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偏振可控器件用于同时产生类贝塞尔表面等离子体极化激元光束与瓶状光束
摘要： 在单个等离子体器件中实现多种光束整形功能对光子集成至关重要。类贝塞尔等离子体光束和瓶状光束在纳米光子学领域（特别是基于等离子体的电路、近场光学捕获和微操控）具有应用潜力。因此，寻找在单一光子器件中同步产生表面等离激元类贝塞尔光束与瓶状光束的新方法极具研究价值。我们设计了两种依赖偏振的器件——由空间分布的亚波长矩形狭缝阵列构成，通过特殊排列形成X形阵列（X形器件）和IXI形阵列（IXI形器件）。当圆偏振光照射时，X形器件两侧可同步产生零阶和一阶等离激元类贝塞尔光束；IXI形器件两侧则能同时生成等离激元类贝塞尔光束与瓶状光束。通过改变圆偏振光的旋向性，两类器件两侧产生的等离激元光束位置均可动态互换。
关键词： 偏振相关器件、多光束整形功能、等离子体器件
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于石墨烯的等离子体波太赫兹应用器件
摘要： 石墨烯的独特性质相结合，能够实现可能彻底改变太赫兹（THz）电子技术的石墨烯等离子体器件。高载流子迁移率使其能够激发共振等离子体波。石墨烯的双极性特性为等离子体波激发提供了不同机制。双层及多层石墨烯结构可实现更优的太赫兹器件构型。石墨烯与h-BN、黑磷等材料体系形成高质量异质结构的能力，支持由石墨烯与其他新兴材料最优特性构成的先进异质结构器件。特别是利用黑磷化合物冷却石墨烯中的电子-空穴等离子体，可显著改善太赫兹激光的工作条件。高光学声子能量使石墨烯能实现更高等离子体频率，而高面载流子密度则支撑该频率。石墨烯技术的最新进展，结合对太赫兹等离子体器件物理及器件设计的更深入理解，有望使石墨烯太赫兹等离子体技术成为石墨烯关键应用之一。等离子体石墨烯技术的商业化面临与其他石墨烯应用相同的挑战——难以制备均匀的大尺寸高质量单层/双层石墨烯及异质结构，以及制作低电阻稳定的欧姆接触。目前大规模石墨烯电子器件应用的时间表已延至2030年代。但新兴的石墨烯量产技术可能使太赫兹等离子体技术的商业化应用更早实现。
关键词： 异质结构、石墨烯、黑磷、欧姆接触、等离子体波、太赫兹技术、太赫兹、等离子体器件、光学声子能量、载流子迁移率
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用扫描电子显微镜中的阴极发光技术绘制"破碎"暗模图谱
摘要： 暗等离子体激元模式是指缺乏净偶极特性的模式，因此无法高效辐射。这类模式具有更窄的光谱线宽和更长的寿命，在传感及高Q值腔体等众多应用中颇具价值。聚焦的高能电子束可作为局域宽带激发源——高速电子产生的倏逝电场能在可极化材料中激发共振。向远场辐射的光可通过阴极荧光（CL）检测，或通过电子能量损失谱（EELS）测量电子的能量损耗。扫描电子显微镜（SEM）或扫描/透射电子显微镜（S/TEM）中这些技术的空间分辨率通常受限于倏逝场的空间范围（根据电子束能量约为10纳米量级），这使其成为绘制等离子体激元模式空间分布的理想手段。虽然暗模式的能量损耗可在EELS中检测到，但由于这些模式严格来说不具备辐射性，通常无法通过CL检测。然而由于结构固有或人为引入的不对称性，这些暗模式会获得净偶极共振并产生辐射。 我们采用30 keV电子束能量和500 pA束流（FEI Nova Nanosem），对电子束光刻制备的金纳米棒三聚体进行了高光谱阴极荧光测试。使用配备Andor Shamrock 303i光谱仪和Andor iVac光谱相机的Delmic SPARC系统采集CL信号。图中同时展示了对称三聚体与人为设置40度三聚体夹角不对称结构的SEM图像。这些三聚体呈现两种共振模式：高能对称模式和由两个简并偶极模式组成的低能模式。我们分别通过映射350-500 nm和600-700 nm波段的平均强度来定位这些模式。显然，对称性破缺的三聚体展现出涉及所有三根纳米棒的显著高能模式，而对称三聚体似乎也存在足够固有不对称性来显示该模式——这种固有不对称性在偶极共振分布图中同样可见。通过不对称性"破缺"的暗模式会获得偶极分量，从而能在CL中被检测和定位。利用CL进行高光谱成像，是理解纳米尺度缺陷对等离子体器件影响的有力方法。
关键词： 阴极发光、等离子体器件、暗等离子体模式、扫描电子显微镜、高光谱成像
更新于2025-09-09 09:28:46