Multimodal Tip-Enhanced Nonlinear Optical Nano-Imaging of Plasmonic Silver Nanocubes
等离子体尖端-样品纳米结处的光场局部化已经使得能够通过尖端增强的线性光学光谱进行高空间分辨率化学分析，包括拉曼散射和光致发光。在这里，我们说明了非线性光学过程，包括参量四波混频（4 WM），二次谐波/和频产生（SHG和SFG），和双光子光致发光（TPPL），可以增强在等离子体结和空间光谱解决同时与几nm的空间分辨率在环境条件下。更重要的是，通过对我们的光谱纳米图像的详细分析，我们发现，局部非线性信号的效率是由尖锐的尖端样品结的共振，变化在几个纳米的长度尺度，因为波纹性质的探针。即，通过TPPL跟踪以不同非线性信号为中心或周围的等离子体共振，并且发现它们选择性地增强具有紧密匹配的光学共振的非线性信号。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Beyond single-crystalline metals: ultralow-loss silver films on lattice-mismatched substrates
高品质因数等离子体激元器件是纳米光子学、量子计算和传感领域中的关键部件。这些器件中的大多数需要在非晶格匹配或透明的非晶衬底上制造。等离子体激元器件品质因数主要由金属-衬底系统的欧姆损耗、晶界处的散射损耗和平面内等离子体激元散射损耗来定义。在这里，我们展示了沉积技术，电子束蒸发超低损耗的银薄膜上的透明晶格失配基板。这个过程是基于进化选择生长。我们的方法的关键特征是在冷却的衬底上沉积的明确控制，自结晶和随后的退火，用于精确的应力松弛，促进进一步的晶粒生长。我们能够沉积100纳米厚的超平多晶银薄膜，具有微米级晶粒和超低的光学损耗。最后，我们展示了超高品质因数等离子体纳米银透明晶格失配衬底上的外延银。这对于高性能或单分子光学传感器应用可能具有极大的兴趣。
2022-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Epitaxial engineering of flat silver fluorides cuprate analogs
生长态的AgF2具有与绝缘铜酸盐非常相似的电子结构，但它是极负电性的，这使得它难以处理和掺杂。此外，层的屈曲减少了磁相互作用并增强了不需要的自陷晶格效应。我们认为，外延工程可以解决所有这些问题。通过使用高吞吐量的方法和第一性原理计算，我们找到了一组候选衬底，它可以维持化学侵蚀性的AgF2，并在同一时间具有良好的晶格参数匹配异质外延，提高AgF2的磁性和输运性质，并打开的可能性，场效应载流子注入，以实现新一代的高Tc超导体。根据磁机制，并由铜氧化物外推，我们预言单层超导临界温度可达195 K。
2020-05-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal orientation-dependent oxidation of epitaxial TiN films with tunable plasmonics
氮化钛（TiN）是一种具有巨大应用潜力的难熔过渡金属氮化物。通常，TiN的等离子体性能可以通过氧化来调节，氧化被认为仅是温度、氧分压和时间依赖性的。关于TiN膜的氧化和由此产生的光学性质中的晶体取向的作用，迄今知之甚少。结果表明，TiN外延膜的抗氧化性能和等离子体性能均服从（001）<（110）<（111）的顺序。采用高分辨X射线衍射、椭圆偏振光谱、X射线吸收光谱和X射线光电子能谱等方法，系统地研究了TiN薄膜的晶体取向对薄膜晶格常数、光学性质和氧化程度的影响。为了进一步理解TiN薄膜初始氧化过程中晶体取向的作用，采用密度泛函理论计算了TiN薄膜的初始氧化过程，结果表明TiN薄膜的初始氧化能量消耗为（001）<（110）<（111），与实验结果一致。（111）取向对温和氧化的优异耐受性可以在很大程度上减轻先前对具有高等离子体性能的TiN膜的生长的严格技术要求。晶体取向还可以提供有效的控制参数来设计具有期望特性的基于TiN的等离子体激元器件，例如，对温和氧化具有优异的化学稳定性或在氧化时具有大的光学可调谐性。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong exciton-plasmon coupling in MoS2 coupled with plasmonic lattice
我们证明了强烈的激子-等离子体激元耦合在银纳米盘阵列集成与单层二硫化钼通过角度分辨反射显微镜光谱的耦合系统。观察到强激子-等离子体激元耦合，激子-等离子体激元耦合强度在77 K下高达58 meV，其在室温下也存活。强耦合涉及三种类型的共振：二硫化钼激子，局部表面等离子体共振（LSPR）的个别银纳米盘和等离子体晶格共振的纳米盘阵列。我们发现，激子-等离子体激元耦合强度，极化激元成分和色散可以有效地工程通过调整等离子体晶格的几何形状，这使得该系统有望实现新颖的二维等离子体激元极化激元器件。
2015-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Surface charge-transfer doping a quantum-confined silver monolayer beneath epitaxial graphene
