Tunable mid-infrared hyperbolic van der Waals metasurfaces by strong plasmon-phonon polaritons coupling
基于vanderWaals（vdW）材料的双曲超曲面支持极端各向异性极化激元向纳米尺度光压缩和操纵方向的传播，因此在平面超透镜、纳米激光、量子光学和超灵敏红外光谱等方面具有巨大的应用潜力。二维六方氮化硼（h-BN）作为vdW超颖表面可以在单原子层水平上操纵双曲型极化激元的传播，具有比传统介质更高的场约束度和更低的损耗。然而，在h-BN中红外超颖表面中的双曲极化激元波的主动操纵仍然难以捉摸。在这里，我们提供了一个有效的策略，用于构建可调谐的中红外双曲vdW元表面（HMS）。它们由作为薄层h-BN和单层石墨烯条（iHBNG）的面内异质结构的元原子组成。h-BN声子和石墨烯等离子体激元的强耦合使得能够通过在没有频移的情况下定制石墨烯的化学势来实现光场的大的可调谐性，这涉及极化激元模式的拓扑跃迁、单向极化激元传播和局域态密度增强。iHBNG超颖表面的模拟视觉近场分布揭示了双曲极化激元传播的独特变换，区别于单个h-BN和石墨烯超颖表面。我们的研究结果提供了一个平台的光学纳米操纵新兴的片上极化激元器件。
2021-11-15 physics.app-ph physics.optics
Low-loss far-infrared surface phonon polaritons in suspended SrTiO3 nanomembranes
该研究在可扩展制备的自支撑 SrTiO3 纳米膜中实现远红外低损耗、厚度可调表面声子极化激元，性能可比范德华材料纪录值。
2025-04-08 physics.app-ph physics.optics
Second Harmonic Generation from Grating-Coupled Hybrid Plasmon-Phonon Polaritons
极化激元可以提供强的光场增强，从而增强光-物质相互作用。在这里，我们实验观察到增强中红外二次谐波产生（SHG）使用光栅耦合的表面声子极化激元的6 H-SiC表面。在我们的实验中，我们通过改变激发光的入射角来测量沿极化激元色散的二次谐波。我们观察到的传播表面声子极化激元和本地化的等离子体共振在金光栅，证明了极化激元色散的修改，因为我们改变光栅和基板的面积比之间的杂交。工程等离子体声子极化激元杂交的设计方案进行了讨论。总体而言，与棱镜耦合和纳米结构相比，我们发现这种几何结构中极化子增强的SHG产率相当低，并讨论了可能的起源。
2022-09-01 physics.optics
All-angle negative refraction of highly squeezed plasmon and phonon polaritons in graphene-boron nitride heterostructures
纳米光子学的一个基本组成部分是实现极化激元负折射的能力，因为这可以证明许多独特的纳米级应用，如深亚波长成像，超透镜和新的指导。然而，为了实现高度压缩的极化激元的负折射，例如石墨烯中的等离子体激元和氮化硼（BN）中的声子极化激元，其波长被压缩超过100倍，需要能够随意翻转其群速度的符号，这是具有挑战性的。在这里，我们揭示了石墨烯-BN异质结构中的等离子体激元和声子极化激元之间的强耦合可以用于翻转所产生的混合（等离子体激元-声子-极化激元）模式的群速度的符号。我们预测了等离子体激元和声子极化激元之间的全角度负折射，更令人惊讶的是，混合石墨烯等离子体激元之间，以及混合声子极化激元之间。因此，石墨烯-BN异质结构为纳米超颖表面和纳米成像元件的设计提供了通用平台。
2017-06-15 physics.optics
Intersubband polariton -- LO phonon interaction in mid-infrared non-dispersive cavities: experimental demonstration of spontaneous scattering and perspectives towards polariton lasing
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS UMR 9001, Université Paris Saclay（纳米科学和纳米技术研究中心，法国国家科学研究中心联合研究实验室第9001组，巴黎萨克雷大学）；Laboratorio TASC, CNR-IOM, Area Science Park（TASC实验室，意大利国家研究委员会物质研究所，科学园区）；Pitaevskii BEC Center, CNR-INO and Dipartimento di Fisica, Università di Trento（皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心，意大利国家研究委员会光电子学研究所，特伦托大学物理系）
本文实验证实中红外非色散腔中子带间极化激元与纵光学声子的自发散射，并用量子力学模型证明泵浦-探测方案可实现受激过程，进而提出实现极化激元光学增益的实验条件。
2025-09-17 physics.optics
Generalized Huang's Equation for Phonon Polariton in Polyatomic Polar Crystal
本文提出不含拟合参数的广义黄方程，将声子极化激元理论从双原子晶体推广到多原子极性晶体，并成功获得多种体材料和二维材料的色散关系及本征态，发现hBN薄片中离子振动分量具有非零圆偏振。
