Bright single photon emitters with enhanced quantum efficiency in a two-dimensional semiconductor coupled with dielectric nano-antennas
原子级薄半导体中的单光子发射器可以使用由底层纳米结构引起的应变来确定性地定位。在这里，我们将单层WSe $_2$耦合到高折射率磷化镓电介质纳米天线，提供光学增强和单层变形。对于这样的纳米天线上形成的单光子发射器，我们发现非常低（毫微微焦耳）的饱和脉冲能量和高达10 $^4$倍的光致发光比WSe $_2$放置在低折射率的SiO $_2$支柱。我们发现，这些观察的关键是平均增加了5倍的量子效率耦合到纳米天线的发射器。这进一步使我们能够获得新的见解，他们的光致发光动力学，揭示了暗激子水库和俄歇过程的作用。我们还发现，这种发射器的相干时间是有限的固有的退相过程。我们的工作建立了介电纳米天线作为单层半导体中高效量子光产生的平台。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall
Extreme sub-wavelength magneto-elastic electromagnetic antenna implemented with multiferroic nanomagnets
纳米管的发射/辐射效率通常以A/（λ）^2（A <λ ^2）为界，其中A是发射面积，λ是发射波长的波长。这使得将天线放大到极端的亚波长尺寸具有挑战性。克服这一挑战的一种方法是不在发射波的谐振处致动天线，而是在相同频率下具有短得多的波长的不同激励的谐振处致动天线。我们已经驱动了电磁（EM）天线与表面声波（SAW）的波长是大约五个数量级小于在相同频率的EM波长。这使我们能够实现一个极端的亚波长电磁天线，辐射波长λ = 2 m的电磁波，其发射面积约为10^-8 m2（A/λ ^2 = 2.5 10^-9），其测量的辐射效率超过A/（λ）^2极限10 ^5以上。天线由沉积在压电衬底上的磁致伸缩纳米磁体组成。SAW发射在基板上的交变电压周期性应变的纳米磁体和旋转其磁化由于维拉里效应。振荡磁化以SAW的频率发射EM波。这些极端亚波长天线的辐射效率比A/（lambda）^2极限高几个数量级，可以使通信系统大幅小型化。
2020-06-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Tailored nano-antennas for directional Raman studies of individual carbon nanotubes
我们利用纳米天线的近场增强来研究光学检测不到的碳纳米管（CNT）的拉曼光谱。我们证明，自上而下的制造方法是特别有前途的，当应用到碳纳米管，由于入射光偏振和CNT轴之间的角度的散射强度的急剧依赖。与尖端增强技术相比，我们的方法使我们能够控制样品平面中的光偏振，局部放大和旋转入射场，从而优化拉曼信号。这些有前途的功能证实了这里提出的数值模拟。制造和对准的相对容易性使得该技术适合于实现将扫描探针、光学和传输表征相结合的集成器件。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
Enhanced light-matter interaction in an atomically thin semiconductor coupled with dielectric nano-antennas
原子薄的二维半导体过渡金属二硫属化物的独特结构和光学性质原则上使它们能够有效地耦合到具有接近或低于衍射极限的光学模体积的光子腔。最近，已经有可能使全介电纳米腔具有减小的模体积和可忽略的非辐射损耗。在这里，我们实现了低损耗高折射率电介质磷化镓（GaP）纳米天线与耦合到原子单层和双层的WSe $_2$的小模式体积。我们观察到的光致发光增强超过10 $^4$相比，WSe $_2$放置在平面GaP，并追溯其起源的组合增强的自发发射率，有利的修改的光致发光的方向性和增强的光激发效率。在光致发光偏振依赖性和拉曼散射信号增强超过10 $^3$中观察到耦合的进一步效果。我们的研究结果揭示了介电纳米天线作为一个有前途的平台，工程轻物质耦合在二维半导体。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