最近，石墨烯/SiC界面已经成为一个通用的平台，否则不稳定的，单元素，二维（2D）层通过嵌入外延。它们内部覆盖了一个带有顶部石墨烯的范德华异质结构，构成了一类新的量子材料，与它们的母体大块晶体相比具有惊人的特性。嵌入银提出了一个典型的例子，其中2D量子限制和反转对称性破缺需要金属到半导体的转变。然而，很少有人知道相关的未被占领的国家，和控制费米能级的位置跨越带隙将是可取的。在这里，我们通过原位钾沉积对石墨烯/2D-Ag/SiC异质叠层进行n型掺杂，并通过基于同步加速器的角度分辨光电子能谱学探测其能带结构。虽然在$10^{14}$ cm $^{-2}$数量级上的诱导载流子密度还不足以达到银导带的起始，但是石墨烯的能带排列相对于刚性移动的Ag价带和衬底芯能级而改变。我们进一步证明了一个有序的钾吸附层（$2\times 2$相对于石墨烯）与自由电子的分散，通过增强金属化的异质叠层抑制等离子体准粒子在石墨烯。我们的研究结果建立了表面电荷转移掺杂作为一种有效的处理，以修改能带排列和电子性质的范德华异质结构组装从石墨烯和一种新型的单层量子材料。
2022-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mid-Infrared Plasmonic Platform based on Heavily Doped Epitaxial Ge-on-Si: Retrieving the Optical Constants of Thin Ge Epilayers
n型Ge-on-Si外延材料平台为中红外等离子体提供了一种新的范例，促进了芯片实验室和亚波长振动光谱传感器的未来发展。为了开发这种材料，通过适当的电动设计，它是强制性的检索与高精度的薄Ge外延层的介电常数，由于体Ge晶体的差异。在这里，我们讨论的程序，我们已经采用了提取的实部和虚部的介电常数从垂直入射反射率测量，通过结合标准的多层拟合程序的基础上的德鲁德模型与Kramers-Kronig变换的绝对反射率数据在零透射范围内的薄膜。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Multiscale Simulation of Quantum Nanosystems: Plasmonics of Silver Particles
量子纳米系统涉及费米子或玻色子在空间和时间的多个尺度上的耦合动力学。实例包括量子点、超导或磁性纳米颗粒、分子线和石墨烯纳米带。这里感兴趣的组件中的电子数量（10^3到10^9）对传统的量子计算提出了挑战。然而，从演绎多尺度分析的结果产生粗粒度的波动方程，捕捉这些系统的较长尺度的量子动力学;一个同伴的短尺度方程也被开发，允许建设的有效质量和相互作用中涉及的粗粒度波动方程。该理论为量子纳米系统的模拟提供了一种有效的算法，并在此实现。用变分蒙特卡罗方法模拟了长尺度和短尺度过程的共同演化。该方法不需要实验数据进行校准。它是通过实验数据和TDDFT预测等离子体激元光谱的纳米粒子的尺寸依赖性进行验证。
2011-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Silver-Gold Bimetallic Alloy versus Core-Shell Nanoparticles: Implications for Plasmonic Enhancement and Photothermal Applications
双金属等离子体纳米颗粒能够通过改变组成来调节光学响应和化学稳定性。目前的数值模拟研究比较了Ag-Au合金，Ag@Au核壳，和Au@Ag核壳的球形和各向异性（纳米三角形和纳米棒）形状的等离子体纳米粒子。通过研究球形和各向异性（LSPR在近红外区域）的形状，与和没有带间跃迁的Au的情况下，可以解耦。明确的比较是方便的数值模型支持的仔细验证和检查文献中报道的Au-Ag合金的光学常数。虽然Au-Ag核-壳和合金纳米颗粒都表现出纯Ag和Au纳米颗粒之间的中间光学响应，但在光谱特性上存在明显差异。此外，在各向异性的纳米粒子中的金的构造的效果是完全不同的球形纳米粒子，由于在前一种情况下的Au带间跃迁的情况下。一般来说，通过掺入Au来改善Ag纳米颗粒的化学稳定性伴随着等离子体增强的降低，也适用于具有较弱效果的各向异性纳米颗粒。光热热传递研究证实，通过在球形Ag纳米颗粒中掺入Au来增加吸收也导致稳态温度增加。另一方面，各向异性纳米颗粒本身是更好的吸收剂，因此更好的光热源及其光热性质显然不会受到一种金属在另一种金属中的掺入的强烈影响。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
How to Fix Silver for Plasmonics
本研究提出通过热共蒸发将银与金合金化，显著提升了银薄膜的结构、光学质量及化学稳定性，其中Ag$_{95}$Au$_5$薄膜在可见光波段展现出优于纯银的等离激元特性，可直接沉积于玻璃基底，为等离激元器件应用提供了实用解决方案。
