Understanding the different exciton-plasmon coupling regimes in two-dimensional semiconductors coupled with plasmonic lattices: a combined experimental and unified equations of motion approach
我们研究激子-等离子体激元耦合在二维半导体耦合Ag等离子体晶格通过角度分辨反射光谱，并通过求解运动方程（EOMs）在一个耦合振荡器模型占所有的共振系统。在EOM模型中考虑了五种共振：半导体A和B激子，等离子体纳米结构的局部表面等离子体共振（LSPR）和等离子体阵列的晶格衍射模式。我们研究了不同二维半导体和等离子体晶格几何结构中的激子-等离子体激元耦合，包括单层MoS 2和WS 2与Ag纳米盘和蝴蝶结阵列的耦合，并通过具有不同激子-等离子体激元耦合参数的EOM模型研究了耦合系统中的色散和线形演化。EOM方法对激子-等离子体激元相互作用在弱、中、强耦合情况下提供了统一的描述，正确解释了复杂系统的色散和线形。这项研究提供了一个更深入的了解光-物质相互作用的多级系统中的一般，将是有用的，以指导设计新颖的二维激子等离子体激元器件的各种光电应用与精确定制的响应。
2017-06-25 cond-mat.mtrl-sci
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
Screened Strong Coupling of Excitons in Multilayer WS2 with Collective Plasmonic Resonances
我们证明了在室温下，二硫化钨（WS 2）中的直接跃迁激子与集体等离子体共振的强耦合。我们使用由金属纳米颗粒的周期性阵列形成的开放等离子体腔。我们显示出明确的反交叉与单层，双层和更厚的多层WS 2的纳米粒子阵列的顶部。这样的混合系统的拉比能量从50到110毫电子伏从单层到16层，而它不缩放与集体强耦合预期的层数的平方根。我们证明了平面外耦合分量可以忽略不计，因为正常的字段是由于高折射率对比度的介质层屏蔽。即使在单层膜外激子的面内偶极矩减小，但分布在薄片中的强面内场仍然可以增强与多层膜的耦合强度。然而，屏蔽的面外场导致拉比能量的饱和。所实现的具有开放腔的TMD多层膜的相干耦合可以用于操纵二维半导体中激子的动力学和输运以及开发超快谷/自旋电子器件。
2018-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring a Molecule's Optical Absorbance Using Surface Plasmonics
由于缺乏用于描述分子吸光度和底物筛选的稳健且计算效率高的方法，在计算机上设计新型功能材料受到严重阻碍。在这里，我们采用我们的混合$G_0[W_0+ΔW]$ -BSE的实现，它通过其屏蔽$ΔW$在准粒子$G_0W_0$水平，并在求解贝特-萨尔皮特方程（BSE）时，将基板。我们表明，这种方法可以用来有效地和准确地描述金属基板上的物理吸附分子的吸收光谱，从而通过改变表面等离子体激元的能量来定制分子的吸光度。具体而言，我们研究了三个原型$π$共轭分子：苯（C $_6$ H $_6$），三萘嵌苯（C $_{30}$ H $_{16}$）和富勒烯（C $_{60}$）的光学吸收光谱如何依赖于金属衬底的Wigner-Seitz半径$r_s$。为了进一步理解光-分子/衬底相互作用，我们还研究了亮激子的电子和空穴密度以及它们与红外活性振动模的相互作用。我们的研究结果表明，（1）苯的明亮的$E_{1u}^1$激子在7.0 eV，其能量对$r_s$的变化不敏感，可能与光催化脱氢和聚合反应有关，（2）三萘嵌苯的明亮的$B_{3u}$激子在2.3 eV与表面等离子体杂交，允许调整激子能量和表面等离子体激子样激子的光学活化，以及（3）富勒烯的$π-π^*$亮激子和暗激子在6.4和6.8 eV与表面等离子体激元杂交，导致它们的激子能量的定制以及表面等离子体激子样激子和暗四极模式经由基底的对称性破缺而激活。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical chirality in a coherently coupled exciton-plasmon system
手性是一种基本的不对称现象，手性光学元件在反射或吸收圆偏振光时表现出不对称响应。这些元素的最新实现包括具有打破镜面对称性和称为圆二色性的偏振对比光学吸收的纳米等离子体系统。圆二色性的另一种途径是原子级薄半导体中的自旋谷极化激子。在存在磁场的情况下，它们表现出与圆偏振光子的不平衡耦合，从而表现出圆二色性。在这里，我们证明了与单层WSe $_2$中激子相关的偏振对比光学跃迁可以通过相干耦合转移到近端等离子体纳米盘。耦合激子等离子体激元系统表现出磁致圆二色性的光谱窄窗口的Fano干涉，我们在一个主方程框架模型。我们的工作激励激子-等离子体激元界面作为手性超颖表面的构建块，用于信息处理，非线性光学和传感。