An Unconventional Ultra-Sub-Wavelength Receiving Nano-Antenna Activated by ac Spin Pumping and the ac Inverse Spin Hall Effect
该研究报道了一种由纳米磁体阵列与重金属纳米带构成的超亚波长接收纳米天线，利用交流自旋泵浦和交流逆自旋霍尔效应实现接收，在1.5 GHz和2.4 GHz（蓝牙/Wi-Fi频段）下工作，2.4 GHz接收增益约-9 dB，较同尺寸传统天线理论极限高4000多倍。
2025-02-11 cond-mat.mes-hall eess.SP
Transition metal dichalcogenide dimer nano-antennas with ultra-small gaps
本文利用WS₂晶向各向异性制备双柱纳米天线，通过Mie共振将WSe₂单层荧光增强至240倍，并以AFM后处理实现10±5 nm超小间隙。
2021-12-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Dielectric nano-antennas for strain engineering in atomically thin two-dimensional semiconductors
原子薄的二维半导体过渡金属二硫属化物（TMD）可以承受大的应变水平之前，其不可逆的损坏发生。这种独特的性质为控制TMD的光学和电子性质提供了一种有前途的途径，例如通过将它们沉积在纳米结构表面上，其中可以在纳米尺度上产生位置相关的应变。在这里，我们展示了应变引起的修改的光学性质的单层和双层TMD WSe $_2 $放置在光子纳米天线由磷化镓（GaP）。光致发光（PL）从TMD层的应变区域的增强，由于与纳米天线的受限的光学模式的有效耦合。因此，通过跟踪PL峰的位移，我们推断出沉积在不同半径的纳米天线上的WSe $_2$中的应变的变化。与所提出的理论一致，观察到WSe $_2$单层的应变高达$\approx 1.4 \%$。我们还估计，$>3\%$应变实现在双层，伴随着出现的直接带隙在这个通常是间接带隙半导体。在低温下，我们发现的激子限制在最紧张的WSe $_2$层的纳米级部分的证据，也预测我们的理论模型。我们的研究结果，直接相关的介电和等离子体纳米天线，表明在原子薄半导体的应变可以被用作工程纳米光子器件中的光-物质相互作用的一个额外的参数。
2021-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nano antenna-assisted quantum dots emission into high-index planar waveguide
本文研究在TiO₂平面波导上利用Yagi-Uda纳米天线实现量子点发射的定向耦合，通过射频尺寸缩放与全数值模拟优化设计，实验验证了天线效应并估算了耦合效率和方向性。
2024-02-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Analysis of Multiwalled Carbon Nanotubes as Waveguides and Antennas in the Infrared and the Visible Regimes
从理论上分析了方位对称导波在多壁碳纳米管（MWCNTs）中的传播特性。多壁碳纳米管被建模为同心，圆柱形，导电壳的合奏。轻微衰减的导波和天线共振由于边缘效应存在不太厚的多壁碳纳米管在远红外和中红外制度。带间跃迁阻碍了导波的传播，并对有限长多壁碳纳米管作为天线的性能产生有害影响。还分析了表面等离子体波沿具有金核的多壁碳纳米管的传播。在近红外和可见光区，壳层有效地表现为有损耗的抑制表面等离子体波沿金芯的传播。
2008-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence-driven Broadband Transmitting Directional Optical Nanoantennas
光学纳米天线介导近和远光场。在发射模式下操作定向纳米天线具有挑战性，因为天线需要由纳米尺寸的光频发生器驱动，在天线谐振频率下工作，并以正确的方向精确地连接到天线馈电。量子发射器已被用作光学纳米发电机。然而，它们相对于纳米天线的精确定位是实际实施的技术障碍。驱动纳米天线的一个独特来源是天线材料的光致发光，因为操作频率范围对应于物质中的电子跃迁。在这里，我们利用等离子体激元调制光致发光（PMPL）作为一种有效的光源来驱动定向纳米天线。我们实验实现了两个技术上具有挑战性的理论建议，即基于八木宇田纳米天线的光学纳米光谱仪和对数周期纳米天线的可调谐宽带定向发射。使用纳米天线的光致发光作为光源促进了发射光学纳米天线的实际实现。
