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.
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