論文の概要: Van der Waals Materials for Applications in Nanophotonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.06249v2
• Date: Mon, 31 Oct 2022 11:59:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-31 08:36:13.024166
• Title: Van der Waals Materials for Applications in Nanophotonics
• Title（参考訳）: ナノフォトニクスへの応用のためのファンデルワールス材料
• Authors: Panaiot G. Zotev, Yue Wang, Daniel Andres-Penares, Toby Severs Millard, Sam Randerson, Xuerong Hu, Luca Sortino, Charalambos Louca, Mauro Brotons-Gisbert, Tahiyat Huq, Stefano Vezzoli, Riccardo Sapienza, Thomas F. Krauss, Brian Gerardot, Alexander I. Tartakovskii
• Abstract要約: 本稿では, ナノフォトニクスプラットフォームとして, 層状ファンデルワールス結晶(vdW)を創出する。 機械的に剥離した薄膜(20-200nm)ファンデルワールス結晶の誘電応答を抽出し, 高い屈折率をn=5。 SiO$と金でナノアンテナを作製し,vdW薄膜と各種基板との相溶性を利用した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.66467977110429
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Numerous optical phenomena and applications have been enabled by nanophotonic structures. Their current fabrication from high refractive index dielectrics, such as silicon or gallium phosphide, pose restricting fabrication challenges, while metals, relying on plasmons and thus exhibiting high ohmic losses, limit the achievable applications. Here, we present an emerging class of layered so-called van der Waals (vdW) crystals as a viable nanophotonics platform. We extract the dielectric response of 11 mechanically exfoliated thin-film (20-200 nm) van der Waals crystals, revealing high refractive indices up to n = 5, pronounced birefringence up to $\Delta$n = 3, sharp absorption resonances, and a range of transparency windows from ultraviolet to near-infrared. We then fabricate nanoantennas on SiO$_2$ and gold utilizing the compatibility of vdW thin films with a variety of substrates. We observe pronounced Mie resonances due to the high refractive index contrast on SiO$_2$ leading to a strong exciton-photon coupling regime as well as largely unexplored high-quality-factor, hybrid Mie-plasmon modes on gold. We demonstrate further vdW-material-specific degrees of freedom in fabrication by realizing nanoantennas from stacked twisted crystalline thin-films, enabling control of nonlinear optical properties, and post-fabrication nanostructure transfer, important for nano-optics with sensitive materials.
• Abstract（参考訳）: 多くの光学現象と応用がナノフォトニック構造によって実現されている。 シリコンやガリウムなどの高屈折率誘電体からの現在の製造は製造の困難を抑え、金属はプラズモンに依存して高いオーミック損失を示し、達成可能な用途を制限している。 本稿では、ナノフォトニクスプラットフォームとして、ファンデルワールス結晶(vdW)と呼ばれる層状結晶を新たに導入する。 機械的に剥離した薄膜(20-200nm)のファンデルワールス結晶の誘電応答を抽出し,高い屈折率をn=5まで,鋭吸光共鳴による2屈折率を$\Delta$n=3まで,紫外から近赤外への透光窓の範囲を抽出した。 次に, SiO$_2$および金上にナノアンテナを作製し, 様々な基板とのVdW薄膜の相溶性を利用した。 SiO$_2$の高屈折率コントラストによるミエ共鳴は強い励起子-光子カップリング機構をもたらすとともに、金上での高品質なハイブリッドミエプラズマモードも探索されていない。 ナノアンテナを積層した結晶薄膜から実現し, 非線形光学特性の制御, および高感度材料を用いたナノ光学にとって重要なポストファブリケーションナノ構造移動を実現することにより, 製造の自由度をさらに向上させる。

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