2023-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Real-time observation of spin-resolved plexcitons between metal plasmons and excitons of WS$_2$
二维过渡金属二硫族化物（TMD）中共振耦合的金属等离子体激元和自旋解耦的亮激子之间的强光-物质相互作用可以产生离散的自旋分辨激子-等离子体激元（plexciton）。人们已经在低温条件下对纳米腔中的自旋激子-极化激元进行了一些研究，但是，在时域上对自旋分辨激子的研究仍然缺乏成功的实现。在这里，我们能够识别这两个自旋分辨plexcitons离散在室温下，并研究其超快的时间动力学尺寸可调的$Au-WS_{2}$混合纳米结构使用飞秒泵浦探测光谱技术。此外，我们属性的激子和等离子体激元之间的零失谐实现在$\sim$ 7.0 ps随着瞬态拉比分裂能量超过$\sim$ 250 meV的自旋plexcitons，验证极化激元形成的强耦合条件。因此，在金属-TMD平台中实现这些新颖的自旋激子对于在室温下操作的量子光子学中的基本理解及其可能的未来应用都是有趣的。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Probing exciton dispersions of freestanding monolayer WSe2 by momentum resolved electron energy loss spectroscopy
动量分辨电子能量损失谱被用来测量激子在WSe 2的独立单层中的分散。除了抛物线色散的谷激子，一个子间隙色散激子被观察到在特定的q值的第一次。同时STEM-ADF成像的本地探测区域表明，该子隙激子是由于多产的Se空位。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsically ultrastrong plasmon-exciton interactions in crystallized films of carbon nanotubes
在腔量子电动力学中，与腔强耦合的光发射体产生具有发射体和腔激发特性的极化激元。我们表明，碳纳米管可以结晶成芯片级，二维有序的薄膜，这种新材料使内在的超强发射极腔相互作用：而不是与外部腔相互作用，纳米管激子耦合到近红外等离子体共振的纳米管本身。我们的多晶纳米管薄膜具有六方晶体结构，约25 nm的域，和1.74 nm的晶格常数。由于这种极高的纳米管密度和接近理想的等离子体激子空间重叠，等离子体激子耦合强度达到0.5 eV，这是裸激子能量的75%，接近室温超强耦合的记录。结晶纳米管薄膜代表了纳米材料组装的一个里程碑，并为高载流量导体，低功率光开关和可调谐光学天线提供了令人信服的基础。
2018-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exciton-Plasmon Coupling in 2D Semiconductors by Surface Acoustic Waves
我们从理论上证明了二维半导体中的激子与金属薄膜中的表面等离子体激元之间的耦合，通过表面声波（SAW），证明了所产生的激子-等离子体激元极化激元（或plexcitons）是在强耦合制度。SAW的应变场产生动态衍射光栅，为表面等离子体提供动量匹配，而可以使激子解离的压电场被金属抵消。这对于单层MoS $\mathrm{_{2}}$和在LiNbO $\mathrm{_{3}}$压电衬底上的薄银层顶部上的单层和少层黑磷是示例性的，提供100-150 meV的拉比分裂。因此，我们证明，SAW是强大的工具来调制支持的二维半导体的光学特性的装置的高频局部变形量身定制的声学换能器，可以作为电可切换发射器的传播plexcitons适合于主动高速纳米光子应用。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Microscopic theory for a minimal oscillator model of exciton-plasmon coupling in hybrids of 2d semiconductors and metal nanoparticles
