨烯光电探测器。该器件将 6 μm 长的石墨烯层与场增强纳米级金属结构相结合,展示了0.5 A/W 的高外部响应度和高达至少 110 GHz 的快速光响应。首次实现了基于石墨烯的器件的 100 Gbit/s 开关键控和 100 Gbit/s PAM-4 强度调制数据接收。结果显示了石墨烯作为最高速通信应用新技术的潜力。

Ping Ma. et al. ACS Photonics 2019, 6, 154−161.



报告人:刘腾漳


High-performance silicon−graphene hybrid plasmonic waveguide photodetectors beyond 1.55 μm.


浙江大学Jingshu Guo、Jiang Li、Chaoyue Liu和Yanlong Yin研究员团队在Light: Science & Applications上发表了题为“High-performance silicon−graphene hybrid plasmonic waveguide photodetectors beyond 1.55 μm”的研究。作者通过引入超薄宽硅-石墨烯混合等离子体激元波导,提出并实现了基于测辐射热/光电导效应的高性能波导光电探测器。该光电探测器能够在1.55微米和更高的频率下在石墨烯中实现有效的光吸收。当工作在2μm时,响应度约为70 mA/W, 3 dB带宽> 20 GHz。工作在1.55μm时,即使在0.3 V的低偏置电压下,也具有> 40 GHz的宽3 dB带宽和约0.4 A/W的高响应度。这项工作为在近/中红外范围内实现高响应性和高速硅-石墨烯波导光电检测铺平了道路。

Jingshu Guo. et al. Light: Science & Applications (2020) 9:29.



报告人:刘腾漳


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