2025-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Raman scattering of phonon polaritons under nanoscale confinement: the role of structure and environment
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Lund University（隆德大学）
研究揭示了声子极子在纳米尺度限制下受结构和环境影响的拉曼散射机制，通过可见光非弹性光谱实现中红外范围的折射率传感。
2026-03-26 physics.optics
Bloch phonon-polaritons with anomalous dispersion in polaritonic Fourier crystals
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；Korea University（高丽大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯克，巴斯克科学基金会）；University of Oviedo（奥维耶多大学）；Center of Research on Nanomaterials and Nanotechnology, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo)（纳米材料与纳米技术研究中心，CINN（西班牙国家研究委员会-奥维耶多大学））；KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology（KU-KIST融合科学与技术研究生院）
研究在极子傅里叶晶体中观察到的布洛赫模式，探讨极子对称性对色散特性的影响，揭示极子晶体在纳米光操控中的重要性。
2025-04-18 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
Microcavity phonon polaritons from weak to ultrastrong phonon-photon coupling
分子振动和微腔模式之间的强耦合已经被证明可以改变分子材料的物理和化学性质。在这里，我们研究了较少探索晶格振动（声子）和微腔模式之间的耦合。嵌入到经典的微腔的六方氮化硼（hBN）的薄层，我们证明了从弱到超强的声子-光子耦合时，hBN的厚度从几个纳米增加到一个完全充满腔的演变。值得注意的是，对于薄至10 nm的hBN层实现了强耦合。此外，在完全填充的腔中的超强耦合产生与体hBN中的声子极化激元的腔极化激元色散相匹配的腔极化激元色散，突出了微腔中的最大光-物质耦合限于光子和体材料之间的耦合强度。可调谐腔声子极化激元可以成为研究光子和声子之间的耦合强度如何改变极性晶体性质的通用平台。
2021-01-27 physics.optics
Probing Mid-Infrared Phonon Polaritons in the Aqueous Phase
声子极化激元（PhPs），与杂化电磁场的集体声子振荡，集中在中红外频率范围内的光场，匹配分子的振动模式。PhPs的利用为化学传感工具和极化激元增强纳米光谱学提供了希望。然而，由于缺乏水中原位中红外纳米成像方法，对水相中PhPs的研究和创新仍然停滞不前。来自水的强红外吸收阻止了散射型近场显微镜在中红外中的光学传递和检测。在这里，我们提出了我们的解决方案：液相峰力红外（LiPFIR）显微镜的激发PhPs引起的光热响应的检测。在水相中测量了10 B同位素富集的h-BN中PhPs的特征干涉条纹，并提取了它们的分散关系。LiPFIR能够测量流体相中的中红外PhPs，打开可能性，并促进水中中红外声子极化的发展。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
A quantum cascade phonon-polariton laser
我们报道了一种相干发射声子-极化激元的激光器，声子-极化激元是由光子和横光学声子之间的耦合产生的准粒子。增益由量子级联结构中的子带间跃迁提供。在h $ν$ = 45.4meV（对应于10.4THz的发射频率）处的极化激元是由单层薄AlInAs层的横向AlAs声子模耦合到法布里-珀罗腔的光学模而形成的。的激光模式的频率位置是在良好的协议与计算的极化激元色散，并允许量化的构成分数的发射的极化激元，达到最大值的50%的声子分数。增益的一部分（2-5%之间）直接源自子带间和声子极化之间的耦合。该器件的阈值电流具有很低的温度依赖性，并且能够在很薄的（$λ/20$）光学腔中工作。
2016-10-04 physics.optics
Near-field radiative heat transfer between dissimilar materials mediated by coupled surface phonon- and plasmon-polaritons
近场辐射热传递（NFRHT）支持表面极化激元的不同材料之间的红外是至关重要的应用，如光子热整流和近场热光电转换。在这里，我们测量由6 H-SiC和掺杂Si制成的毫米级表面之间的NFRHT，分别支持红外线中的表面声子极化激元（SPhPs）和表面等离子体激元（SPPs），通过SiO2纳米柱保持的150 nm厚的真空间隙间隔分开。为了比较的目的，还在两个掺杂的Si表面之间进行测量。测量的辐射通量与基于波动电动力学的理论预测吻合得很好。对于SiC-Si样品，获得了超过~ 8.2的黑体极限的通量增强，由于SiC和Si光线的光谱失配以及SPhP和SPP共振，其小于Si-Si样品的增强（~ 12.5）。然而，由于SiC中的损耗低于Si并且SPhP-SPP耦合比SPP耦合弱，SiC-Si样品的近场增强表现出更显著的单色行为，其共振通量比Si-Si样品的共振通量大约5倍。这项工作表明，它是可能的调制NFRHT通过表面极化激元耦合，并将加速开发的能量转换和热管理设备利用近场效应的不同材料之间的热辐射。