本文提出改进的耦合振子模型，从微观麦克斯韦方程推导二维TMDC激子与金属纳米颗粒等离激元的有效耦合常数，揭示亮激子与动量暗激子的不同耦合行为，并建议用三振子方程描述实验光谱。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Advances in momentum-resolved EELS of phonons, excitons and plasmons in 2D materials and their heterostructures
本文综述了动量分辨电子能量损失谱在二维材料及其异质结构中探测声子、等离激元和激子及其耦合的研究进展，强调其高分辨率和纳米级空间选择性。
2025-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-Plasmon Coupling Mediated Superior Photoresponse in 2D Hybrid Phototransistors
二维材料异质结构的产生已成为实现新型光电子器件的可行途径。然而，由于它们的吸收截面小，光吸收低，限制了它们的实际应用。虽然由强激子-等离子体激元耦合介导的光-物质相互作用已被证明可以改善耦合的TMDC和金属纳米结构中的吸收和自发发射，但具有高量子产率的可调谐宽带光电晶体管的制造仍然是一项具有挑战性的任务。通过化学方法合成了一层聚乙烯吡咯烷酮（PVP）包覆的银纳米粒子（Ag NPs），并在此基础上，采用无光刻技术制备了一种基于WS $_2$ -Ag NPs修饰单层石墨烯的大面积宽带高性能栅可调混合光电晶体管。所制造的器件表现出极高的光响应性（高达$3.2\times 10^4$ A/W），其比裸石墨烯/WS $_2$混合器件高5倍以上，以及低噪声等效功率（NEP）（约10 $^{-13}$ W/Hz $^{0.5}$，考虑1/f噪声）和在宽（325-730 nm）波长区域中的高比探测率（约1010 Jones）。Ag NP的额外PVP封端有助于抑制直接电荷和热传递，并且最重要的是，通过防止WS $_2$ -Ag混合系统的降解来增加器件稳定性。通过偶极介导的强激子-等离子体激元耦合解释了混合器件的增强的光学性质，并通过COMSOL Multiphysics模拟证实。我们的工作展示了一种通过调整激子-等离子体激元耦合来获得环境友好、可扩展、高性能宽带光电晶体管的策略，用于新一代光电器件。
2023-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cathodoluminescence of stacking fault bound excitons for local probing of the exciton diffusion length in single GaN nanowires
我们进行相关的研究，个别GAN纳米线的扫描电子显微镜结合低温阴极发光，microphotoluminescence，和扫描透射电子显微镜。我们发现，一些纳米线表现出良好的本地化区域的堆垛层错束缚激子（3.42 eV）的能量发射光，并能够观察到在这些区域中存在一个单一的堆垛层错。在堆垛层错附近的阴极射线发光信号的精确测量给出了接近这个位置的激子扩散长度。
2014-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-Mediated Hybridization of Wannier-Mott and Frenkel Excitons in a Monolayer WS2 -- J-Aggregate Hybrid System
提出一种可调谐等离激元平台，在室温下通过表面等离极化激元实现单层WS2的Wannier-Mott激子与J-聚体Frenkel激子的强耦合杂化，并证明可通过分子数量及静电门控调控极化激元特性与耦合强度。
2025-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Optical Non-linearities in Plasmon-Exciton Core-Shell Particles: the Role of Heat
本研究针对等离激元-激子核壳粒子皮秒尺度光学非线性的来源问题，通过非共振激发瞬态光谱实验与结合成熟等离激元模型及新静态光谱模型的解析模拟，明确证实粒子内部产热是瞬态信号变化的根源，验证了此前仅基于唯象论证的热作用假设。
2023-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent coupling between surface plasmons and excitons in semiconductor nanocrystals
