二维范德华材料中的极化激元的相关研究

发布时间：2025-01-01 00:32

　　在亚波长尺度对光进行调控,在量子物理,光子学甚至生物学等领域都具有重要意义。极化激元是一种有效的手段来实现突破衍射极限的光调制。极化激元一般是由于自由电子或者晶格中的束缚电子被外界电磁场极化,产生的一种集体震荡-电磁波。极化激元在增强光学非线性效应,传感,成像以及新型人工超构材料的设计领域都有广阔的前景。而最近几年在二维层状的范德华材料中,科学家发现了各种各样的极化激元,并且这些极化激元因为材料维度的限制表现出更强的场局域特性,同时也展现出众多和传统体材料的等离激元材料不一样的性质。二维材料中的极化激元克服了传统金属材料中的极高的本征损耗,以及狭窄的工作范围等局限,其广泛的动态可调性质(包括厚度,化学掺杂,栅压调控等)使得二维范德华材料体系更优于传统的极化激元材料。对二维范德华材料中的极化激元的探索需求日益扩大,因此我的研究重点聚焦在以下几个相关的工作当中。1.等离激元在原子层厚度的石墨烯体系中,表现为光同电子集体振动的相互作用。并且这种对电磁场的束缚能力可以通过对石墨烯进行微纳结构的加工来进一步增强。我们通过使用新的生长工艺,制备出天然的纳米结构石墨烯的单晶阵列。纳米结构的石墨烯可以在...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1(a)金属和半导体中电子集体振荡主导的电子等离激元，主要在紫外和可见光

一章：绪论二维范德华材料中的极化激元的相关jjjpjpii2202221（）Lorentz振荡是发生在束缚电子在晶格附近响应外界电磁场的振动极化，是电子响应外场的谐振行为。而针对谐振的光学晶格的振荡的行为被命名为声化激元（Phononp....

图1.2(a)通过金属等离激元可改变光的吸收发射特性，设计出的彩色图案

维范德华材料中的极化激元的相关研究第一章：绪生出的另一领域-人工超构材料如今也是最火热的研究方向之一10。等离激元意义重大的原因有以下五点：1.在亚波长尺寸突破以衍射极地方式限聚焦光，并调控光的传播。（负折1，超透镜12等）2.改变光与物质作用过程中的局部光学态密度。（局域....

图1.3(a)不同孔径的金属薄膜呈现出的异常透射行为

二维范德华材料中的极化激元的相关研究第一章：绪论可以实现更多的功能化调制，并且可以将损耗降低一个数量级。然而他们的局限在于工作波长范围太窄，有效工作的范围仅仅在可见光和近红外波段。而在更长波长的中，远红外领域，金属和高掺杂半导体则难以实现等离激元的有效应用。

图1.4(a)通过中红外波段的近场成像，在实空间中揭示了石墨烯中的等离激元在石墨烯表面的传播行为，在边缘和缺陷处被反射形成干涉条纹

二维范德华材料中的极化激元的相关研究第一章：绪域的电子极化激元共振效应极大地增强了表面局域场，增加光学态密度，从而有效地改变了石墨烯本征的吸收特性。2011年，FengWang教授团队通过对石墨的结构加工，设计了石墨烯极化激元的人工微腔结构，实现了室温下对太赫兹射吸收特性....

本文编号：4021773