2020-03-06 physics.app-ph physics.optics
Strong Coupling of Epsilon-Near-Zero Phonon Polaritons in Polar Dielectric Heterostructures
我们报告的第一个观察到的近零（ENZ）声子极化激元在AlN薄膜完全杂化与表面声子极化激元（SPhP）支持的相邻SiC衬底。采用一个强耦合模型的色散和电场分布在这些杂化模式的分析，我们表明，他们共享的两个先驱模式的最突出的特点。这种新型ENZ-SPhP耦合极化激元具有高度的传播特性和深度亚波长光限制，可以作为未来红外和太赫兹（THz）纳米光子集成和通信器件的构建模块。
2018-11-14 physics.optics
Photonic p-n Junction: An Ideal Near-Field Heat Flux Modulator
利用一对由纳米级真空间隙隔开的p型和n型半导体，我们介绍了一种光电子元件原型，“光子pn结“，作为电子pn结的模拟物，它被证明是一种理想的近场热流调制器。高调制性能依赖于三种基本光子-载流子相互作用模式（即，表面等离子激元、对称耗尽内部等离子激元和对称累积表面等离子激元），这是由在可调偏压下表面附近的空穴和电子密度的变化引起的。该原型不仅为纳米尺度下的非接触式热管理提供了新的思路，而且为设计处理等离子体激元携带信息的光电子器件提供了新的思路。
2022-05-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Electrical manipulation of plasmon-phonon polaritons in heterostructures of graphene on biaxial crystals
天然各向异性晶体中的声子极化激元在红外纳米光学中有着巨大的应用前景。然而，这些极化激元的直接电控制是困难的，阻碍了有源极化激元器件的发展。本文提出了在双轴晶体（α-相三氧化钼）平板上石墨烯的异质结构，并从色散关系、等频线和量子自旋霍尔效应三个方面理论研究了与石墨烯费米能级相关的杂化等离子体-声子极化激元.我们证明了不同的等离子体声子极化激元模式的波长可调谐性和光学拓扑从开放（双曲线）到封闭（蝴蝶结状）等频率轮廓的增加的费米能级的石墨烯。此外，我们观察到等离子体声子极化激元的量子自旋可调霍尔效应，表现出通过费米能级调谐石墨烯的传播方向切换。我们的发现为新型电调谐极化激元器件和可编程量子光网络提供了机会。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Surface Phonon Polariton based THz Cavity
设计和实现红外和太赫兹频率的可切换腔是实现新型集成光子电路的关键。像SiC这样的半导体支持表面声子极化激元的传播，具有通过掺杂调节载流子浓度的能力。本文研究了金属-半导体异质结椭圆腔中耦合表面-声子-等离子体激元波的可调谐性。我们从理论上研究了额外的n-和p-载流子掺杂对腔的谐振模式的影响，我们表明，对于某些腔模式的Purcell因子为180和开/关开关行为可以通过电荷注入实现。腔模调谐范围跨越约13倍的谐振宽度。
2021-07-11 physics.optics
Phonon polariton confinement in isotopically pure MOVPE-grown BN triangles
University of Münster（明斯特大学）；University of Warsaw（华沙大学）
利用MOVPE生长的同位素纯BN三角形，通过s-SNOM和nano-FTIR研究声子极化子，实现了长传播长度和可调谐限制模式，为纳米光子学和量子光学中的全外延微腔极化子谐振器铺平道路。
2026-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Strong Confinment of optical fields using localised surface phonon polaritons in cubic Boron Nitride
声子极化激元（PhPs）是一种长寿命的电磁模式，起源于红外光子与极性晶体的束缚离子晶格的耦合。立方氮化硼（cBN）是一种极性半导体材料，由于其原子质量轻，可以支持高频光学声子。在这里，我们报告通过未图案化的反应离子蚀刻工艺制造的cBN纳米结构的随机阵列。FTIR反射光谱表明存在局部表面PhPs的Reststrahlen带内，观察到超过38的品质因数。这些可以为下一代红外光学组件提供基础，如通信天线，改进的化学光谱学以及增强的发射器，源和探测器。
2018-12-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Ultrafast Optical Generation of Coherent Bright and Dark Surface Phonon Polaritons in Nanowires
