Plasmonic photonic crystal mirror for long-lived interlayer exciton generation
二维过渡金属双硫族化合物的范德华异质结构中的层间激子最近成为量子多体效应、长程相互作用和光谷电子学应用的一个迷人的平台。这种现象和应用的实际实施需要进一步开发层间激子的长寿命特性。虽然材料的发展已经成功地提高了非辐射寿命，但层间激子的面外偏振性质使得用常规光子镜提高辐射寿命具有挑战性。在这里，我们提出并系统地分析了等离子体光子晶体（PPhC）镜，可以增加两个数量级的层间激子的辐射寿命。基于真空场跃迁，PPhC镜在其领土上支持空间均匀的辐射衰减抑制，这对于工程化不在特定位置的层间激子是至关重要的。PPhC镜平台将为实现长寿命的层间激子基纳米器件提供新的可能性。
2021-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Harvesting Excitons Through Plasmonic Strong Coupling
激子收获被证明在一个合奏的量子发射耦合到本地化的表面等离子体。当发射极与金属纳米球的偶极模之间的相互作用达到强耦合状态时，激子电导大大增加。的空间地图的电导匹配的等离子体激元场强度分布，这表明，传输特性可以通过适当地调整等离子体激元共振的字段。在强耦合下，我们发现，纯退相可以有不利或有益的影响的电导，这取决于参与发射器的有效数量。最后，我们表明，激子运输在强耦合制度发生在超快的时间尺度上给出的逆拉比分裂（$\sim10~$ FS），数量级快于运输通过发射器之间的直接跳跃。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anti-Stokes Photoluminescence in Monolayer WSe$_2$ Activated by Plasmonic Cavities through Resonant Excitation of Dark Excitons
本文研究通过等离激元纳米腔共振激发暗激子，在单层WSe$_2$中激活反斯托克斯光致发光，实现近100倍的上转换发光强度增强，为光学冷却和激子辐射工程提供了新途径。
2023-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of tunable charged exciton polaritons in hybrid monolayer WS2 $-$ plasmonic nanoantenna system
光-物质修饰态的形成是量子光学中的关键效应之一，表现为耦合系统本征能量的拉比分裂。在半导体中实现这一机制时，通常使光与半导体的电中性准粒子激子$-$相互作用，同时与带电三粒子态$-$ trions $-$的相互作用很少受到关注。在这里，我们报告在银纳米棱镜和带电激子$-$ trions $-$单层二硫化钨（WS $_{2}$）的等离子体激元之间的强相互作用。我们表明，在这个系统中的等离子激元激子相互作用可以有效地调整通过控制带电与中性激子的耦合过程中的贡献。特别是，我们表明，一个稳定的trion状态出现，并在低温下有效地耦合到等离子体共振，形成三个明亮的混合等离子体激子trion极化激元状态。我们的研究结果开辟了一种可能性，利用带电trion极化激元$-$以前未开发的混合状态的光和物质的纳米级混合等离子体系统。
2017-03-24 cond-mat.other physics.optics
Strong-coupling of WSe2 in ultra-compact plasmonic nanocavities at room temperature
单层金属二硫族化物半导体与光的强耦合为室温下的现实激子器件提供了令人鼓舞的前景。然而，这种耦合的性质非常敏感地依赖于光学限制和电子偶极子和场的取向。在这里，我们展示了如何等离子体激元强耦合可以实现在紧凑的强大的易于组装的金纳米间隙谐振器在室温下。我们证明，强耦合是不可能的，由于大激子相干尺寸的单层，但解决明确的反交叉8层设备的拉比分裂超过135毫电子伏。我们表明，这种结构改善了非线性激子功能的前景至少10^4，同时保持量子效率高于50%。
2017-04-10 physics.optics
Exciton-induced transparency in hybrid plasmonic systems
我们提出了一个微观模型激子诱导透明（ExIT）在一个混合系统，包括一个发射器共振耦合到一个表面等离子体在金属-电介质结构。我们得到了这样一个系统的有效光学极化率与系统组件之间的能量传递率表示的耦合。我们证明，在弱耦合制度，退出的根本机制是在一个狭窄的频率范围内的等离子体激元和发射极之间的能量交换不平衡。我们推导出的解析形式的依赖于频率的函数，准确地描述了散射光谱中的透明窗口的形状和振幅，数值计算的支持。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic Effect on the Population Dynamics and the Optical Response in a Hybrid V-Type Three-Level Quantum Dot-Metallic Nanoparticle Nanosystem
研究了金属纳米粒子（MNP）和V型三能级半导体量子点（SQD）组成的混合纳米系统中激子-等离子体激元耦合对粒子数动力学和吸收特性的影响.在这样的混合纳米系统中，SQD的激子和MNP的等离子体激元可以强耦合或弱耦合，以展示混合系统的新特性。我们的研究结果表明，由于激子-等离子体激元耦合，杂化纳米系统的非线性光学响应可以大大增强或降低。
2016-04-18 physics.optics
Spontaneous emission control in high-extraction efficiency plasmonic crystals
实验和理论研究了InP-TiO-Au-TiO-Si异质结构中六角等离子体晶体波导限制（WC）反对称模中表面等离子体激元（SPP）的激子-场耦合。耦合到SPP模的InP基横向磁（TM）应变多量子阱（MQW）的辐射衰减时间被观察到比裸MQW晶片短2.9-3.7倍。理论上，我们发现80%的增强的PL发射到SPP模式，和17%的增强的发光重定向到WC反对称模式。除了激子与等离子体激元模式的直接耦合之外，该演示还可用于高温SPP激光器的开发，高度集成的光电器件或小型化生物传感器的开发。