2018-06-17 cond-mat.mes-hall
Surface plasmon resonance spectroscopy of single bowtie nano-antennas using a differential reflectivity method
我们报告的结构和光学性质的个别蝴蝶结纳米天线的玻璃和半导体GaAs基板上。玻璃（GaAs）上的天线被证明是优良的品质和高均匀性反映了窄的尺寸分布与标准偏差的三角形和间隙尺寸的$σ_s^{glass}=4.5nm$（$σ_s^{GaAs}=2.6nm$）和$σ_g^{glass}=5.4nm$（$σ_g^{GaAs}=3.8nm$），分别。通过差分反射光谱研究的各个纳米天线的相应的光学性质示出了局部表面等离子体激元共振线宽从$0.21eV$到$0.07eV$的强烈减少后，减少天线尺寸从$150nm$到$100nm$。这归因于与纳米天线集合的光学测量相比不存在不均匀的加宽。使用偏振分辨光谱证明了单个蝴蝶结纳米天线的粒子间耦合，其产生强烈局部化和增强的电磁热点，产生大程度的$ρ_{max}\sim80\%$线性偏振。高度可再现的纳米纤维与快速、非破坏性和非污染性的光学光谱学的结合为未来基于生物传感器的纳米等离子体电路铺平了道路，该电路由多个光子和等离子体实体组成。
2016-02-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Directional silicon nano-antennas for quantum emitter control designed by evolutionary optimization
本文通过全局进化优化结合频域电动力学模拟设计硅纳米天线，在实现定向发射和发射速率增强的同时，发现简单几何模型收敛更快且对发射体位置扰动具有鲁棒性，为纳米光子学与量子技术应用提供潜力。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Localization of Temperature Using Plasmonic Hot Spots in Metal Nanostructures: The Nano-Optical Antenna Approach and Fano Effect
由于热传递是一个扩散过程，因此在小体积中强烈定位温度是具有挑战性的。在这里，我们将展示如何克服这一限制，使用电动热点和干扰效应的制度，连续波（CW）的激励。我们介绍了一组的本地化的温度和等离子体激元光热效应的效率的品质因数。我们的计算表明，在一个三聚体纳米粒子组装的温度定位是一个复杂的功能的几何形状和尺寸。三聚体中的大纳米颗粒起到纳米光学天线的作用，而等离子体热点中的小纳米颗粒起到纳米加热器的作用。在特殊条件下，纳米颗粒三聚体内部的温度升高可以局限于小加热器纳米颗粒处的热点区域中，并且以这种方式，可以实现热热点。然而，在这种三聚体中产生温度的总功率效率远小于单个纳米颗粒的功率效率。我们可以通过使用具有纳米棒的三聚体来克服后一个缺点。在由一个纳米棒和两个球形纳米颗粒组成的三聚体组装体中，我们观察到了强烈的等离子体Fano效应，该效应导致了小加热器纳米棒中光学能量耗散的集中。因此，由于强等离子体Fano效应，在基于纳米棒的组件中产生温度的功率吸收效率大大增加。与单个纳米晶体和纳米颗粒三聚体相比，在热点中并入小纳米棒的Fano加热器显然具有最佳性能。本文所描述的热局部化原理可潜在地用于热光催化、能量转换和生物相关应用。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hall effect in ferromagnetic nanomagnets: magnetic field dependence as an evidence of inverse spin Hall effect contribution
我们测量磁场依赖的霍尔角在金属铁磁纳米磁体与稳定的本地磁矩的霍尔效应预测线性加上一个恒定的依赖于外部场起源于普通和异常的霍尔效应，分别采用的机制。我们建议，实验观察到的偏离这种依赖性是由逆自旋霍尔效应（ISHE）和发展的唯象理论，预测一个独特的非线性依赖的ISHE对外部磁场的贡献。理论和实验之间的完美协议支持的ISHE在铁磁金属的霍尔输运中的相当大的作用。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Disentangling spin, anomalous and planar Hall effects in ferromagnetic/heavy metal nanostructures