我们提出了一个实验演示的强耦合之间的表面等离子体激元在平面银基板上传播，和最低的激发态的CdSe纳米晶体。可变角度的椭圆偏振光谱测量表明，形成的等离子激元激子混合状态，其特征在于由拉比分裂$\sim$ 82毫电子伏，在室温下。这种相干相互作用具有等离子体非线性器件发展的潜力，此外，该系统类似于腔量子电动力学中研究的那些，从而提供了在容易获得的实验条件下研究半导体纳米晶体中强光-物质耦合的机制的可能性。
2009-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Momentum-dependent oscillator strength crossover of excitons and plasmons in two-dimensional PtSe2
1 T相层状PtX_2硫族化合物由于其厚度依赖的金属-半导体转变由强的层间耦合驱动而引起了广泛的兴趣。虽然这种典型材料系统的基态性质已被广泛探索，但其基本激发光谱仍然知之甚少。在这里，我们将第一性原理计算与动量（q）分辨电子能量损失谱（q-EELS）相结合，研究1 T-PtSe 2从单层极限到体相的集体激发。在有限的动量转移，所有的光谱是由两个不同的带间等离子体激元，分散到更高的能量与增加q。有趣的是，在二维（2D）限制的情况下，长距离屏蔽，抑制长波长等离子体的形成。因此，在小q限制下，单层PtSe 2中的激发仅具有激子性质，并且损耗谱与光谱一致。我们的工作揭示了层状1 T-PtSe 2的激发态光谱，并建立了二维材料中激子和等离子体激元的定性不同的动量依赖关系。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spatial Exciton Localization at Interfaces of Metal Nanoparticles and Atomically Thin Semiconductors
提出自洽Maxwell-Bloch理论解析金属纳米粒子与二维半导体复合系统，发现等离激元诱导势中的激子束缚态，并证实强激子-等离激元耦合具有避免交叉和数十meV的Rabi分裂特征。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Probing exciton interaction with a spatially defined charge accumulation layer in the organic semiconductor Diindenoperylene
利用有机薄膜晶体管（OTFT）的光致发光（PL）和载流子输运测量，研究了激子和载流子之间的微观相互作用。为此目的，原型有机半导体二茚并萘嵌苯（DIP）被用作活性物质。OTFT累积层提供了空间限定的电荷和光生激子的相互作用区，导致PL强度降低高达4.5%。这种效应与累积的空穴载流子密度相关，并为非辐射激子-空穴过程的横截面提供了约1.3E-10 cm 3/s的较低估计。这是合理的，这些过程优先介导的陷阱空穴。
2013-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon to exciton spin conversion in semiconductor-metal hybrid structures
电子自旋的光学控制是超快自旋电子学的基础：圆偏振光结合电子态的自旋轨道耦合允许在凝聚态中进行自旋操纵。然而，传统的方法限于沿着由光子传播方向指示的一个特定取向的自旋取向。等离子体开启了新的能力，允许人们在纳米尺度上定制光的偏振。在这里，我们展示了飞秒时间尺度上的电子自旋的超快光激发通过等离子体激元激子自旋转换。通过时间分辨的太赫兹自旋动力学的混合（Cd，Mn）Te量子阱结构覆盖的金属光栅，我们明确地确定的光激发电子自旋的方向被锁定到表面等离子体极化激元的传播方向。利用入射光子的自旋作为额外的自由度，人们可以在二维平面中任意定向光激发电子自旋。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Selective amplification of primary exciton in monolayer MoS2
过渡金属二硫属化物的光电子学应用仍然受到弱光吸收的限制，并且它们的复杂激子模式很容易受到不同激发条件的干扰，因为它们是原子薄层所固有的。在这里，我们提出了一种方法，选择性地放大初级激子（A0）之间的激子复合物在单层二硫化钼通过循环再激发的无腔激子耦合等离子体传播。这是通过将Ag纳米线（NW）部分重叠在由薄SiO2间隔物隔开的MoS2单层上来实现的。激子耦合等离子体激元在NW增强A0辐射在二硫化钼2。通过循环等离子体激元行进的发射增强的累积放大选择性地达到约20倍，同时通过显著减少的带填充排除其他B激子和多激子，而没有暗示等离子体激元腔效应的振荡光谱。