从强耦合到玻色-爱因斯坦凝聚，极化激元的相干性在最近的许多实验观测中起着重要作用，但由于等离子体激元和激子的高能量，获得极化激元的相干性是一项困难的任务。然而，表面声子极化激元在低得多的能量下提供类似的承诺。在这里，我们证明了使用可见超快激光在纳米线中产生和时间分辨相干表面声子极化激元的可能性。我们表明，这些模式产生的表面耗尽场的超快屏蔽。通过对比实验和FDTD模拟，我们表明，这种方法可以同时产生暗模式和亮模式。我们的观察开辟了道路，以更深入的调查的作用，丰富的极化激元物理的相干性。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extreme light confinement and control in low-symmetry phonon-polaritonic crystals
本综述梳理低对称晶体中声子极化激元的研究进展，阐释对称性破缺对极化激元响应及纳米光传播的作用，并探讨其在拓扑物理、非线性调控等方向的新兴机遇。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Tunable Hybrid Surface Phonon and Plasmon Polariton Modes in Boron Nitride Nanotube and Graphene Monolayer Heterostructures
对氮化硼纳米管（BNNT）中的表面声子极化激元（SPhP）模和石墨烯单层中的表面等离子体极化激元（SPP）模的混合模进行了理论研究。1D BNNT和2D石墨烯单层的组合进一步改善了具有电可调谐性的模态特性。优于石墨烯单层，所提出的异质结构支持具有横向光学限制的单模传输。模态特性可以从类SPP向类SPhP转变。混合模式的品质因数和场增强都比BNNT SPhP模式的品质因数和场增强提高了3倍以上，这可以进一步实现亚波长中红外应用。
2014-12-30 physics.optics
Second Harmonic Generation from Critically Coupled Surface Phonon Polaritons
中红外纳米光子学可以利用极性介质材料中表面声子极化激元的亚衍射光局域化和场增强来实现。我们实验证明二次谐波产生由于光场增强从临界耦合表面声子极化激元在6 H-SiC-空气界面，采用红外自由电子激光的强度，可调谐，和窄带中红外激发。表面极化激元的临界耦合是通过使用奥托几何中的棱镜来实现的，该棱镜具有可调节的气隙宽度，从而提供对沿极化激元色散的激发条件的完全控制。计算的反射率和二次谐波光谱再现完整的实验数据集具有高精度，允许量化的光场增强。我们还揭示了奥托几何中二次谐波光耦合效率低的机制。讨论了基于表面声子极化激元的非线性传感和非线性波导耦合的前景。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhanced Raman scattering by fast GaN phonon-polaritons
本研究在六方GaN中通过近前向拉曼散射激活了兼具光子高速与声子高拉曼强度优势的快速声子极化激元，为红外光子学及振动/光学开关应用提供了新途径。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Phonon Polaritons and Epsilon Near Zero Modes in Sapphire Nanostructures
本研究通过实验与模拟，在蓝宝石纳米锥阵列中发现了多种声子极化激元和ENZ模式，并证实了声子-极化激元耦合增强拉曼信号，为长波红外纳米光子学提供了新途径。
2025-10-23 physics.optics
Magnetically Tunable Chiral Phonon Polaritons with Magneto-optical Bound States in the Continuum
Tsinghua Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University（清华大学深圳国际研究生院）；Suzhou Laboratory（苏州实验室）
研究提出一种混合平台，通过hBN声子极化子与磁光光子晶体支持的chiral束缚态耦合，实现强选择性光子耦合，展示磁控手性声子极化子器件的可行性。
2026-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generalized 4 $\times$ 4 Matrix Formalism for Light Propagation in Anisotropic Stratified Media: Study of Surface Phonon Polaritons in Polar Dielectric Heterostructures
本文提出了一种广义的4 $\times$ 4矩阵形式来描述光在双折射分层介质中的传播。与以前的工作相比，我们的算法能够处理任意各向异性或各向同性，吸收或非吸收材料，是免费的不连续的解决方案。我们计算的反射和透射系数，并推导出方程的电场分布的任何数量的层。该算法是容易理解的，并且可以直接在计算机程序中实现。为了证明该方法的能力，我们计算的反射率，电场分布，和色散曲线的表面声子极化激元激发在奥托几何选定的模型系统，在那里我们观察到几个不同的现象，从临界耦合模式分裂，和表面声子极化激元在双曲介质。
2017-07-03 physics.optics
Absence of reflectivity of the phonon-polariton at the SiC surface from the metal mask edge
本研究通过扫描近场显微镜发现SiC表面金属掩模边缘对声子极化激元反射可忽略，与二维材料不同，该平台利于用格林函数法计算波场。
