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范德华尔斯材料在转角光学中的研究进展

2021-09-03郑嘉璐戴志高胡光维欧清东张津瑞甘雪涛仇成伟鲍桥梁

中国光学 2021年4期

郑嘉璐,戴志高,胡光维,欧清东,张津瑞,甘雪涛,仇成伟*,鲍桥梁,6*

(1.西安石油大学材料科学与工程学院,陕西西安 710065;2.中国地质大学(武汉)材料与化学学院,湖北武汉 430074;3. 新加坡国立大学 电子与计算机工程系,新加坡 117583;4. 蒙纳士大学 材料科学与工程学院,维多利亚墨尔本 3800;5.西北工业大学物理科学与技术学院,陕西西安 710072;6.香港理工大学应用物理系,香港 999077)

1 引 言

在亚波长尺度对光进行调控对于光子学、量子物理学等领域都具有重要的意义。极化激元是光与不同极化子相互作用形成的半光半物质的准粒子,可以突破光的衍射极限并将光波长压缩到纳米尺度进行操控,是一种有效实现突破衍射极限的光调制方式[1-2]。极化激元在光学传感、光学成像、增强光学非线性效应,以及新型超材料等设计领域都有广阔的应用前景。早期研究的极化激元是在金属材料体系中,金属中的自由电子和光子耦合,产生表面等离极化激元。然而,金属内部存在巨大的焦耳热损耗,导致极化激元在金属中拥有较高的损耗与较低的寿命。自从2004年发现了石墨烯以后[3],二维范德华尔斯材料以其独特的电学、光学、热力学与机械性能吸引了广泛的关注[4-6]。二维材料包含由单种元素组成的石墨烯、硅烯、黑磷与多种元素组成的六方氮化硼(h-BN)、二维过渡金属硫化物(TMDCs)、二维过渡金属碳(氮)化物(MXenes)等,材料类别覆盖了绝缘体、半导体、半金属、拓扑绝缘体等。这些二维材料有着丰富的物理光学性质,同时各种各样的极化激元也在这些二维层状的范德华尔斯材料中被陆续发现。……

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