2015-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Exciton-Plasmon-Polaritons in van der Waals Semiconductor Gratings
范德瓦尔斯材料和异质结构表现出强束缚的室温激子态，表现出涌现的物理现象，并在光电应用中有很大的希望。在这里，我们证明了纳米结构的多层过渡金属二硫属化物本身提供了一个理想的平台，激发和控制激子模式，铺平了道路激子光子学。因此，我们表明，通过图案化的TMDC纳米谐振器，强色散和避免交叉的激子和混合极化激元的相互作用势超过410毫电子伏，可以控制具有很高的精度。我们进一步观察到，由于混合光子态的激发及其干扰，固有的强TMDC激子吸收共振可能被完全抑制。我们的工作为下一代集成激子光电纳米器件和光产生，计算和传感应用铺平了道路。
2019-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable bandgaps and excitons in doped semiconducting carbon nanotubes made possible by acoustic plasmons
半导体的掺杂在现代电子和光子器件中是必不可少的。虽然掺杂在体半导体中得到了很好的理解，但用于纳米电子和纳米光子应用的碳纳米管和纳米线的出现提出了一些关于低维掺杂的作用和影响的关键问题。在这里，我们表明，对于半导体碳纳米管，带隙和激子结合能可以显着降低实验相关的掺杂，并可以在较宽的能量范围内逐渐调整，相反，更高的维度系统。后者的功能是可能的一种新的机制，涉及强动态屏蔽效应介导的声等离子体。
2010-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Frequency-dependent substrate screening of excitons in atomically thin transition metal dichalcogenide semiconductors
过渡金属二硫属化物（TMDC）的原子薄层由于与弱介电屏蔽有关的二维载流子限制而在载流子之间表现出异常强的库仑相互作用。层间耦合的范德华性质使得容易将TMDC层集成到具有不同电介质或金属衬底的异质结构中。这允许定制这些材料的电子和光学性质，因为原子薄层内的库仑相互作用非常容易受到环境的屏蔽。在这里，我们从理论上研究动态屏蔽效应在TMDC由于体衬底掺杂载流子在一个大的密度范围内，从而提供三维等离子体激元作为可调的自由度。我们报告了一个广泛的补偿重整化效应导致光谱更稳定的激子比预测的静态基板屏蔽，即使等离子体激元和激子共振。我们还发现了一个非平凡的依赖于衬底掺杂密度的单粒子带隙由于动态屏蔽。我们的调查提供了微观的洞察机制，允许操纵TMDC激子通过任意的等离子体环境在纳米尺度上。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-exciton polaritons in 2D semiconductor/metal interfaces
极化激元的实现和控制是新型光子器件的重要组成部分。在这里，我们调查的出现等离子激元极化激元的混合结构组成的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）沉积到金属基板上或涂层的金属薄膜。我们确定的极化激元光谱，并表明，在前一种情况下，添加顶部介电层，并在后者中，金属膜的厚度，可以用来调整和促进等离子激元激子相互作用以及强耦合制度内。我们的研究结果表明，拉比分裂超过100毫电子伏，可以很容易地实现在平面介质/TMDC/金属结构在环境条件下。因此，我们相信，这项工作提供了一个简单而直观的图片，以定制强耦合plexcitonics，工程紧凑的光子器件具有可调的光学特性的潜在应用。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Using surface plasmonics to turn on fullerene's dark excitons
利用我们最近提出的Bethe-Salpeter $G_0W_0$公式，我们研究了富勒烯（C $_{60}$）在铜、银和金表面的光吸收光谱.我们特别注意表面等离子体激元$ω_S$如何影响富勒烯的光学活性。我们发现较低能量的富勒烯激子在3.77和4.8 eV的表面等离子体只有微弱的相互作用。然而，我们发现表面等离子体激元强烈地与最强烈的富勒烯$π$激子相互作用，在$\hbarω_+\approx$ 6.5 eV处的偶极模式和在$\hbarω_-\approx$ 6.8 eV处的四极模式。当富勒烯接近铜表面时（$z_0\approx$ 5.3 μ m），分子/表面界面中的偶极模式$ω_+$和“局部”表面等离子体杂交以形成两个耦合模式，这两个模式都吸收光。因此，分子获得额外的光学活性模式。此外，在共振中，当$ω_S\approxω_\pm$时，与表面等离子体的强相互作用破坏了$ω_-$四极特性，并且它变成光学活性模式。在这种情况下，分子获得两个额外的非常强烈的光学活性模式。此外，我们发现这种共振条件，$ω_S \approx ω_\pm$，满足银和金金属表面。