2025-06-23 physics.optics
Revealing Nanoscale Confinement Effects on Hyperbolic Phonon Polaritons with an Electron Beam
六方氮化硼（hBN）中的双曲声子极化激元（HPhPs）使得能够在纳米尺度下直接操纵中红外线，这比自由空间光波长低许多数量级。高分辨率单色电子能量损失光谱（EELS）有助于测量能量延伸到中红外的激发，同时保持纳米级的空间分辨率，使其成为检测HPhPs的理想选择。电子束是一个精确的源和探针的HPhPs，这使我们能够进行新的实验，以观察纳米级的限制在HPhP结构和直接提取hBN极化激元分散体的两种模式在大部分的薄片和模式沿边缘。我们的测量揭示了技术上重要的非平凡现象，如由环境异质性引起的局部极化激元，由于二维干涉增强和抑制激发，以及边缘边界上的纳米级异质性对边缘限制极化激元的高动量激发的强烈修改。我们的工作为基于双曲型极化激元的中红外光学器件的设计开辟了令人兴奋的前景。
2021-04-06 physics.optics
Mechanical detection and imaging of hyperbolic phonon polaritons in hexagonal Boron Nitride
到目前为止，二维（2D）材料的中红外纳米成像和光谱学仅限于散射型扫描近场光学显微镜（s-NSOM）实验，其中来自样品的光被金属涂层原子力显微镜（AFM）尖端散射，与纳米级材料相互作用。这些实验最近允许成像的等离子体激元在石墨烯以及双曲声子极化激元（HP 2）在六方氮化硼（hBN）。在这里，我们表明，AFM悬臂梁的高机械灵敏度可以用于成像hBN中的双曲声子极化激元。在我们的成像过程中，hBN微米级薄片的晶格振动被发射的声子极化激元局部增强。这些增强的振动耦合到与样品表面接触的AFM针尖，并在扫描期间记录。成像分辨率优于λ/20，与s-NSOM的最佳分辨率相当。重要的是，这种检测机制是免费的光背景，它实际上是第一个声子极化激元的无光子检测。
2017-03-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spectroscopic and Interferometric Sum-Frequency Imaging of Strongly Coupled Phonon Polaritons in SiC Metasurfaces
引入红外-可见和频光谱显微镜技术，实现SiC微柱超表面中强耦合声子极化激元的亚波长空间分辨率光谱成像，直接揭示强耦合对极化激元空间局域化的影响及边缘态形成。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Energy-efficient neural network inference with microcavity exciton-polaritons
我们提出了具有非常高的能量效率和推理性能密度的全光神经网络。我们认为，使用微腔激子极化激元允许以无缝的方式利用光子和电子的性质。这导致在不使用光电转换的情况下的强光学非线性。我们提出了一个现实的神经网络的设计和估计的能量成本是在阿焦耳每比特的水平，也包括在网络的输入和输出的光电转换时，几个数量级低于国家的最先进的硬件实现。我们提出了两种非线性二值化节点的基础上光学相移和干涉或极化激元自旋旋转。
2021-08-28 cs.ET physics.optics
Phonon-polariton Bragg generation at the surface of silicon carbide
该研究利用 CO₂ 激光激发 SiC 表面声子极化激元，并通过金膜周期条带实现并观测满足波长匹配条件的 Bragg 散射，为片上极化激元 IR 电路提供基础。
2024-09-06 physics.optics
Strong coupling of Rydberg atoms and surface phonon polaritons on piezoelectric superlattices
我们提出了一个混合量子系统，其中的强耦合制度之间可以实现里德伯原子系综和传播的表面声子极化激元的压电超晶格。利用里德伯原子的大电偶极矩和长寿命以及严格限制的表面声子极化激元模式，有可能实现远超过相关衰减速率的耦合常数。可以通过设计压电超晶格来选择表面模式的频率，使得其与里德伯跃迁共振。我们描述了一种方法来观察拉比分裂与现实的实验条件下的强耦合制度。该系统可以看作是一种新型的光机系统。
2016-06-08 physics.atom-ph physics.optics
Near-field probing of image phonon-polaritons in hexagonal boron nitride on gold crystals
近场映射已被广泛用于研究范德瓦耳斯晶体中的双曲声子-极化激元。然而，由于近场信号和衬底介导的损耗的固有复杂性，极化激元损耗的精确测量仍然具有挑战性。在这里，我们证明了大面积单晶金片，一个原子级平坦的低损耗基板的图像极化激元，提供了一个平台，精确的近场测量的复杂传播常数的范德瓦尔斯晶体中的极化激元。作为一个局部的例子，我们测量的图像声子极化激元在六方氮化硼的传播损耗，揭示了其归一化的传播长度表现出抛物线光谱依赖性。此外，我们表明，图像声子极化激元表现出高达两倍的归一化传播损耗，而被压缩的2.4倍的情况下，电介质基板相比。我们的结论是，单晶金片提供了一个独特的纳米光子平台，探测和开发的图像模式在低维材料。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Multiplication of the orbital angular momentum of phonon polaritons via sublinear dispersion