2007-11-30 physics.optics
Spatial Coherence Properties of Organic Molecules Coupled to Plasmonic Surface Lattice Resonances in the Weak and Strong Coupling Regimes
我们研究了由周期性银纳米颗粒阵列覆盖的荧光有机分子（DiD）膜组成的系统的空间相干特性。这种复合结构的空间相干性从弱到强的耦合制度的演变进行了研究，通过系统地改变本地化的DiD激子和集体，离域模式的纳米粒子阵列被称为表面晶格共振之间的耦合强度。从弱到强耦合制度的相干性的逐渐演变的观察，与强耦合功能清晰可见的干涉条纹。一个高度的空间相干性被证明在强耦合制度，即使当模式是非常激子（80%），在相反的纯粹本地化的性质的分子激子。我们发现，相干性出现在整个弱到强的耦合交叉的模式的等离子体分量的重量成比例，提供证据的正常模式的混合性质。
2014-04-16 physics.optics
Radiative control of localized excitons at room temperature with an ultracompact tip-enhanced plasmonic nano-cavity
在原子级薄的半导体材料中，局域激子（X $_L$）与光的耦合通过辐射弛豫过程表现出单量子发射行为，为量子通信提供了一类新的光源。然而，在大多数研究中，X $_L$光致发光（PL）的晶体缺陷主要是在低温条件下观察到的，因为它们的亚波长发射区和低的量子产率在室温下。此外，设计辐射弛豫特性，例如，发射区域、强度和能量仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种等离子体天线与三尖几何形状，以诱导和控制X $_L$发射的WSe $_2$单层（ML）在室温下。通过将ML晶体放置在通过级联多米诺光刻制造的曲率半径<1 nm的蝴蝶结天线中的两个尖锐的Au尖端上，我们有效地在纳米级区域中诱导拉伸应变以创建鲁棒的X $_L$状态。然后将具有尖端增强光致发光（TEPL）光谱的Au尖端添加到应变区以探测和控制X $_L$发射。随着X $_L$的TEPL增强高达~10 $^6$的三尖尖装置中，实验结果表明，可控的X $_L$发射在<30 nm的区域与PL能量漂移高达40 meV，解决了尖端增强PL和拉曼成像与<15 nm的空间分辨率。我们的方法提供了一种系统的方法来控制局域量子光在二维半导体提供了新的策略，主动量子纳米光学器件。
2020-09-14 physics.optics
Transport Properties of a Single Plasmon Interacting with a Hybrid Exciton of a Metal Nanoparticle-Semiconductor Quantum Dot System Coupled to Plasmonic Waveguide
采用实空间方法研究了一维表面等离子体波导耦合的半导体量子点和金属纳米粒子混合系统与单个等离子体相互作用过程中的输运性质.我们认为MNP与SQD相互作用导致了混合激子的形成，通过调节施加在MNP与SQD混合纳米体系上的经典控制场的频率、金属纳米颗粒的种类以及背景介质，可以控制单次入射等离子体激元的透射和反射.单等离子体激元与这种混合纳米系统相互作用的输运性质可以在下一代量子器件如单光子开关和纳米镜的设计以及量子信息处理中找到应用。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation and active control of a collective polariton mode and polaritonic band gap in few-layer WS2 strongly coupled with plasmonic lattices
二维半导体的主机激子具有非常大的振子强度和结合能，由于显着降低载流子屏蔽。二维半导体与光学腔的集成正在成为一个有前途的平台，用于研究强光-物质相互作用，作为探索各种奇异的多体效应的途径。在这里，在几层的WS 2与等离子体纳米粒子晶格耦合，我们观察到激子能量附近的集体极化激元模式的形成和形成一个完整的极化激元带隙的能量规模可比的激子-等离子体耦合强度。耦合振荡器模型表明，集体模式产生的激子通过激子-激子相互作用的等离子体晶格衍射级的合作耦合。集体模式的出现伴随着超线性增加的极化激元模式分裂的激子振子强度的平方根的函数。在缺乏体极化的系统中增强的这些许多体效应的存在不仅允许形成具有周期性变化的场分布的集体模式，而且还进一步增强激子-等离子体激元耦合。通过将混合WS 2-等离子体晶格器件与场效应晶体管集成，我们展示了集体模式和极化激元带隙的主动调谐。这些系统提供了新的机会，获得更深入和系统的理解，在周期性光子系统中的许多机构的合作现象，并设计更复杂的和主动可控的极化激元器件，包括可切换的极化激元激光器，波导和光学逻辑元件。
2018-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effects of exciton-plasmon strong coupling on third harmonic generation of WS2 monolayer at periodic plasmonic interfaces
我们从理论上研究了WS 2单分子膜位于金属纳米结构阵列附近的二维和三维光学响应。模拟的重点是强耦合制度的激子支持WS 2和表面等离子体极化激元支持的各种周期性等离子体界面。它表明，单层的WS 2放置在一个紧密接近的周期性阵列的狭缝或孔的结果在拉比分裂的相应的表面等离子体极化激元共振显示在计算的透射和反射光谱。详细研究了WS 2单层膜的非线性区，在此区WS 2表现出三次谐波产生。结果表明，在强耦合制度的三次谐波信号显着影响的等离子体激元极化激元和混合激子-等离子体激元模式的对称性。它也表明，由等离子体激元诱导的局部电磁场是在三维中的三次谐波信号的增强的主要贡献者。由三次谐波产生的局部电磁场是非常局部化的，并且对环境高度敏感，使其成为纳米探针的重要工具。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Pliable Polaritons: Wannier Exciton Plasmon Coupling in Metal Semiconductor Structures
