半導体メタルナノ粒子分子：ハイブリッド励起子と非線形Fano効果

現代のナノテクノロジーは、さまざまな材料のナノ結晶を1つの上部構造に非常に異なる特性と組み合わせる可能性を開きます。ここでは、半導体と金属ナノ粒子で構成されるハイブリッド分子の光学特性を理論的に研究します。このようなハイブリッド分子の励起子とプラズモンは、強く結合され、新しい特性を実証します。入射光の強度が低い場合、吸収スペクトルの励起子ピークは、金属と半導体ナノ粒子の間の一貫性とコヒーレントな相互作用により、広がり、シフトされます。高光強度では、吸収スペクトルは驚くべき、強く非対称的な形状を示しています。この形状は、コヒーレントな内粒子クーロン相互作用に由来し、通常の線形ファノ共鳴とはまったく異なる非線形ファノ効果と見なすことができます。

Modern nanotechnology opens the possibility of combining nanocrystals of various materials with very different characteristics in one superstructure. Here we study theoretically the optical properties of hybrid molecules composed of semiconductor and metal nanoparticles. Excitons and plasmons in such a hybrid molecule become strongly coupled and demonstrate novel properties. At low incident light intensity, the exciton peak in the absorption spectrum is broadened and shifted due to incoherent and coherent interactions between metal and semiconductor nanoparticles. At high light intensity, the absorption spectrum demonstrates a surprising, strongly asymmetric shape. This shape originates from the coherent internanoparticle Coulomb interaction and can be viewed as a nonlinear Fano effect which is quite different from the usual linear Fano resonance.