任明丽, 杨涪铨, 刘 晗, 韩 梦, 朱翔久, 姜明奇, 吴向尧

(吉林师范大学 物理学院, 吉林 四平 136000)

近年来, 光子晶体材料在许多领域应用广泛. 如石墨烯被用作润滑剂, 由于其片状结构, 因此大量碳原子在同一平面内紧密结合, 在范德华力的作用下上下薄片间仅微弱附着, 这种弱的层间相互作用使提取原子或几层原子成为可能[1-2]; 二硫化钼(MoS2)已用于设计二维光源、 晶体管、 偏振选择器和光电探测器等光电器件[3-6]. 二维MoS2与块状材料相比, 其单层膜结构的直接带隙使光致发光得到加强[7], 得到了更小的有效激子Bohr半径(1 nm)和较大的激子结合能(0.96 eV), 为实现在室温下的激子器件研发提供了条件[8], 其偶极取向的二维特性使激子发射具有高度的各向异性[9].

与三维光子晶体材料相比, 二维光子晶体材料具有许多独特性能. 首先, 垂直于二维平面方向的量子局域产生了新的电学和光学性质, 这些性质与三维情形明显不同[10]. 其次, 二维材料的表面会自然钝化任何悬垂键, 从而使二维材料易与波导和空腔等光子结构集成. 由于异质结构中晶格常数不同的层与层状体材料的范德华力结合较弱, 因此使用不同的二维材料可构建垂直异质结构而不存在传统的晶格失配问题[11]. 最后, 由于二维材料的原子层较薄, 因此它们与光的相互作用更强[12].

在研究石墨烯的电子能带结构中提出了Dirac点[13-15], Dirac点通常出现在第一个Brillouin区内, 在带隙结构中, 上、 下导带间以线性方式相交, 产生……