已知等离子体结构支持具有亚波长体积的模式，其中场物质相互作用大大增强。分子激发和等离子体激元之间的耦合导致plexcitons的形成已被研究了一些有机分子。然而，金属半导体结构中的等离子激元-激子耦合却没有受到同样程度的关注。在这项工作中，我们表明，非常强的耦合制度，其中拉比能量超过激子结合能是可实现的半导体包覆的等离子体纳米粒子，并导致形成的Wannier激子等离子体激元极化子（WEPP），它是绑定到金属纳米粒子，其特征在于显着更小的激子半径和相应的更高的电离能。CdS/Ag结构的这种超过接近100 meV的更高电离能可以使等离子体/半导体结构中的室温玻色-爱因斯坦凝聚和极化激元激光成为可能
2018-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Rydberg excitons in core-shell nanostructures II. Plasmon-exciton interaction and enhancement
Technical University of Bydgoszcz（比得哥什科技大学）
本文研究核壳Cu$_2$O纳米结构中里德伯激子与表面等离子体的相互作用，探讨四极跃迁增强及通过形状和尺寸调控电场增强的可能性。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transition to strong coupling regime in hybrid plasmonic systems: Exciton-induced transparency and Fano interference
我们提出了一个微观模型，描述了在金属-电介质结构中，发射极与表面等离子体共振耦合到强耦合状态的过渡。我们表明，散射光谱的形状是由两个不同的机制的相互作用。首先是发射器和等离子体激元模式之间的近场耦合，其支撑系统组件之间的能量交换，并在过渡到强耦合状态之前在散射光谱中产生激子诱导的透明度最小值。第二种机制是当系统与辐射场相互作用时等离子体激元偶极子和等离子体激元诱导的发射极的偶极子之间的Fano干涉。我们表明，法诺干涉可以强烈影响散射光谱的整体形状，导致最近在实验中报道的光谱不对称性的反转。
2021-07-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong Coupling of Two-Dimensional Excitons and Plasmonic Photonic Crystals: Microscopic Theory Reveals Triplet Spectra
本文发展了自洽Maxwell-Bloch理论，研究TMDC单层与等离激元光子晶体的强耦合，揭示金-MoSe₂结构中超过100 meV的劈裂及三重发射峰形成机制。
2023-09-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Geometry-Controlled Exciton Selectivity in Monolayer MoS2 Using Plasmonic Hollow Nanocavities
Bilkent University（比尔肯特大学）；UNAM - National Nanotechnology Research Center and Institute of Materials Science and Nanotechnology, Bilkent University（比尔肯特大学纳米技术与材料科学研究所（UNAM））
本文研究了通过等离子体空心纳米腔体调控单层MoS2中激子选择性的方法，通过优化腔体参数实现了对A和B激子的增强发射和电荷生成控制，展示了其在原子级薄半导体中的应用潜力。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optimizing strong light-matter coupling of plasmonic lattices and monolayer semiconductors
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；University of Basel（巴塞尔大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Karadeniz Technical University（卡拉登技术大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
研究通过优化等离激元晶格与单层半导体的耦合，减少界面不规则性，实现大面积极子晶格，应用于极化控制与拓扑极子学。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Exciton-Polariton Lasing
金属纳米结构提供了一个工具包，用于产生低于衍射极限的相干光。基于等离子体激元的激光依赖于发射体（诸如有机荧光团）的粒子数反转以及由等离子体激元共振提供的反馈。在这种被称为弱光物质耦合的状态下，系统的辐射特性可以用Purcell效应来描述。分子激子与等离子体激元结构产生的电磁场之间的强轻物质耦合导致了被称为等离子体激子极化激元（PEP）的混合准粒子的形成。由于这些准粒子的玻色子性质，激子极化激元凝聚可以导致在比传统光子激光器低得多的阈值功率下的类激光发射。在这里，我们观察到PEP激光通过一个黑暗的等离子体激元模式在一个低阈值的金属纳米粒子阵列中的光泵的有机系统。有趣的是，尽管活性材料的量子效率降低，但通过增加轻物质耦合的程度来降低激光的阈值功率，突出了导致激光的超快动力学，即，受激散射这些结果展示了一个独特的室温平台，用于探索开放腔结构中激子极化激元的物理学，并为将这种片上激光器件与当前光子学和有源超材料平面技术集成铺平了道路。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Manipulating Coherent Light Matter Interaction: Continuous Transition between Strong Coupling and Weak Coupling in MoS2 Monolayer Coupled with Plasmonic Nanocavities