2014-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Probing Nonlinear Interactions of Dipolar Interlayer Excitons in MoSe$_2$/WSe$_2$ Heterobilayers
TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本研究采用激发能依赖的光致发光激发光谱，探测MoSe₂/WSe₂异质双层中层间激子的非线性相互作用，证实其存在净排斥性激子-激子相互作用，确立了PLE作为相关研究的灵敏方法。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the influence of dielectric environment on excitons in monolayer WSe2: Insight from high magnetic fields
原子级薄的半导体中的激子必须靠近表面，因此它们的性质预计会受到周围介电环境的强烈影响。然而，探索这种作用的系统研究是具有挑战性的，部分原因是最容易获得的激子参数-激子的光学跃迁能量-在很大程度上是受周围介质影响的\textit{un}。在这里，我们表明，介电环境的作用是揭示通过其系统的影响\textit{size}的激子，这可以直接测量通过高磁场中的激子跃迁的抗磁位移。利用剥离的WSe $_2$单层膜固定在单模光纤上，通过用不同的材料封装薄片来调节周围的介电环境，并在65 T下进行了极化低温磁吸收研究。系统的激子的大小与介电屏蔽的增加，并同时减少结合能（也从这些测量推断），定量比较领先的理论模型。这些结果证明了激子性质如何在未来的2D光电子器件中进行调节。
2016-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Unified description of exciton, phonon and plasmon dispersions in 2D materials from an optical conductivity approximation
Università di Roma La Sapienza（罗马第一大学）；Istituto Nanoscienze – CNR, S3（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理研究所）
本文提出光学电导率近似（OCA）统一框架，仅用q=0光学电导率描述二维材料中激子、声子和等离子体激元的线性色散，并在hBN和石墨烯上准确重现实验色散，提供高效计算低动量EELS数据的方案。
2026-09-25 cond-mat.mtrl-sci
BSE+ calculations for 2D materials: a unified description of excitons and plasmons
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
提出BSE+方法，结合四点和两点方程，在保持BSE激子特征的同时准确描述高能等离激元，抑制虚假等离激元峰，并推广到二维材料。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Probing the symmetry of the potential of localized surface plasmon resonances with phase-shaped electron beams
等离子体，光与金属物体相互作用的科学和技术，从根本上改变了我们探测、产生和操纵光的方式。虽然该领域正在迅速发展，但由于纳米级制造和分析方法的可用性，诸如等离子体激元激发对称性等基本性质无法直接获得，导致对其性质的部分，有时是不正确的理解。在这里，我们克服了这个限制，故意塑造电子束的波函数，以匹配在一个修改的透射电子显微镜的等离子体激元激发的对称性。我们从实验和理论上表明，这提供了选择性检测金属纳米粒子内的特定等离子体模式，同时排除其他对称性的模式。该方法类似于广泛使用偏振光来选择性地激发等离子体激元模式，其优点是局部探测各个等离子体激元对象的响应和更宽范围的对称性选择标准。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Probing Nonlocal Effects in Metals with Graphene Plasmons
