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石墨烯莫尔(moiré)超晶格纳米光子晶体近场光学研究

Front/inInthefront/inthebow/infrontoftheshipbecarefl。1:散射近场光学显微镜(NeaSNOM)对角双层石墨烯(TGB)近场纳米光学成像的结果。A:试验表示(AB,BA和AA显露石墨烯的不一样聚集类别);B:近场光学振幅成像和TEM;C:畴壁上的电子能带构造。光子晶体中介质折射率的周期性构造不但会导致光子色散带中完全光子带隙的变成。在一定条件下,还可以天生具有Dirac(或Weyl)准粒子举动的一维(1D)手性边界态或奇特光子色散能带。原则上,光子晶体的见解也有用于操控纳米光的传播。纳米光是指光子和电子在导电介质表面有限域内的耦合电磁振荡举动,即表面等离子体激子(SPPs)。

与入射光λ0相比,λp的波长可裁减3个数量级。要构建纳米光子晶体,需要在λp标准上完成周期性介电构造。传统诀窍使用自顶向下工艺构建纳米光子晶体,在加工和制造方面存在很大的范围性和挑战。光子晶体也称为光子带隙材质。从构造上看,光子晶体是在光学标准上人工计划和制造的具有周期性介电构造的晶体,其物理头脑可以与半导体晶体进行比较。通过计划,可以操控光场在这种晶体中的分散和传播,从而操控光子运动,使光子在一定频率范畴内不能传播,变成光子带隙。机器消化的双层石墨烯为AB聚集方式,但当一层以有关联于另一层的角度旋转时,在AB和BA聚集方式之间变成Mohr超晶格构造。

AB域和BA域之间是AA堆叠方式的域墙,如1A所示。假如通过栅电压向双石墨烯施加垂直电场,AB域和BA域将打开带隙,AB域到BA域地区的叠加次序反转,再加上能带构造的反转,将在畴壁上变成拓扑维护的一维边界态,如1C。一维边界态的存在将使畴壁上的光跃迁越发容易,这表明了畴壁上的光电导增强。研究职员使用德国Neaspec公司的近场红外光学显微镜对样品进行近场纳米光学成像。在近场光学振幅成像中,观看到了角双层石墨烯上六条简并的周期亮线。

胜利地显露了具有增强光电导的孤子超晶格网络。从近场光学振幅成像可以看出,孤子超晶格的周期长度大概是260nm,由此推断出相应的旋转角大概是0.06°。本文使用角型双层石墨烯计划并完成了石墨烯SPP纳米光子晶体,并使用德国Neaspec散射近场光学显微镜对几种诀窍进行了研究。首先,畴壁区的增强光导相应来自于孤子的一维拓扑边界状态。使用NeaSNOM近场光学显微镜对孤子超晶格网络进行了成像,得到了很高的辨别率.第二,通过改变旋转角和静电场,可以一连地操控双层石墨烯光子晶体的主要参数(周期性和能带构造)。这可以突破管理的自顶向下或光刻工艺的范围性和挑战,构建纳米光子晶体。在中性点附近,猜测孤子具有一维断绝方式的拓扑维护.在这种概况下,双层石墨烯纳米光子晶体作为一维等激子的二维网络载体,可能表现出非常好玩的光学景象。