超紧凑纳米腔中的表面等离子体激元与二维材料中激子之间的强相互作用，因其有望实现室温下的极化激元器件而引起了人们的广泛兴趣。在这里，我们提出了一个连续的过渡，从弱耦合到强耦合激子之间的二硫化钼单层和高度本地化的等离子体超紧凑的纳米天线。纳米天线由位于金膜上的银纳米立方体组装而成，并由介电间隔层隔开。我们观察到的光致发光增强1570倍，在弱耦合制度的混合纳米腔厚的间隔层。通过减小间隔层的厚度，激子和等离子体激元之间的相互作用被直接促进到强耦合区。在室温下观察到了极化激元的形成，其拉比分裂高达190 meV，这是二维材料中报道的最大的等离子体激元-激子拉比分裂。数值计算量化了耦合强度、局域态密度和间隔层厚度之间的关系，揭示了纳米腔中弱耦合和强耦合的转变。研究结果为等离子体激元-激子相互作用系统的设计提供了指导。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Degenerate parametric down-conversion facilitated by exciton-plasmon polariton states in nonlinear plasmonic cavity
研究了非线性等离激元腔中通过近场相互作用耦合到单个表面等离激元模的二能级量子发射体系综中的简并参量下转换效应。为了这个目的，我们开发了一个量子驱动耗散模型捕捉非平衡动力学的系统中，非相干泵浦的QE的过渡频率调谐附近的二次谐波响应的SP。考虑到强耦合机制，即，当SP-QE相互作用速率超过系统耗散速率时，我们发现了一个临界SP-QE耦合，这归因于正常态和激光定态之间的相变。检查以上系统的稳定状态的波动，我们预测新的基本激发，即激子等离子体激元形成的两个SP量子和单激子状态的QE。两个SP量子的贡献导致SP-QE相互作用速率与QE数量${\cal N}_o$的线性标度，而不是Dicke和Tavis-Cummings模型已知的$\sqrt{{\cal N}_o}$标度。我们进一步研究了SP-QE相互作用标度如何影响临界耦合附近的极化激元色散和功率谱。为了这个目的，我们比较了计算结果，假设一个有限的合奏QE和模型的热力学极限。计算的功率谱预测了二次谐波频率附近的QE的相干光子发射和SP在基频的相关光子对发射的相互作用（即，光子DPDC效应）。
2023-01-24 physics.optics quant-ph
Heuristic Modeling of Strong Coupling in Plasmonic Resonators
等离子体激元激发和偶极发射体（例如有机分子）的强耦合在过去几年中已经被广泛研究。是否可以只用单个分子实现强耦合以及如何明确证明这一点的问题仍在争论中。与光子系统相比，等离子体激元的一个关键问题是额外的激子谱线展宽，这在建模此类系统时经常被忽略。这导致了过于乐观的设计预测或对模糊的实验数据的错误解释，例如在依赖于麦克斯韦解算器的模型中，没有自洽的线加宽效应。在本文中，我们提出了一个启发式的建模方法，强耦合系统的基础上等离子体纳米粒子和偶极发射器，占这种扩大和阐明最近的实验与单发射器。我们明确地专注于一个清晰和直观的经典描述，利用完善的方法，易于使用典型的麦克斯韦求解器。启发式模型（i）提供了实验相关的数字，如发射密度和光谱（ii）允许区分系统，它可以达到强耦合制度，从那些不能（iii）允许识别优化路线和（iv）很好地匹配与实验结果。特别是，我们采用了一种方法，准正常模式和消光模拟激子系统表示的频率相关的介电常数。作为例子，我们研究了两种配置，许多，但也单发射器，这在最近的实验中已经研究。
2019-04-09 physics.optics
Optical to microwave frequency conversion with Rydberg excitons
提出一种基于Cu₂O里德堡激子和伪等离激元的铜基系统，实现光到微波光子转换，并通过数值模拟验证其可覆盖0.1–10 mm波长。
2025-02-18 physics.optics
Near-field imaging of plasmonic nanopatch antennas with integrated semiconductor quantum dots
在过去的十年中，包含数百皮米到几纳米厚的介电间隙的等离子体纳米贴片天线引起了越来越多的关注，因为它们将电磁场限制在严重的亚衍射限制体积内。对限制在这些等离子体腔中的激子和色心的光学性质的实质性控制已经用远场光学光谱法证明，但是近场光学光谱法对于改善对纳米级等离子体-发射体相互作用的理解是必不可少的。在这里，我们的特点与阴极发光显微镜孤立的纳米贴片天线的强度和相位分辨等离子体响应。此外，我们探讨耦合等离子激元异质结构的光学和电子束光谱之间的区别，以确定未来的纳米级表征和控制的混合纳米光子结构的限制和机会。虽然我们在时间分辨光致发光光谱中观察到大量的Purcell增强，但在混合纳米光子结构的阴极发光光谱中观察到可忽略的Purcell增强。电子束和激光激发的测得的Purcell增强的实质性差异可以理解为这些互补实验的不同选择规则的结果。这些结果为纳米贴片天线中的近场等离子激元-激子相互作用提供了一个全新的理解，这对无数新兴的量子光子器件至关重要。
2021-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Observation of the Modification of Quantum Statistics of Plasmonic Systems