在本文中，我们分析了非局域性对系统的光学性质的影响，该系统由一个薄的金属膜从石墨烯片由六方氮化硼（hBN）层分离。我们发现，在金属的非局域效应有很强的影响，在石墨烯上的表面等离子体极化激元的光谱。如果石墨烯片被成形为光栅，我们表明消光曲线可以用来阐明金属中非局部效应的重要性。因此，石墨烯表面等离子体激元成为探测金属纳米结构（包括金属薄膜）中非局域效应的工具。作为我们研究的副产品，我们表明，非局部效应导致的石墨烯等离子体的损失比预测的本地计算。我们表明，这些效果可以很好地模仿使用一个有效的间隔厚度大于其实际值的本地理论。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast Momentum-Resolved Probing of Plasmon Thermal Dynamics with Free Electrons
超快电子显微镜的最新进展使得将纳米结构的光学泵浦和电子束探测与亚纳秒和飞秒时空分辨率相结合成为可能。我们提出了一个理论，预测这种技术可以揭示石墨烯和石墨样品中等离子体激元激发的丰富的非平衡动力学。在一个颠覆性的偏离传统的探测纳米级激发的基础上识别的光谱特征的传输电子，我们表明，角度分辨，能量集成的非弹性电子散射的测量可以跟踪这些结构中的等离子体激元的时间演变，并提供动量分辨模式识别，从而避免了需要高度单色的电子束和使用电子光谱仪。这种以前未探索过的研究光激发超快动力学的方法对于理解和操纵2D半导体和其他表现出强烈热光响应的材料中的极化激元可能是有意义的。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Probing the local structural order of C60 thin films by their exciton transport characteristics
在5 ~ 300 K温度范围内，利用随温度变化的光致发光猝灭研究了局域结构对C_（60）薄膜中激子输运的影响.激子运动的X-射线非晶层表示热激活的运输开始80 K以上的激子状态密度内的激发到低位的热化伴随。温度依赖性的光致发光行为的不连续性可以归因于在80 K的连续相变和在180 K的一阶相变，从而揭示了在C60膜中的局部膜形态的结构信息。
2013-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Interference between Energy Absorption Processes of Molecule and Surface Plasmons on Light Emission Induced by Scanning Tunneling Microscopy
用非平衡格林函数方法研究了分子激子与表面等离子体激元之间的耦合（激子-等离子体激元耦合）对分子和表面等离子体激元发光性质的影响。分子吸收和增强分子的电子和振动模式（分子模式）导致的谷和峰结构的表面等离子体的发光光谱。表面等离子体的重吸收导致其发光光谱中的凹陷结构。发现分子吸收和表面等离子体再吸收过程相互干扰。这些能量吸收过程的增强和抑制是由于干扰。此外，由于激子-等离子体激元耦合，分子的激发通道在低于分子的第一电子激发能的能量范围内出现。结果表明，当偏压低于分子的第一电子激发能与元电荷之比时，电子通过这些激发通道的跃迁引起分子的发光和振动激发.结果还表明，振动激发有助于光子的发射，其能量超过了元电荷和偏置电压的乘积（上转换发光）。
2013-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between Plasmon Luminescence and Vibrationally Resolved Molecular Luminescence Induced by Scanning Tunneling Microscopy
利用非平衡格林函数方法研究了分子激子与表面等离子体激元之间的耦合（激子-等离子体激元耦合）对分子和表面等离子体激元发光性质的影响。分子吸收和增强分子的电子和振动模式（分子模式）导致的谷和峰结构的表面等离子体的发光光谱。这些结构将对应于在最近的实验中观察到的峰和谷结构。我们发现，除了分子动力学，由表面等离子体的再吸收起着重要的作用，在确定的发光光谱轮廓。
2013-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Probing the structure and composition of van der Waals heterostructures using the nonlocality of Dirac plasmons in the terahertz regime
