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亚波长天线上的晶格岑克模式
摘要： 由过渡金属二硫化物、锗、碳化物等常见高光学损耗材料制成的孤立纳米颗粒中，其光学共振较弱，既不足以实现场增强效应，也难以与贵金属纳米颗粒中的等离子体共振相媲美。本研究提出了一种新方法，可在这类高光学损耗纳米颗粒阵列中产生强共振，并揭示了其在超薄光学元件高效光控、传感及光伏应用中的潜力。通过研究具有大介电常数虚部（LIPP）的材料，发现这些材料的纳米结构不仅能支持被称为泽尼克波的表面模式，还能支持亚波长颗粒上的局域模式。该方法无需借助等离子体或高折射率材料，即可激发强局域化纳米颗粒共振。将LIPP颗粒排列成周期性阵列至关重要，由此产生的集体阵列共振比单颗粒共振强得多。这种集体晶格共振可通过主要由阵列周期决定的波长激发，从而在不受颗粒介电常数、尺寸或形状限制的情况下，轻松实现宽光谱范围内的灵活调控。
关键词： 过渡金属二硫化物，晶格共振，Kerker效应，二硒化钼，定向散射，纳米粒子阵列
更新于2025-09-23 15:23:52
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由等离子体分子组成的超表面：平行与正交表面晶格共振的杂化
摘要： 多个表面晶格共振能有效抑制多个光谱位置附近的辐射损耗，从而增强光与物质的相互作用，使其在多波长相关应用中极具前景?？⑸啥嘀鼐Ц窆舱竦目煽糠椒ㄖ凉刂匾＠啾扔啥嘀址肿幼槌傻奶烊徊牧?，本研究提出构建由等离子体人工分子构成的超表面，其集体响应与单纳米粒子显著不同。研究表明，由于等离子体三聚体分子的局域共振与阵列瑞利异常之间的耦合，激发了尖锐的多重表面晶格共振，并观察到由垂直于偏振方向的等效偶极子形成而产生的罕见平行晶格共振。特别值得注意的是，尽管平行模式较弱，但当共振能量相互接近时，与正交模式杂化会产生显著的反对称行为，从而形成同时具备平行和正交瑞利异常特性的两种杂化本征模式。考虑到非对称环境中晶格共振的激发、灵活的可调谐性及定制集体响应的能力，由人工分子构建的超表面有望成为设计超快紧凑型光子器件的理想平台。
关键词： 等离激元分子、模式杂化、超表面、纳米粒子阵列、表面晶格共振
更新于2025-09-12 10:27:22
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III-V族半导体表面的离子辐照：从自组装纳米结构到等离子体晶体
摘要： 半导体表面的离子辐照已成为制备多种自组织纳米结构的有前景方法。此外，聚焦离子辐照与分子束外延的结合，在制备过程中为混合材料的表面与界面提供了原子级前所未有的设计与控制能力。本综述阐述了从纳米岛到纳米棒再到三维纳米粒子阵列的定向自组装。首先讨论III-V族表面的聚焦离子辐照——该过程会导致V族元素优先溅射，继而形成富III族金属纳米结构。当辐照剂量超过阈值后，纳米粒子的演化将由溅射产额和局部离子束入射角决定，从而形成纳米粒子阵列、纳米棒或纳米粒子链。除描述通过聚焦离子束制备的纳米粒子阵列外延生长获得密排嵌入式Ga:GaAs纳米复合材料外，我们还探讨了纳米粒子阵列的表面等离子体共振效应，以及表面与埋入式纳米粒子阵列对GaAs光致发光效率的影响。最后讨论了"等离子体晶体"在等离激元增强光电子学中的应用潜力。
关键词： 自组装纳米结构、离子辐照、等离子体晶体、分子束外延、III-V族半导体、纳米粒子阵列、表面等离子体共振、光致发光效率、聚焦离子束
更新于2025-09-12 10:27:22
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从手性保持角度洞察太阳能电池中的背散射抑制
摘要： 我们发现，太阳能电池叠层顶部纳米粒子阵列的减反射性能与两个条件相关：一是阵列具有足够高的离散旋转对称性，二是该系统能够抑制光与物质相互作用时电磁场两种手性（螺旋度）之间的串扰。对于离散旋转对称性达到2π/n（n≥3）的粒子晶格系统，我们的数值研究表明，背向散射的抑制与系统避免入射场两个螺旋度分量混合的能力相关。在一个典型设计中，我们优化了平铺于平面异质结太阳能电池叠层顶部的二氧化钛圆盘阵列，相较于优化后的平面参照组，将反射导致的电流损失降低了三分之二。我们通过数值分析验证了该系统的螺旋度保持特性，并证明具有更高离散旋转对称性的六边形阵列晶格能比方形晶格实现更优的减反射性能。值得注意的是，这些圆盘采用电学解耦方式引入，从而确保器件的钝化层和电学特性不受影响。
关键词： 背向散射抑制、纳米粒子阵列、二氧化钛圆盘、太阳能电池、手性保持
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于模板导向去润湿过程制备的纳米粒子阵列的等离子体传感器
摘要： 无标记检测在生物医学和分析领域具有广阔的应用前景。金（Au）纳米颗粒的局域表面等离子体共振（LSPR）对周围环境的介电常数敏感。因此，基于LSPR（或等离子体）的传感器是最有前途的无标记传感技术之一。在此，我们证明了通过模板导向的图案化金膜去润湿过程制备的金纳米颗粒有序阵列可用于构建高性能LSPR传感器。金纳米颗粒的大小由热蒸发金膜的厚度决定，并可通过改变该厚度简单调节，进而调控其LSPR峰位置。有序阵列中的金纳米颗粒具有窄尺寸分布，从而产生构建高性能LSPR传感器所需的尖锐LSPR峰。该LSPR传感器在饱和前显示出高灵敏度，其品质因数值达到6.6。以DNA的灵敏检测为例，展示了基于LSPR的传感器在生物医学领域的应用潜力。
关键词： 传感器、等离子体学、纳米粒子阵列
更新于2025-09-12 10:27:22
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等离子体超表面中令人兴奋的赝自旋依赖边缘态
摘要： 我们研究了一种支持赝自旋依赖型亚波长尺度受限边缘态的等离子体超表面，该研究考虑了包括延迟效应和辐射效应在内的完整电动力学相互作用。等离子体纳米粒子晶格的空间对称性产生了具有类拓扑绝缘体量子自旋霍尔效应特性的边缘态。然而与拓扑绝缘体特有的自旋-动量锁定特性不同，这些模式并非完全单向传播，其传输特性可通过分析电磁场在晶格平面内非均匀分布的自旋角动量来理解。近场激励源下，自旋角动量的局域符号决定了模式的传播方向。我们还研究了远场激励下的光学响应，并详细讨论了辐射和延迟效应的影响。
关键词： 纳米光子学、纳米粒子阵列、拓扑光子学、等离子体激元学、赝自旋、超表面
更新于2025-09-11 14:15:04