近二十年来，人们一直认为玻色子的量子统计特性在等离子体系统中得到了保留。这一想法受到了实验工作的刺激，实验工作报告了在光子和等离子体激元之间的散射介导的光-物质相互作用中保持非经典相关性的可能性。此外，已经假设类似的动力学是定义光源性质的量子涨落守恒的基础。在这里，我们证明了量子统计并不总是保存在等离子体系统和报告的第一次观察到他们的修改。此外，我们表明，多粒子散射效应引起的限制光学近场可以导致修改的激发模式的等离子体系统。这些观测结果通过单模和多模等离子体系统的光学相干性的量子理论进行了验证。我们的研究结果构成了一个新的范例，在等离子体系统的量子特性的理解和揭开新的路径，执行精致的控制量子多粒子系统。
2021-04-05 physics.optics quant-ph
Fano resonance and spectrally modified photoluminescence enhancement in monolayer MoS2 integrated with plasmonic nanoantenna array
本文将单层MoS2与银蝴蝶结纳米天线阵列集成，利用激子-等离子体耦合实现室温下可调光致发光增强和表面增强拉曼散射，并在低温下通过调节阵列设计获得可调Fano共振，为新型光学器件设计提供平台。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Revealing Strong Plasmon-Exciton Coupling Between Nano-gap Resonators and Two-Dimensional Semiconductors at Ambient Conditions
二维半导体激子与等离子体共振器的强耦合使得能够在亚波长尺度上控制光-物质相互作用。在这里，我们开发了强耦合等离子体纳米间隙谐振器，允许修改激子数有助于耦合。利用该系统，我们不仅在光致发光谱中发现了高达163 meV的大真空拉比分裂和分裂特征，而且发现激子数可以降低到个位数水平（N<10），这比传统系统低一个量级，接近于基于单激子的强耦合。此外，我们还证明了强耦合过程不受激子相干性尺寸的影响，而激子相干性尺寸的增大被认为不利于等离子体激元-激子相互作用的形成。我们的工作提供了一个更深入的了解storng耦合在二维半导体，铺平了道路，室温量子光学应用。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable strong plasmon-exciton coupling based on borophene and deep subwavelength perovskite grating
提出硼烯–深亚波长钙钛矿光栅强耦合系统，通过电学调谐BGP与PE模式实现230 meV Rabi劈裂、1.76π主动相位调制及PT对称性破缺。
2022-09-18 physics.optics
Vacuum Rabi splitting of a dark plasmonic cavity mode revealed by fast electrons
近年来，人们对等离子体激元和激子之间的强耦合越来越感兴趣，这是一种产生新的量子光学试验台并影响化学动力学和反应性的方法。甚至用单量子发射器也实现了到明亮等离子体激元模式的强耦合。暗等离子体激元模式由于寿命较长而在某些应用中表现更好，但由于它们是次辐射的，因此难以探测。在这里，我们应用电子能量损失（EEL）光谱来证明，一个单独的等离子体领结的暗模式可以与少量的量子发射器，拉比分裂光谱证明。高达85毫电子伏的耦合强度的蝴蝶结发射器设备在强耦合制度的开始。值得注意的是，耦合发生在蝴蝶结间隙的外围，即使当电子束探测它们的中心。我们的研究结果铺平了道路，使用EEL光谱研究激子等离子体相互作用涉及非发射光子模式。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Molecular plasmonics: the role of ro-vibrational molecular states in exciton-plasmon materials under strong coupling conditions
我们扩展模型的激子等离子体激元材料，包括一个振转结构的分子使用波包传播的电子势能面。新的模型取代了传统的两级发射器与更复杂的分子，允许检查对齐和振动动力学的影响，与表面等离子体激元的强耦合。我们将该模型应用到一个混合系统，包括一个薄层的分子放置在顶部的周期性阵列的狭缝。严格的模拟进行了两种类型的分子系统所描述的振动束缚束缚和束缚连续电子跃迁。计算揭示了透射，反射和吸收光谱中的新功能，包括观察到的拉比分裂和振动模式的显着更高的值清楚地看到在相应的光谱。我们还研究了各向异性的初始条件对混合材料的光学性质的影响，表明系统的光学响应受到分子初始预对准的显着影响。我们的工作表明，预取向分子可以作为一个有效的探针的近场近金属界面的亚衍射表征。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Cavity-Mediated Long-Range Cooperative Coupling between Localized Plasmons and Molecular Excitons
Center for Light–Matter Interaction, Tel Aviv University（特拉维夫大学光与物质相互作用中心）
提出混合腔模式耦合局域等离激元和法布里-珀罗腔，通过腔场介导长程偶极-偶极相互作用实现空间分离的等离激元纳米粒子与分子间的协同相干耦合，增强等离激元-激子混合。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Local phase delay effect on the asymmetric spectroscopy of plasmon-exciton coupling systems
