各向异性流控制与杂化声子极化子的栅极调制

摘要： 二维光子材料中的光-物质相互作用能够实现亚波长尺度下自由空间辐射的约束与操控。其中由石墨烯（G）和六方氮化硼（hBN）构成的范德瓦尔斯异质结构可提供栅压可调的混合型双曲等离激元声子极化激元（HP3）。本研究展示了沉积于空气-金微结构衬底上的G-hBN中HP3模式的各向异性流动控制及栅压调制。通过结合宽带红外同步辐射与散射式近场光学显微镜，我们在hBN的剩余射线带内激发HP3波，并观测到其在空气-金结面形成的面内异质界面处的定向传播。通过调节石墨烯与金之间的栅压可实现HP3杂化调控——该过程改变了连续态石墨烯等离激元与分立态hBN双曲声子极化激元的耦合，我们将其解释为扩展型法诺模型。这是首次实现对极化激元传播的调控，包括提出打破HP3模式反射/透射对称性的理论方法。本发现增强了对G-hBN及相关双曲超材料纳米结构中极化激元的控制程度，为片上纳米光子通信与计算提供了新见解。