α-MoO_(3)/石墨烯异质叠层结构中的声子极化激元-等离极化激元杂化波导模式

在中红外至太赫兹的电磁场长波谱段,二维范德瓦耳斯晶体石墨烯和a-MoO_(3)能够分别支持等离极化激元和双曲声子极化激元,实现对长波电磁场的纳米尺度聚焦和调控。不同类型极化激元之间的杂化可以进一步丰富极化激元物理特性,为纳米尺度下的电磁场调控带来更多维度。为此开展了a-MoO_(3)薄片和单层石墨烯异质叠层结构声子极化激元-等离极化激元杂化研究。在理论上通过求解二维光波导麦克斯韦波动方程,分析了a-MoO_(3)/石墨烯异质叠层结构中声子极化激元-等离极化激元杂化激元波导模式的传播特性,计算了波导模式的色散关系,揭示了a-MoO_(3)/石墨烯异质叠层结构特有的电磁场传输机制。在实验上通过干法转移制备了a-MoO_(3)/单层石墨烯异质叠层结构,并采用散射式扫描近场光学显微镜对该异质结构的杂化极化激元特性进行了三维空间纳米光学成像表征,验证了理论结果。研究结果为计算范德瓦耳斯二维晶体叠层结构的杂化极化激元特性提供了定量模型,为研究二维晶体中不同类型的极化激元之间的相互作用及其机制提供了理论和实验参考。