局域电场的相位延迟在等离子体纳米结构中是众所周知的，但很少被研究来调制等离子体激子-激子相互作用。在这里，与单粒子光谱方法，我们实验研究的相位效应在等离子激元耦合系统组成的单层WSe 2和一个单独的金纳米棒。局域等离子体相位延迟是通过采用不同的纳米棒与激子的不同共振能量进行调谐。我们发现激子和等离子体激元模式之间的局部等离子体激元相位延迟与振幅一样重要。相位延迟调制等离子体激子耦合相当大，导致在一个不对称的谱线的形状，由于干涉行为。数值计算得到的近场相位分布与实验结果吻合较好。局域相位延迟可以作为一种有效的方式来调制的性质plexcitonic耦合在纳米尺度，这可能有潜在的应用在纳米传感器，太阳能器件，并增强非线性过程。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Thermalization and Cooling of Plasmon-Exciton Polaritons: Towards Quantum Condensation
我们目前的迹象热化和冷却的准粒子，量子凝聚的前体，在等离子体纳米粒子阵列。我们研究了在室温下由掺杂有机染料的聚合物层覆盖的金属纳米棒的周期性阵列。阵列的表面晶格共振-杂化的等离子体/光子模式-与染料中的激子强烈耦合，形成玻色子准粒子，我们称之为等离子体激子-极化激元（PEP）。通过光抽运增加PEP密度，我们观察到光发射色散图中强耦合PEP带的热化和冷却。对于增加泵浦，我们观察到饱和的强耦合和发射在一个新的弱耦合带，这再次显示热化和冷却的签名。
2013-10-29 cond-mat.other physics.optics
Exciton-plasmon energy exchange drives the transition to strong coupling regime
我们提出了一个激子-等离子体激元耦合模型的基础上的能量交换机制之间的量子发射（QE）和金属-介电结构中的局域表面等离子体激元。QE之间的等离子体相关性引起集体状态与共振等离子体模式合作交换其能量。通过仔细定义的等离子体激元模式体积的QE系综，我们得到的QE-等离子体激元耦合和合作的能量转移率，表示在本地字段之间的关系。对于一个单一的QE附近的尖锐的金属尖端，我们发现分析QE等离子体耦合相对于QE耦合到腔模式的增强因子。对于分布在一个扩展的区域包围的等离子体结构的QE，我们发现，系综QE等离子体耦合饱和到一个普遍的值独立于系统的大小和形状，与实验一致。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Monitoring strong coupling in nonlocal plasmonics with electron spectroscopies
等离子激元-激子极化激元通过使得能够更仔细地研究量子光学效应并且促进基于例如玻色-爱因斯坦凝聚和极化激元激光的新技术，提供了在纳米级控制光-物质相互作用的令人兴奋的可能性。然而，观察和可视化极化激元是具有挑战性的，传统的光学显微镜技术往往会导致关于等离子激元-激子耦合的出现和强度的模糊性。电子显微镜提供了一个更强大的手段来研究和验证plexcitons的性质，但仍然受到仪器的限制和分辨率。因此，一个简单的理论描述的电子束激发plexcitons是至关重要的，以补充正在进行的实验工作。在这里，我们应用电子损失和光子发射概率的解析解来评估等离子激元-激子耦合研究，无论是最近采用的电子能量损失光谱技术，或与迄今为止未探索在这方面的阴极发光光谱。预见到的必要性，占量子校正等离子体响应，我们扩展这些解决方案的框架内一般非局部流体动力学描述。作为一个具体的例子，我们研究核壳球形发射体分子杂交，超越标准的本地响应近似通过流体力学Drude模型筛选和广义非局部光学响应理论的非局部阻尼。我们表明，电子显微镜是非常强大的，在描述发射器的相互作用，否则弱激发的光学手段高阶等离子体多极子，生存的响应时，量子知情的模型被认为是。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
A bandgap phenomenon in non-periodic plasmonic waveguides
介绍了层状绝缘体-金属-绝缘体等离子体波导中奇、偶等离子体模低损耗谱窗之间的色散带隙开放现象。从一个三层等离子体色散关系开始，我们解释和数值证实了等离子体带隙的存在，并在一个非常宽的光谱范围内从紫外到远红外研究其性质。所观察到的带隙开口的性质解释在波导中的等离子体激元模式的有效介电常数的近零值。等离子体激元带隙谱的调整与等离子体激元波导的结构修改证明。作为一个应用实例，我们说明了一个新的概念，表面等离子体激元和自由空间激发波之间的耦合控制，通过采用锥形非绝热绝缘体-金属-绝缘体波导。
2015-11-25 physics.optics
Plasmon-induced coherence, exciton-induced transparency and Fano interference for hybrid plasmonic systems in strong coupling regime
本文提出解析模型描述发射体与局域表面等离激元耦合的强耦合转变，揭示近场耦合与Fano干涉两种机制，并发现等离激元诱导相干性使Fano参数随体系增大而缩放，影响散射谱形。
2025-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Complex plasmon-exciton dynamics revealed through quantum dot light emission in a nanocavity
等离子体腔可以将电磁辐射限制到深亚波长范围。这有助于在单个量子发射体的极限处观察到强耦合现象。在这里，我们报告了一组广泛的测量等离子体腔托管一个到几个半导体量子点。散射光谱显示拉比分裂，表明这些设备是接近强耦合制度。使用Hanbury Brown和Twiss干涉法，我们观察到非经典发射，使我们能够直接确定每个设备中的发射器数量。光致发光光谱中令人惊讶的特征指向多个激发态的贡献。使用扩展的Jaynes Cummings哈密顿量的基础上的模型模拟，我们发现，量子点的暗态的参与解释了实验结果。因此，量子发射体与等离子体腔的耦合暴露了复杂的弛豫路径，并且作为控制量子态的动力学的非常规手段而出现。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Near-field Analysis of Strong Coupling between Localized Surface Plasmons and Excitons