2025-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Optical and plasmonic properties of high electron density epitaxial and oxidative controlled titanium nitride thin films
本研究通过脉冲激光辅助合成制备高电子密度TiN/TiNO薄膜，结合实验表征与理论计算揭示其光学与等离激元特性，并提出多层光学模型提取复介电函数。
2024-10-16 cond-mat.mtrl-sci
The Rise of Refractory Transition-Metal Nitride Films for Advanced Electronics and Plasmonics
该综述聚焦难熔过渡金属氮化物薄膜，总结其原子级外延生长、超导等物理性质及在先进电子与等离激元器件中的应用进展。
2025-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electron-plasmon interaction induced plasmonic-polaron band replication in epitaxial perovskite SrIrO$_3$ films
电子-玻色子相互作用对于深入理解多体物理学中出现的各种奇异性质至关重要。在光电子能谱中，由于光子吸收引起的光电子发射会在固体中引发各种集体激发，包括声子、磁振子、电子空穴对和等离子体激元的出现，这自然为研究电子-玻色子耦合提供了可靠的途径。虽然在这种最先进的技术中电子-声子/磁振子相互作用的指纹已经得到了很好的研究，但对电子-等离子体耦合知之甚少，并且直接观察仅仅由于电子-等离子体相互作用引起的能带重整化是非常具有挑战性的。在这里，通过利用集成氧化物分子束外延和角分辨光电子能谱，我们发现了长期追求的纯电子等离子体激元耦合诱导的低躺在等离子体极化子复制带在外延半金属SrIrO $_3$膜，其中的特征低载流子浓度和窄带宽相结合，提供了一个独特的平台，电子等离子体激元相互作用可以在光电子能谱中进行运动学研究。这一发现丰富了固体中集体模的电子带归一化形式，并表明，为了获得对5d电子系统中准粒子动力学的完整理解，电子-等离子体相互作用应与公认的电子-电子相互作用和自旋-轨道耦合同等看待。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio insights into plasmonic and strong-field contributions to H$_2$ dissociation on silver nanoshells
Centro de Fı́sica de Materiales CFM/MPC (CSIC-EHU)（材料物理中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）
本研究通过从头计算探讨了等离子体和强场对氢气在银纳米壳上解离的影响，发现等离子体在低强度下主导解离，而强场效应在高强度下起主导作用。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Nucleation, growth, and dissolution of Ag nanostructures formed in nanotubular J-aggregates of amphiphilic cyanine dyes
银纳米线在溶液相中的合成由于其用于制造等离子体激元器件的适用性而引起极大的兴趣。在水溶液中通过还原两亲性菁染料的纳米管J-聚集体内的银离子合成直径为6.5 nm且长度超过微米的银纳米线。纳米线的生长的时间尺度是小时和天的顺序，这提供了独特的可能性，调查的成核，生长和溶解的纳米线通过直接成像使用透射电子显微镜。研究发现，银纳米结构的初始成核和种子的形成随机发生在聚集体的外表面或中空管内。在管状结构的内部空隙内的晶种生长为纳米线表明银原子、离子或簇通过分子聚集体的双层壁的运输。聚集体对银的这种渗透性可用于通过使用来自溶解的NaCl的Cl-离子的氧化蚀刻来溶解预成型的银线。虽然这里提出的纳米系统是一个概念上相当简单的有机-无机混合物，它表现出的增长和溶解现象，预计不会为宏观系统。这些机制对于这种金属纳米线的生长和使用（例如，用于等离子体应用）都具有普遍重要性。
2015-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Optical determination and identification of organic shells around nanoparticles: application to silver nanoparticles
我们提出了一种简单的方法来证明银纳米粒子周围的有机壳的存在。该方法是基于孤立的纳米粒子的光学消光测量和米氏计算预测的预期波长的局部表面等离子体共振的纳米粒子的存在和不存在的有机层之间的比较。这种方法适用于银纳米粒子，似乎是很好的保护氧化。通过表面增强拉曼光谱（SERS）测量的进一步实验表征允许将该保护壳鉴定为乙二醇。因此，结合LSPR和SERS测量可以证明被有机壳包围的其他等离子体纳米颗粒的存在和识别。