铁磁（FM）/重金属（HM）纳米结构可用于所提出的磁电自旋轨道逻辑中的磁状态读出，通过局部注入自旋极化电流并通过自旋霍尔效应测量自旋-电荷转换。然而，这种局部配置易于产生寄生信号。在这项工作中，我们解决了寄生霍尔效应，可以污染这些FM/HM T形纳米结构的自旋霍尔信号。在我们的Co 50 Fe 50/Pt纳米结构中最显著的霍尔效应是平面霍尔效应和在FM纳米线中产生的反常霍尔效应。我们发现，平面霍尔效应，引起的不对准之间的磁化和电流方向的FM线，表现为在测量的基线电阻的偏移，但不改变自旋霍尔信号。相反，由FM内的充电电流分布引起的异常霍尔效应增加到自旋霍尔信号。然而，通过适当设计装置，使分流效应最小化，可以使该效应不显著。我们的结论是，在FM/HM纳米结构的局部自旋注入是一个合适的工具，用于测量自旋霍尔信号，因此，在未来的自旋为基础的逻辑磁状态读出的有效方法。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall
Evolutionary Multi-Objective Optimisation of Colour Pixels based on Dielectric Nano-Antennas
光子纳米结构的合理设计在于从简单的模型或作为参考系的变化来预测它们的光学响应。当同时针对不同的目标时，这种战略是有限的。受生物学的启发，进化方法通过几个选择、突变和交叉的循环，模仿自然选择的过程，将纳米物体的形态推向最佳状态。然而，他们的扩展到多个目标需要有效的计算方案。我们提出了一种数值技术来设计光子纳米结构的光学性能优化沿几个任意的目标。进化多目标算法与频域电动力学模拟的这种组合用于设计在用户定义的偏振相关波长处谐振的硅纳米结构。电子束光刻制造的像素的光谱优化设计后显示出良好的协议与目标的目标。该方法是自适应的任意约束，因此特别有趣的技术限制内的复杂结构的设计。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall
Optical Rectification and Thermal Currents in Optical Tunneling Gap Antennas
电接触光学间隙天线是能够实现光子和电子之间的转换的纳米级接口器件。这种新一代的设备捕获可见光到近红外电磁辐射，并将入射能量转换为直流（DC）电信号。纳米级整流天线通常由金属元素（例如金）构成。金属触点的光吸收可能导致额外的热效应，需要考虑这些热效应以理解器件的完整光响应。本文的目的是讨论激光诱导热电效应在光助电子输运中的贡献。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Quantum spin Hall effect on germanene nanoroad embedded in a completely hydrogenated germanene
我们发现，锗烯纳米颗粒嵌入在一个完全氢化的锗烯（锗烷）表现出量子自旋霍尔效应（QSHE）。这些纳米颗粒可以通过锗烷的局部氢解离实验获得。使用第一性原理计算，我们预测，锗烯nanoroads与锯齿形接口显示无耗散的导电通道与面内和面外的自旋纹理。
2014-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Nano-oscillator: a micromagnetic study
本文从微磁学的角度研究了自旋霍尔纳米振荡器的动力学行为。模型参数已被确定通过再现最近的实验数据定量。我们的研究结果表明，一个强烈的本地化模式，如在实验中观察到的面内偏置场，而预测的激励足够大的面外偏置场的非对称传播模式类似于在自旋扭矩nanocontact振荡器中观察到的。我们的研究结果表明，自旋霍尔nanoscillator可以找到应用程序作为自旋波发射器的磁振子的应用程序，自旋波用于传输和处理信息的纳米尺度。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of magnetic states in crossed nanowires using the topological Hall effect