本研究利用碳化硅膜上低损耗SPhP的强亚线性色散，在约3%频率范围内实现极化激元光学涡旋拓扑荷切换与倍增，并通过近场成像和惠更斯原理解析高阶涡旋的多拓扑荷共存。
2023-06-08 physics.optics
Highly Tunable Phonon Polaritons via Metal Intercalation
本研究通过零价金属插层α-MoO₃实现声子极化激元色散高达38.5%的可调性，为可重构中红外纳米光子学提供了实用途径。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ultraconfined THz Phonon Polaritons in Hafnium Dichalcogenides
本研究针对太赫兹声子极化激元受限不足问题，利用铪基二硫化物的强光-物质耦合强度与自然双曲性实现超受限（因子超λ0/250），为太赫兹纳米光子应用提供支撑平台。
2025-02-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Hyperbolic Phonon Polaritons in a Gradiently-Suspended Van Der Waals α-MoO3
范德华晶体中的双曲声子极化激元（HPhPs）具有高限制和低损耗的特性，能够将长波电磁场集中到亚波长区域。HPhP传播特性的精确调谐对于诸如纳米光子器件和电路的实际应用仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们表明，通过利用不同的空气间隙在一个范德瓦尔斯α-MoO 3晶体悬浮梯度的优势，它是能够调谐的波长和阻尼的HPhPs内传播的α-MoO 3。结果表明，HPhPs在上、下Reststrahlen带的极化激元波长与带隙距离的关系是相反的。最有趣的是，极化激元波长的调谐范围为HPhPs在较低的频带，表现出面内双曲线，是更广泛的HPhPs在上带的面外双曲线。极化激元波长的延伸率可达160%，阻尼率的降低率可达35%。这些发现不仅可以提供基本的见解，光操纵的极化激元晶体在纳米尺度上，但也开辟了新的机会，可调纳米光子应用。
2021-04-01 physics.optics
Phonon polaritonics in two-dimensional materials
声子极化激元对电磁能的极端限制有望成为控制物质动力学的强有力的新形式。为了使这种控制达到原子尺度的极限，重要的是要考虑二维（2D）系统中的声子极化激元。最近的研究指出，在2D中，纵向和横向光学（LO和TO）声子之间的分裂是不存在的$Γ$点，即使是极性材料。这种LO-TO分裂的缺乏是否意味着在极性单分子膜中没有声子极化激元？在这里，我们推导出第一原理表达式的极性单层的导电性指定的波矢依赖LO和TO声子色散。在长波长（本地）的限制，我们找到了一个普遍的形式的电导率在$Γ$点，其寿命和LO声子的群速度的LO声子的频率。我们的分析表明，二维声子极化激元只是二维系统的LO声子。对于六方氮化硼（hBN）的具体例子，我们估计的限制和传播损耗的LO声子，发现高限制和合理的传播品质因数重合的区域，这可能是难以检测到与当前的近场光学显微镜技术。最后，我们研究了外部发射体与二维hBN纳米结构的相互作用，发现由于与局域二维声子极化激元的耦合，自发发射得到了极大的增强，以及外部发射体与hBN声子之间多模强耦合和超强耦合的可能性。这可能导致基于强耦合的电子和声子的新的混合态的设计。
2019-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
ASNOM mapping of SiC epi-layer doping profile and of surface phonon polariton waveguiding
对生长在重掺杂4 H-SiC衬底上的轻掺杂4 H-SiC外延层进行了无孔SNOM成像。在$C^{13}O_{2}^{16}$激光器的光频率下拍摄的ASNOM图像显示出衬底和外延层之间的清晰对比。对比度在$884cm^{-1}$的激光频率处消失，并且在更高的频率$(923cm^{-1})$处变得更清晰。这可以通过由载流子浓度引起的SiC的局部极化率的变化来解释，这在较高的频率下更加明显。由于光频率进一步调谐（$935cm^{-1}$），横模结构出现在ASNOM图中，表明外延层露头带内的表面声子极化激元波的波导状限制。
2013-03-13 physics.optics
Resonant enhancement of second harmonic generation in the mid-infrared using localized surface phonon polaritons in sub-diffractional nanostructures
我们报告的强烈增强的中红外二次谐波产生（SHG）从SiC纳米柱由于共振激发的局部表面声子极化激元内的Reststrahlen带。的SHG峰的幅度在的谐振频率超过描述的场的本地化程度和分散的线性和非线性光学SiC性能的经验强烈的依赖性。比较结果为相同的纳米结构制成的4 H和6 H SiC多型体，我们证明了局域表面声子极化激元与带折叠弱声子模式的各向异性晶体的相互作用。在6 H-SiC中激发带折叠声子的区域内和区域外调谐双折射模式，当两种模式耦合时，我们观察到已经双折射增强的SHG输出的显著增加。设想这种相互作用的中红外非线性纳米声学的展示功能之一，我们讨论了其在红外光谱范围内具有所需性能的非线性光学材料的有效工程的前景。
