Серебряный пилообразный наноразмерный массив, используемый для индукции фотолюминесценции в 2D WS2

Серебряный пилообразный наноразмерный массив, используемый для индукции фотолюминесценции в 2D WS2

Исследователи из Университета Гронингена создали долинно-когерентную фотолюминесценцию в двумерных (2D) вольфрамовых дисульфидных чешуйках при температуре окружающей среды. Они достигли этого, используя серебряную пилообразную наноразмерную решетку.

После возбуждения устройства зеленым лазерным светом (зеленым) возникает когерентная флуоресценция (красного цвета) благодаря серебряному пильному зубу (правая панель). Масштабная линейка составляет 500 нм. Изображение предоставлено: Хан и Е., Университет Гронингена.

На сегодняшний день такая фотолюминесценция может быть реализована только при экстремально низких температурах. В квантовой электронике возможно использовать когерентный свет для передачи или хранения информации. Это плазмонно-экситонное гибридное устройство обладает потенциалом для использования в интегрированной нанофотонике (электроника на основе света). Результаты исследования были описаны в Nature Communications 5 февраля th 2020.

Дисульфид вольфрама доступен в виде двумерного материала и обладает удивительными электронными свойствами.

Электронная структура монослоя дисульфида вольфрама показывает два набора точек или долин с самой низкой энергией .

Джастин Е., доцент и руководитель группы физики устройств из сложных материалов, Университет Гронингена

Одно жизнеспособное приложение находится в области фотоники, так как оно способно излучать свет с круговой поляризацией, зависящей от долины, – новая степень свободы управления информацией. Но для долотроники нужен когерентный и поляризованный свет. К сожалению, более ранние исследования показали, что поляризация фотолюминесценции в дисульфиде вольфрама является практически случайной при температуре окружающей среды.

долины

По словам Е., « Дисульфид вольфрама уникален тем, что эти две долины не идентичны ». Это подразумевает, что генерация линейно поляризованного света требует, чтобы обе долины реагировали когерентно, чтобы произвести свет в фотолюминесценции.

Но междолинное рассеяние при комнатной температуре в значительной степени разрушает когерентность, поэтому заметная когерентность достигается только при очень низких температурах, близких к нулю .

Джастин Е., доцент и руководитель группы физики устройств из сложных материалов, Университет Гронингена

Вместе с Чунруй Ханом, его постдокторским исследователем (работающим в настоящее время в Институте микроэлектроники Китайской академии наук), Вы, таким образом, попытались использовать другую технику для получения линейно поляризованного света, используя плазмонную метаповерхность, которая находится в форма серебряного пилообразного наноразмерного массива.

Этот материал активно взаимодействует с дисульфидом вольфрама и обладает способностью передавать резонанс, вызванный светом, как электромагнитное поле в металле. « Он улучшает взаимодействие света и материала », – заявил Е.

Серебро

При комнатной температуре линейная поляризация, вызванная когерентностью долины, увеличивается почти до 27% путем нанесения тонкого серебряного метасоверхностного слоя поверх монослоя дисульфида вольфрама.

Эти характеристики при комнатной температуре даже лучше, чем поляризация долины, полученная во многих предыдущих отчетах, измеренных при очень низких температурах .

Джастин Е., доцент и руководитель группы физики устройств из сложных материалов, Университет Гронингена

Можно дополнительно увеличить линейную поляризацию до 80%, комбинируя анизотропию плазмонного резонанса в форме пилообразного узора с оптическим откликом дисульфида вольфрама. Это означает, что Вы и Хан теперь можете запускать линейно поляризованную фотолюминесценцию в этом материале.

Это достижение позволит использовать как плазмонную когерентность метасоверхностей, так и когерентность долины дисульфида вольфрама в оптоэлектронике при комнатной температуре. Следующим шагом является использование электрического входа в качестве альтернативы для лазерного света, который индуцировал фотолюминесценцию.

Источник: https://www.rug.nl/?lang=en

Source link