利用微磁学模拟方法研究了具有辐射状、反涡旋状和类均匀态三种特征磁性结构的交叉纳米线中自旋手征引起的有效磁场的空间分布。结果表明，与反常霍尔效应不同，拓扑霍尔效应（与自旋手征性有关）同时依赖于极性和涡度.因此，测量拓扑霍尔效应可以同时检测交叉纳米线中的极性和涡旋。这种方法可能适合用作寻求下一代多值存储器的基本技术。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall nano-interferometer in graphene
量子霍尔边缘态提供了准粒子干涉测量的途径，只要相位相干长度与量子霍尔干涉仪（QHI）尺寸之间的比值足够大。通过缩小QHI面积来最大化这个比率有利于库仑相互作用，削弱了清晰的干扰观测。在这里，我们使用扫描门光谱来探测基于解毒剂的石墨烯纳米QHI中的干涉机制，没有局域态（LS）。一个简单的法布里-珀罗模型，没有库仑相互作用，再现QHI现象，即使在最小的QHI，突出LS的不利作用。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall
Measurements of spin polarization of FeB and FeCoB nanomagnets by the Anomalous Hall effect
提出了一种测量铁磁纳米磁体自旋极化的新方法，并进行了实验验证。该方法具有精密度高、重复性好、操作简便等特点。观察了自旋极化对栅压和偏置电流的依赖关系。
2019-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale magnetic field sensing with spin-Hall nano-oscillator devices
在这项工作中，我们开发了一种基于自旋霍尔纳米振荡器（SHNO）器件的纳米级磁场传感器。我们制作基于收缩的SHNO设备使用Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ /Au $_{0.25}$ Pt $_{0.75}$双层膜，并使用它们来展示在样品平面中的400 Oe的偏置场下的千赫兹尺度频率的准直流传感。磁场感测基于SHNO振荡频率对外部磁场的线性依赖性。传感器的检测率低至0.21 $μ$ T/ $\sqrt{\mbox{Hz}}$在100 Hz，与0.32 $μ$ m $^2$的有效传感区域，使SHNO设备适合于扫描探针纳米级磁力测定。
2023-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical detection of the spin Hall effect
自旋霍尔效应响应于具有强自旋-轨道耦合的材料中的电荷电流而产生自旋电流。自旋霍尔效应在许多材料中的大小是有争议的，需要独立的测量效果。我们发展了一种新的力学方法来测量自旋霍尔效应的大小，依赖于自旋和角动量之间的等效性。自旋流携带角动量，因此角动量的流动将导致材料上的机械扭矩。我们确定了这个扭矩的大小和几何形状，并证明它可以使用纳米机械设备进行测量。我们的研究结果表明，以这种方式测量的自旋霍尔效应是可能的，也打开了驱动纳米机械系统与自旋电流的可能性。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall
Inverse Spin Hall effect in ferromagnetic nanomagnet. Dependencies on magnetic field, current and current polarity
铁磁纳米磁体中测得的霍尔角显示出对外部磁场的实质性非线性依赖性，这不能通过所采用的普通和异常（AHE）霍尔效应的机制来解释，这意味着对外部磁场的线性加常数依赖性。我们认为，有一个额外的非线性贡献的逆自旋霍尔效应（ISHE）。ISHE在铁磁体中的重要贡献得到了实验与ISHE唯象理论的完全一致的支持。我们观察到AHE和ISHE对电流的不同依赖性，表明它们不同的热依赖性。我们还观察到霍尔角的电流极性的依赖性，这是由于自旋霍尔效应。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin wave emission by spin-orbit torque antennas