2013-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitatively linking morphology and optical response of individual silver nanohedra
本文通过关联电子断层成像与光学显微光谱，定量研究单个银纳米多面体的三维形貌与散射、吸收截面光谱之间的关系，并揭示表面几个原子层银锈对光谱失配的解释作用，从而支持等离激元纳米材料的预测性设计。
2022-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum Engineering of Single-Crystalline Silver Thin Films
对于量子光学和量子信息处理，需要制造具有高质量单晶和表面的超低损耗金属膜。许多研究致力于替代材料，但银是迄今为止在光学和近红外频率下最优选的低损耗材料。通常采用外延生长的方法来制备单晶银膜，但银膜仍存在损耗和众所周知的去湿效应。在这里，我们报告的两个步骤的方法，电子束蒸发原子级光滑的单晶金属薄膜。所提出的方法是自我控制的量子尺寸效应，是基于两个沉积步骤之间的薄膜生长动力学的步骤开关，这允许克服膜表面去湿。在这里，我们用它来沉积35-100纳米厚的单晶银膜，表面粗糙度低于100微米，损耗极低。我们预计，所提出的方法可以很容易地采用其他低损耗的单晶金属薄膜的合成。
2018-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonics of Topological Insulators at Optical Frequencies
纳米等离子体器件的发展，如等离子体电路和超材料超透镜在可见光到紫外线频率范围内，受到缺乏低损耗等离子体介质的阻碍。最近，在一类拓扑绝缘体中发现了强等离子体激元响应。本文采用第一性原理密度泛函理论研究了拓扑绝缘四元（Bi，Sb）2（Te，Se）3三硫族化合物的介电函数.体等离子体性质，占主导地位的带间跃迁，观察到从2-3 eV，并延伸到更高的频率。此外，在蓝色和UV波长下，三硫属化合物是比金和银更好的等离子体介质。通过分析薄板，我们还表明，这些材料表现出拓扑保护的表面状态，这是能够支持传播等离子体极化激元模式在一个非常宽的光谱范围内，从可见光到中红外线及以上，由于组合的表面间和内带跃迁。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fast and Sensitive Terahertz Detection in a Current-Driven Epitaxial-Graphene Asymmetric Dual-Grating-Gate FET Structure
本文提出一种电流驱动的非对称双栅栅外延石墨烯场效应晶体管太赫兹探测器，实验证明其具有10 ps级快速响应和0.3 mA/W响应度，并揭示等离子体与光热电两种检测机制的共存与转变，展示其在6G/7G高速无线通信中的应用前景。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics physics.plasm-ph
Plasmonic resonances in nanostructured transparent conducting oxide films
透明导电氧化物（TCO）正在成为替代贵金属（诸如银和金）的可能的替代组成材料，用于近红外（NIR）区域中的低损耗等离子体激元和超材料（TEM）应用。已经研究了TCO的光学特性，以评估这些材料作为等离子体和MM设备中的金属替代品的功能和潜力，即使除了它们通常用作电极材料之外。然而，在纳米尺度上图案化TCO，这是等离子体和MM设备所必需的，没有得到很好的研究。本文研究了TCO的纳米图案化工艺，特别是电子束光刻的剥离技术，以及利用TCO实现等离子体纳米结构。通过采用开发的纳米图案化工艺，我们制作了TCO纳米盘的二维周期性阵列，并表征了材料的等离子体特性，以评估TCO作为金属替代品的性能。在1.6 ~ 2.1 μ m波长范围内观察到了体等离子体中自由电子的光致集体振荡和局部表面等离子体共振。观察到定义明确的共振峰，这可以通过改变掺杂剂的量和通过在氮气环境中热退火TCO纳米盘同时保持低损耗特性来显著地调谐。
2012-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Directing Monolayer Tungsten Disulfide Photoluminescence using a Bent Plasmonic Nanowire on a Mirror Cavity
在不影响场增强的情况下设计定向光学天线需要专门设计的光学腔。在这里，我们报告的实验观察定向光致发光发射从单层的二硫化钨使用的反射镜腔上的等离子体纳米线。几何形状提供了场增强和方向性的光致发光通过将单层之间的延伸腔滴铸弯曲的银纳米线和金镜形成。我们使用傅立叶平面成像技术成像的光致发光发射波矢量。该腔在一个狭窄的波矢范围内耦合出辐射，径向和方位角扩展分别仅为11.0°和25.1°。此外，我们进行了三维有限差分时域数值计算，以证实和理解的实验结果。我们设想，这里提出的结果将很容易利用片上耦合应用和设计非弹性光学天线。
2022-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