石墨烯中的狄拉克等离子体对环境的介电性质非常敏感。我们表明，这可以用来探测放置在单个石墨烯层下面的范德华异质结构（vdWh）的结构和组成。为了做到这一点，我们评估由六方氮化硼和不同类型的过渡金属二硫属化物（TMD）组成的vdWh。通过进行现实的模拟，占每层的vdWh的贡献分别和包括基板声子的重要性，我们表明，可以实现单层分辨率通过调查的狄拉克等离子体激元极化激元的非局部性质。一旦vdWh叠层由多于两个TMD层组成，就可以从等离子体-声子耦合推断vdWh叠层的组成。此外，我们表明，在太赫兹制度的等离子体屏蔽性能的TMD堆栈的散装字符达到只有超过100层。
2020-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Probing exciton/exciton interactions with entangled photons: theory
量子纠缠光子为多体相互作用提供了灵敏的探针，并为量化物质系统中的多体相关性提供了独特的实验入口。在本文中，我们提出了一个理论演示如何光子纠缠可以通过耦合量子比特之间的相互作用产生。在这里，我们开发了一个模型的纠缠光子对从分子二聚体的散射。我们开发了一个图解理论的散射矩阵，并表明，可以关联的冯诺伊曼熵的传出双光子波函数激子交换和排斥相互作用。最后，我们讨论了实现这些想法可能的实验方案。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Strong coupling of monolayer WS2 excitons and surface plasmon polaritons in a planar Ag/WS2 hybrid structure
本研究利用全内反射椭偏测量技术，在Ag/Al2O3/单层WS2平面堆叠结构中实现了A激子与表面等离激元极化激元的强耦合，为等离激元调制器和传感器应用开辟了新前景。
2023-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Probing the bulk plasmon continuum of layered materials through electron energy loss spectroscopy in a reflection geometry
已知2D导电平面的周期性布置具有（体）等离子体激元色散，该等离子体激元色散在3D金属的典型的带隙行为与作为平面外波矢量的函数的无隙声学状态之间插值。半无限系统-与反射几何中的电子能量损失谱（EELS）相关的配置，如在高分辨率EELS（HREELS）中-已知其具有停止在截止波矢以下传播的表面等离子体。由于f-和规则需要一个有限的响应是否存在尖锐的激发，我们证明了什么留在表面损失函数-材料响应探测HREELS -是从（散装）等离子体激元的无限系统的贡献。特别是，我们提供了一个一对一的映射之间的等离子体激元连续体和表面损失函数中的光谱权重。根据这一结果，我们建议HREELS被认为是一个长波长的探针的等离子体连续层材料。
2022-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust B-exciton emission at room temperature in few-layers of MoS2:Ag nanoheterojunctions embedded into a glass matrix
使用外部因素定制二维（2D）二硫化钼（MoS 2）晶体的光致发光（PL）特性对于其在谷电子，纳米光子和光电应用中的使用至关重要。尽管已经致力于增强或操纵MoS 2单层中的激子发射，但是在少层MoS 2中的激子发射在很大程度上尚未被探索。在这里，我们提出了一种新的纳米异质结系统，准备与非光刻工艺，以提高和控制这样的发射。它是基于将几层MoS 2并入等离子体偏磷酸银玻璃（AgPO 3）基质中。结果表明，除了A和B激子发射的增强，B激子发射占主导地位的PL强度。特别是，我们观察到的B激子发射的几乎六倍的增强，相比，控制二硫化钼样品。这种增强的PL在室温下归因于增强的激子-等离子体激元耦合，并且它得到超快时间分辨光谱的支持，该光谱揭示了发生在Ag纳米颗粒-MoS 2纳米异质结中的等离子体激元增强的电子转移。我们的研究结果提供了一个很好的途径来定制的发射性能的少层二硫化钼，这可能会发现在新兴的谷电子器件与B激子工作的应用。
2020-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