我们模拟了由铝纳米盘支撑的分子激子和局域表面等离子体激元之间强耦合的近场效应。模拟是使用一个简单的模型，一个两级系统，实现在一个商业电磁时域有限差分求解器。虽然拉比分裂是存在于近场，它的光谱间隙被认为是小于在远场获得的，虽然它遵循一个明确的平方根依赖于分子密度的预期。此外，等离子体激元模式和激子材料之间的能量交换在电磁近场内的“拍”中是明显的，其相对于激子布居异相。我们的研究结果明确地证明了强耦合的集体性质，这是由与等离子体激元模式相互作用的分子数量设置的集体拉比频率下的同步种群振荡表示的。这种分析揭示了强耦合效应在近场区域使用一个通用的模型，它提供了一个强大的工具来研究强耦合，近场效应，和轻物质的相互作用一般。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Bandgap Control in Two-Dimensional Semiconductors via Coherent Doping of Plasmonic Hot Electrons
带隙控制对于半导体技术是至关重要的。传统的控制手段是用载流子化学地、电学地或光学地掺杂晶格。在这里，我们首次展示了一个广泛可调的带隙（在室温下重整高达650 meV）在二维（2D）半导体相干掺杂晶格等离子体激元热电子。特别地，我们将二硫化钨（WS $_2$）单层膜集成到自组装的等离子体晶体中，这使得半导体激子和等离子体共振之间的相干耦合成为可能。伴随着这个过程，等离子体激元诱导的热电子可以重复地填充WS $_2$导带，导致粒子数反转和能带结构的显著重构以及激子弛豫。我们的研究结果提供了一个创新的和有效的措施，工程师的光学响应的二维半导体，允许一个很大的灵活性，在设计和优化的光子和光电子器件。
2020-03-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmon-polariton induced modification of silicon nanocrystals photoluminescence in presence of gold nanostripes
我们报告的结果的理论和实验研究的硅纳米晶体的光致发光在不同类型的等离子体激元模式附近。在我们的样品中，等离子体激元模式的类型由一维金光栅的填充率决定，该金光栅覆盖在石英衬底上的具有硅纳米晶体的薄膜上。我们分析了硅纳米晶体的消光和光致发光光谱，并表明发射的光耦合到相应的等离子体模式。我们还证明了消光和光致发光光谱的修改下，从表面等离子体激元的波导等离子体激元的过渡与金填充比从1到0.35的减少。最后，我们分析了单个硅纳米晶体的整体光致发光强度的贡献。我们的结论是，硅纳米晶体系综可以分为光学明亮和光学黑暗的纳米晶体。实验消光和光致发光光谱与理论计算进行的傅立叶模态方法在散射矩阵的形式。
2017-06-28 physics.optics
Surface Enhanced Infrared Absorption mechanism and modification of the plasmonic response
本研究采用离散偶极近似数值探究SEIRA系统类法诺响应的起源，发现吸收截面变化源于等离激元共振改变而非直接分子响应，揭示灵敏度与分子对等离激元共振的影响相关。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Unified evaluation of surface-enhanced resonance Raman scattering and fluorescence under strong coupling regime
我们证明了分子的多激子和高阶等离子体激元的增强和猝灭的共振拉曼和荧光的单个染料分子位于等离子体激元热点下的强耦合制度的重要性。多激子诱导等离子体共振的复杂光谱变化和高阶等离子体共振拉曼和荧光产生剧烈猝灭。由等离子体激元和多激子组成的耦合振子模型再现了复杂的光谱变化。考虑到超快表面增强荧光，来自高阶等离子体激元的Purcell因子再现了剧烈的猝灭。
2018-03-03 physics.optics
Spontaneous emission in plasmonic graphene subwavelength wires of arbitrary sections
我们提出了一个理论研究的自发发射的线偶极子源嵌入在一个石墨烯涂层的亚波长线的任意形状。利用基于格林第二恒等式的严格电磁法计算了辐射修正和辐射效率。当发射频率与线的等离子体共振频率之一一致时，观察到这些效率的增强。偶极子发射器的位置和偶极矩方向的相关性进行了评价。我们提出了计算的近场分布为不同的频率，揭示了多极秩序的等离子体共振。
2017-11-12 physics.optics
Proof of enantioselectivity in a multilayer with a strong exciton polariton coupling and through asymmetric polarization
本文研究银/铂/二氧化硅/硅多层结构中染料诱导的激子-极化激元强耦合，结合Kretschmann方案与去偏振实现仅依赖偏振的对映选择性光谱对比，并在D型和L型青霉胺上验证了对映选择性。
2023-09-16 physics.app-ph physics.optics
Controlling collective spontaneous emission with plasmonic waveguides
我们展示了一个等离子体激元的路线来控制集体自发发射的二能级量子发射。超辐射和亚辐射效应的观察距离相当于等离子体纳米通道内的工作波长。这些等离子体激元波导可以在其截止频率下提供有效的ε近零操作，并且在较高频率下提供法布里-珀罗谐振。相关的等离子体共振模式被发现有效地提高建设性（超辐射）或破坏性（亚辐射）位于波导内的不同的量子发射器之间的干涉。通过增加位于伸长的等离子体激元通道中的发射器的数量，超辐射效应在ε近零操作下增强，导致集体自发发射率的强相干增加。此外，可以改变相邻发射器之间的间隔距离及其发射波长，以动态地控制等离子体系统的集体发射性质。量子超辐射模和量子次辐射模之间的动态变化在量子比特的量子纠缠、低阈值纳米激光器和高效传感器等方面有着广阔的应用前景。
