单层MoS2与等离子体纳米天线晶格集成中的激子-等离子体极化子耦合的电调谐

在半导体中主动控制光-物质相互作用对于实现下一代光电设备至关重要，这些设备能够通过外部场实时控制系统的光学性质，从而实现功能。这种能够通过施加电场动态操控与固定几何参数的腔体耦合的活性材料中的光学相互作用的能力，为控制耦合激子-光子（或等离子体）系统的寿命、振荡强度、有效质量和弛豫性质提供了可能。在此，我们演示了对集成在场效应晶体管设备中的强耦合和弱耦合极限之间激子-等离子体耦合强度的电控制。结果显示，在施加电场的情况下，激子-等离子体耦合系统的能量-动量色散可以通过调节来自多体效应的单层MoS2的激子特性动态改变。此外，随着载流子注入的增加，还观察到了带电激子（三子）与等离子体之间增强耦合的证据，这可用于制造费米子极化子和磁等离子体设备。通过电场动态控制耦合激子-等离子体系统的光学性质的能力展示了该耦合系统的多功能性，并为设计具有精确定制响应的光电设备提供了一个新平台。