論文の概要: Geometry-Controlled Excitonic Emission Engineering in Monolayer MoS2 Using Plasmonic Hollow Nanocavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.07732v1
- Date: Sun, 08 Mar 2026 17:02:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-10 15:13:15.10582
- Title: Geometry-Controlled Excitonic Emission Engineering in Monolayer MoS2 Using Plasmonic Hollow Nanocavities
- Title（参考訳）: プラズモニックホローナノキャビティを用いた単層MoS2の幾何制御励起発光工学
- Authors: Abdullah Efe Yildiz, Emre Ozan Polat,
- Abstract要約: ジスルフィドモリブデン(MoS2)におけるプラズモン励起励起放射の数値解析
局所表面プラズモン共鳴はAまたはBの励起遷移と一致し,スペーサーの厚さと屈折指数は近接場閉じ込めを調節することを示した。
その結果、中空プラズモンナノキャビティは、原子状薄膜半導体における励起放出と電荷発生を制御するための幾何学的制御可能なプラットフォームとして確立された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spectral control of closely spaced excitonic transitions is essential for valleytronic photonics, nanoscale light sources, and wavelength-encoded sensing. In monolayer molybdenum disulfide (MoS2), the A and B excitons are separated by only tens of meV, making spectral engineering both fundamentally important and technologically challenging. Here, we numerically investigate plasmon-enhanced excitonic emission in MoS2 coupled to vertically oriented hollow gold nanocylindrical cavities separated by a dielectric spacer. Finite-difference time-domain simulations combined with a photoluminescence-rate framework allow independent evaluation of excitation enhancement, radiative decay modification, non-radiative quenching, and excitonic charge generation. By tuning the cavity aspect ratio, the localized surface plasmon resonance is aligned with either the A or B excitonic transition, while spacer thickness and refractive index regulate near-field confinement and the local density of optical states. Under optimized conditions, excitation rates reach 4.34-fold enhancement while radiative decay exceeds 40-fold, producing photoluminescence increases of 143.85 and 87.27 times for the A and B excitons. The cavity also redistributes the relative intensities of the excitonic peaks, yielding normalized exciton peak ratios up to 2.4 compared to bare MoS2. These results establish hollow plasmonic nanocavities as a geometry-tunable platform for controlling excitonic emission and charge generation in atomically thin semiconductors.
- Abstract（参考訳）: 近接した励起遷移のスペクトル制御は、バレートロニクス、ナノスケール光源、波長符号化センシングに不可欠である。
単層モリブデンジスルフィド (MoS2) では、AとBの励起体はわずか数メガVで分離され、スペクトル工学は基本的に重要かつ技術的に困難である。
そこで本研究では,MoS2のプラズモン励起励起放射と,誘電体スペーサによって分離された垂直方向の中空金ナノ円筒キャビティについて数値解析を行った。
フォトルミネッセンス・レート・フレームワークと組み合わせた有限差分時間領域シミュレーションにより、励起増強、放射分解修飾、非放射焼成、励起電荷生成の独立性評価が可能となる。
共振器のアスペクト比を調整することにより、局在表面プラズモン共鳴はAまたはBの励起遷移に一致し、スペーサーの厚さと屈折率は近接場閉じ込めと光学状態の局所密度を調節する。
最適化された条件下では、励起速度は4.34倍に向上し、放射崩壊は40倍を超え、AおよびBエキシトンでは143.85倍と87.27倍の発光が生じる。
キャビティはまた、エクシトンピークの相対強度を再抽出し、裸のMoS2と比較して、正常化されたエクシトンピーク比が2.4に達する。
これらの結果は中空プラズモンナノキャビティを、原子状半導体における励起放出と電荷発生を制御するための幾何学的制御可能なプラットフォームとして確立する。
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