2016-10-24 physics.optics
Electroluminescence as a probe of strong exciton-plasmon coupling in few-layer WSe2
本研究以电致发光为探针，探究纳米等离激元隧道结与少层二维过渡金属二硫化物混合结构中的强激子-等离激元耦合，测得强耦合区Rabi劈裂超50 meV，电磁模拟验证了结果，为可调紧凑型光子器件研发提供了新途径。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room temperature Tamm-Plasmon Exciton-Polaritons with a WSe2 monolayer
固态腔量子电动力学是探索光-物质耦合前沿的一个快速发展的领域。等离子体激元方法在这一领域特别感兴趣，因为它们具有将光学模式挤压到显著低于衍射极限的空间的潜力1，2，增强了光-物质耦合。它们还可作为一种架构，用于设计具有最小占地面积的超快速非线性集成电路3。过渡金属二硫属化物非常适合作为这种电路中的活性材料，因为它们在最终单层极限下与光强烈相互作用4。在这里，我们实现了Tamm-plasmon-polariton结构，并研究了WSe 2单层的耦合，托管高度稳定的激子5。激子-极化子形成在室温下表现在光致发光中研究的特征能量-动量色散关系中，其特征在于激子和光子模式之间的反交叉，拉比分裂为23.5 meV。在环境条件下在具有原子单层的等离子体结构中创建极化激元准粒子是迈向紧凑的高度非线性集成光子和极化激元电路的关键一步6，7。
2016-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Tuning the Optical Properties of an MoSe$_2$ Monolayer Using Nanoscale Plasmonic Antennas
纳米等离子体激元系统与光学活性二维材料相结合，提供了有趣的机会，探索和控制极端的亚波长尺度接近激子玻尔半径的光-物质相互作用。在这里，我们提出了一个MoSe $_2$单层和个人光刻定义的金偶极子纳米天线具有子10 nm的饲料间隙之间的光-物质相互作用的室温和低温调查。通过逐步调谐纳米天线的大小，它们的偶极共振相对于近端MoSe $_2$单层中的A-激子跃迁进行调谐，从而实现$\sim 130\;\mathrm{meV}$的总调谐。对$> 100$结构进行的差分反射率测量揭示了激子和偶极模式之间的明显避免的交叉和激子-等离子体激元耦合常数$g= 55\;\mathrm{meV}$，表示跃迁能量的$g/(\hbarω_X)\geq3\%$。这使得我们的混合系统处于中间耦合状态，其中光谱表现出典型的Fano形状，表明明显的光物质耦合和显着的阻尼之间的相互作用。我们还展示了通过改变激发光的偏振来可编程地抑制偶极模式的耦合的光学响应的主动控制。我们进一步研究了出现的光学签名的单分子层定位在偶极纳米天线在$10\;\mathrm{K}$。我们的发现代表了实现基于2D材料的非线性光子器件的关键一步，具有低能量和超快性能的潜力。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Synthetic plasmonic lattice formation through invariant frequency comb excitation in graphene structures
由于输入场的修改和材料特性，纳米光子波导中的非线性表面等离子体激元~（NSPP）激发具有不同的时间特性，但它们具有相似的非线性光谱演化。在这项工作中，我们揭示了这种相似性的起源，并建立光谱动力学是一个固有的属性的系统，取决于合成尺寸，是超越波导几何维数。为此，我们设计了一种超低损耗的非线性等离子体波导，建立了表面等离子体频率梳的不变性和等离子体行波和Akhmediev呼吸子的相位奇异性。通过微调相互作用界面的非线性系数，我们揭示了等离子体系统的守恒条件，并利用量子NSPP场的平均值演化与薛定谔方程相当的方法计算了等离子体FCs~（PFCs）的光谱动力学.通过提供抑制的界面损耗和修改的非线性作为保守条件的双重要求，我们提出了激发PFC作为等间距不变量的等离子体方案，并证明了在相互作用界面内的NSPP的光谱动力学产生的等离子体模拟的合成光子晶格，我们称之为\textit{synthetic plasmonic lattice} ~（SPL）的形成。
2021-09-21 physics.optics
Decoherence Tuning in Voltage-Driven Plasmonic Cavities
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；New York University（纽约大学）
本研究提出电压作为关键控制参数，在STM-BJ中实现电可调的单分子等离激元腔，通过抑制损耗并保持模式约束，为强耦合下的量子控制开辟新途径。
2026-09-24 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Strong coupling between WS$_2$ monolayer excitons and a hybrid plasmon polariton at room temperature
本研究在室温下探讨了 WS$_2$ 单层激子与混合等离激元极化子的相互作用，通过调节纳米光栅深度实现了强耦合，并强调了设计复合结构时需同时考虑等离激元近场增强与阻尼。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum-informed plasmonics for strong coupling: the role of electron spill-out
本文研究了非局域性（特别是电子溢出和 Landau 阻尼）对球形等离子体-激子复合物强耦合的影响，通过在 Mie 理论中引入 Feibelman 参数修正，发现非局域性对模式反交叉的影响极小，验证了局域响应近似在强耦合光子学中的准确性。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