2016-07-19 physics.optics
Second harmonic generation from strongly coupled localized and propagating phonon-polariton modes
我们实验研究了碳化硅纳米柱阵列中强耦合局域和传播声子极化激元模式的二次谐波产生。我们的研究结果清楚地表明了系统的本征模的混合性质和强耦合的线性和非线性响应的不同表现。虽然在线性反射率的两个强耦合分支的强度基本上是对称的，并很好地解释了它们各自的本地化或传播组件，二次谐波信号呈现出很强的不对称性。详细分析，我们揭示了非线性极化项之间的干涉效应的重要性起源于体和声子极化激元模式，分别。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spatiotemporal Electron Microscopy of Phonon Polaritons in MoO3
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Bar Ilan University（巴伊兰大学）；ICFO-Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那科学和技术研究所光子科学研究所）；ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avanats（加泰罗尼亚高级研究学院）
本研究通过扩展光子诱导近场电子显微镜（PINEM）的带宽至12微米，首次实现了α-MoO3中声子极化子的时空动态成像，揭示了其空间分布、动力学及波长依赖的寿命。
2026-05-28 physics.optics
Electrically driven exciton-polariton optomechanics at super high frequencies
极化激元使得激子和光子能够共振耦合到应用相关的超高频（SHF，3-30 GHz）域中的振动。我们介绍了一种新的平台相干光力学的基础上的激子极化激元和电驱动的超高频纵向声学声子的耦合限制在一个平面布拉格微腔的间隔区。微腔平台的固有特性是声子通过在样品边界处的反射的反馈，这使得频率x品质因数乘积超过10^14 Hz以及光学跃迁能量的巨大调制幅度（高达8 meV）。我们表明，调制占主导地位的激子极化激元分量的声子诱导的能量位移，从而导致弱和强的光-物质耦合的制度之间的振荡过渡。这些结果为基于极化激元的相干光力学在非绝热、边带分辨的相干控制机制中的应用开辟了道路。
2020-06-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Boron nitride nanoresonators for phonon-enhanced molecular vibrational spectroscopy at the strong coupling limit
增强的光-物质相互作用是表面增强红外吸收（SEIRA）光谱学的基础，并且传统上依赖于等离子体材料及其将光聚焦到纳米级光斑尺寸的能力。由极性晶体制成的声子极化激元纳米谐振器可能是一种有趣的替代方案，因为它们表现出大的品质因数，远远超过了它们的等离子体对应物。最近出现的范德瓦尔斯晶体能够制造高品质的纳米光子谐振器的基础上声子极化激元，如报告的原型红外声子材料六方氮化硼（h-BN）。在这项工作中，我们使用，为第一次，声子极化激元共振h-BN带的SEIRA光谱的少量的有机分子的傅里叶变换红外光谱。引人注目的是，声子极化激元和分子振动之间的相互作用达到实验的强耦合制度的发病，而数值模拟预测，振动强耦合可以完全实现。声子极化子纳米谐振器因此可以成为一个可行的平台，传感，局部控制化学反应和红外量子腔光学实验。
2018-01-09 physics.optics
Long-Propagating Ghost Phonon Polaritons Enabled by Selective Mode Excitation
本研究通过在方解石表面使用非对称三角形金天线，实现了Ghost双曲声子极化激元的选择性模式激发和高度定向控制，传播距离超35微米，创下了新纪录。
2024-08-25 physics.optics
Local control and lateral nanofocusing of hyperbolic phonon polaritons
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Department of Physics, University of Oviedo（奥维耶多大学物理系）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Universidad del Pais Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU)（巴斯克地区大学）；Department of Biomicrosystem Technology, Korea University（韩国大学生物微系统技术系）；KU-KIST Graduate School of Converging Science and Technology, Korea University（韩基融合科学技术研究生院）；Center of Research on Nanomaterials and Nanotechnology, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo)（纳米材料与纳米技术中心（西班牙国家科学研究委员会-奥维耶多大学））；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科奎，巴斯克科学基金会）