我们研究了自旋轨道力矩天线在Ta/CoFeB波导中产生传播自旋波的问题，并将其与传统的电感天线进行了比较。自旋-轨道力矩是由穿过磁波导的横向微波电流产生的。当考虑电流扩散时，检测到的跨波导（Damon-Eshbach配置）的面内磁化的自旋波信号在传播时表现出预期的相位旋转和幅度衰减。高达约6 rad/ $μ$ m的波矢可以被自旋轨道扭矩天线激发，尽管电流扩散，大概是由于微波电流的不均匀性。生成的反阻尼自旋霍尔和奥斯特场的相对大小进行了计算内的分析模型，它被发现，它们几乎相等的自旋轨道扭矩天线所产生的总有效场的贡献。由于旋进的椭圆率以及反阻尼自旋霍尔场和奥斯特场的不同取向，扭矩仍然由奥斯特场主导。获得一个纯粹的自旋-轨道扭矩响应的前景进行了讨论，是能量效率和自旋-轨道扭矩天线的标度特性。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall
Plasmonic Nanoparticle-in-nanoslit Antenna as Independently Tunable Dual-Resonant Systems for Efficient Frequency Upconversion
East China Normal University（华东师范大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文研究了等离子体纳米粒子-纳米沟槽天线的双共振特性，通过独立调节中红外和可见光共振，提升非线性过程效率，发现新的共振模式以增强上转换效率。
2025-07-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nanoantennas for visible and infrared radiation
用于可见光和红外辐射的纳米天线可以通过其有效地连接传播和空间局部化光场的能力来强烈增强光与纳米级物质的相互作用。这种能力解锁的应用范围从纳米光学显微镜和光谱学在太阳能转换，集成光学纳米电路，光电子学和密度ofstates工程超传感以及光学非线性增强的巨大潜力。在这里，我们回顾了目前的理解光学天线的基础上，两个发达的无线电波天线工程和新兴领域的等离子体。特别是，我们解决的等离子体激元的行为，出现由于非常高的光频率所涉及的天线材料和纳米纤维施加的几何参数的选择和限制。最后，我们简要介绍了该领域的现状，以及在这一生动的研究领域中建立和新兴的主要调查路线。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nanoconstriction spin-Hall oscillator with perpendicular magnetic anisotropy
实验研究了基于垂直磁各向异性[Co/Ni]多层膜的自旋霍尔纳米振荡器。我们表明，这些设备是能够在电流密度的单频自动振荡的平面磁化振荡器。所演示的振荡器表现出大的磁化进动幅度，其振荡频率是高度可调的电流。这些特性使其在高速集成微波电路中具有广阔的应用前景。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall effect in the scattering of structured light from plasmonic nanowire
自旋-轨道相互作用是亚波长现象，其可以潜在地导致纳米光子学中的许多器件相关应用。本文报道了厄米-高斯光束和高斯光束在等离子体纳米线上前向散射的自旋霍尔效应。观察到圆偏振光束的非对称散射辐射分布。当偏振旋向性反转时，散射辐射分布的不对称性改变了符号。我们发现在恒定输入功率下，厄米-高斯光束的自旋霍尔效应比高斯光束有显著的增强。垂直于等离子体纳米线的长轴的散射功率之间的差异用于量化增强。此外，HG束的节线也是自旋-霍尔位移的标志。数值计算证实了实验观察，并认为与圆极化相关的坡印廷矢量的自旋流分量是自旋-霍尔效应及其增强的原因。
2018-04-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum transport in oxide nanostructures
我们描述的磁输运实验进行霍尔交叉量子线在LaAlO 3/SrTiO 3接口。Shubnikov-de Haas振荡在14 nm宽的结构中测量，表现出与自旋轨道耦合或谷简并一致的调制。在6 nm宽的霍尔交叉上进行的霍尔测量揭示了与磁相的耗散耦合。霍尔平台观察到偏离二维量子霍尔同行显着。霍尔电阻的非单调下降归因于一维限制和自旋轨道耦合。
2011-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