通过在六方氮化硼中使用正弦波起伏的金表面，实现了超声极子波长的局部控制，并通过亚波长压缩和扩展实现横向纳米聚焦，展示了亚波长结构工程的新方法。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hybrid Longitudinal-Transverse Phonon Polaritons
我们展示了如何利用碳化硅的长胞多型体来实现横向声子极化激元和带折叠纵向光学声子之间的强耦合。由此产生的准粒子具有混合的纵向和横向性质，允许它们通过电流产生，同时向远场发射辐射。我们发展了一个微观理论预测的混合纵向横向激励的存在。然后，我们提供了他们的第一个实验观察通过调谐单极共振的纳米柱阵列通过折叠的纵向光学模式，获得了清晰的光谱反交叉。这是电泵浦中红外发射器发展的重要的第一步。
2018-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Surface Phonon Polariton Ellipsometry
本研究将Otto型棱镜耦合与光谱椭偏法结合，表征GaP-空气界面的表面声子极化激元，获取其振幅和相位信息，证实双参数检测的优势，并理论探索该方法在振动强耦合研究中的应用潜力。
2024-09-18 physics.optics
Two-dimensional moiré phonon polaritons
Department of Physics, The Hong Kong University of Science and Technology（物理系，香港科技大学）；Department of Chemistry, The Hong Kong University of Science and Technology（化学系，香港科技大学）
本研究在二维扭曲莫尔材料中发现了一类新的莫尔声子极化激元，其光谱发生多分支重构且电磁波函数被超晶格纳米图案化，数值模拟证实了该模式，确立了莫尔超晶格作为调控光-物质相互作用平台的地位。
2025-09-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering Phonon Polaritons in van der Waals Heterostructures to Enhance In-Plane Optical Anisotropy
由二维材料层组装而成的范德华异质结构由于其新颖的光学和电学性质而引起了人们极大的兴趣。在这里，我们报告了一个散射型扫描近场光学显微镜研究六方氮化硼黑磷（h-BN/BP）异质结构，展示了第一次直接观察面内各向异性声子极化激元模式的vdW异质结构。引人注目的是，沿扶手椅和锯齿晶轴测得的面内光学各向异性超过了BP在x-y平面中的折射率之比。我们解释说，这种增强是由于高限制的声子极化激元在h-BN。在1405-1440 cm-1频谱中观察到最大的面内光学各向异性α_max=1.25。这些结果提供了新的见解极化激元在vdW异质结构的行为，和观察到的各向异性增强铺平了道路，以新的纳米光子器件和一种新的方式来表征光学各向异性的薄膜。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Acoustically-driven surface and hyperbolic plasmon-phonon polaritons in graphene/h-BN heterostructures on piezoelectric substrates
石墨烯中的表面等离子体激元与极性基底中的表面声子强烈耦合，导致杂化表面等离子体激元-声子极化激元（SPPP）。我们证明，表面声波（SAW）可以用来发射传播SPPP在石墨烯/h-BN异质结构的压电基板上，如AlN，SAW诱导的表面调制作为一个动态的衍射光栅。与裸石墨烯/AlN系统相比，通过引入h-BN膜大大提高了光耦合的效率。h-BN中间层不仅显著改变了SPPP的分散性，而且还提高了它们的寿命。SPPPs的强化与石墨烯中诱导的较高载流子迁移率以及与h-BN和AlN表面声子的耦合有关。除了表面声子，双曲声子出现在多层h-BN膜的情况下，导致杂化双曲等离子体-声子极化激元（HPPPs），也介导的SAW。这些结果为工程SAW基石墨烯/h-BN等离子体器件和覆盖中红外到太赫兹范围的超材料铺平了道路。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz-frequency magnon-phonon-polaritons in the strong coupling regime
当光和物质之间的相互作用足够强烈，形成称为极化激元的新混合模式时，就会发生强耦合。在这里，我们报告的强耦合的电和磁自由度的超快太赫兹（THz）频率的电磁波。在我们的系统中，铁电锂铁酸盐（LiNbO $_3$）中的光学声子与THz电场强耦合形成声子-极化激元，同时通过THz磁场与相邻的倾斜反铁磁铒正铁氧体（ErFeO $_3$）中的磁振子强耦合.强耦合导致新的磁振子-声子-极化激元模式的形成，我们在实验中观察到的波矢-频率色散曲线作为一个避免的交叉和在时域作为正常模式拍频。我们简单而多功能的片上波导平台提供了一个有前途的途径，探索超快太赫兹自旋电子学应用和相互作用的量子性质。
2018-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
