SI/WS2/AUナノキャビティのプラズモンエクスチトン結合を大幅に強化しました

基本的な研究と実用的な応用の両方の観点から、強い光と物質の相互作用が非常に望ましいです。ここでは、シリコン（SI）ナノ粒子と薄い金（AU）フィルムで構成される誘電金属ハイブリッドナノキャビティを提案し、埋め込まれたタングステンジスルフィド（WS2）（WS2）単層。Si/WS2/AuナノキャビティがAuフィルムの表面で生成された表面プラズモンポラリトンに励起されると、表面のプラズモンポラリトンのハイブリダイゼーションに由来するプラズモンとエクスチトンのカップリングを大幅に強化しました。励起子モードは、角度またはサイズ分解散乱スペクトルで明確に明らかにされています。〜240 MEVと同じ大きさのラビ分割は、実験データを3つの発振器を含む結合高調波発振器モデルに適合させることにより抽出されます。私たちの調査結果は、誘電率のハイブリッドナノキャビティを活用することにより、ナノスケールのフォトニックデバイスを構築するための新しい視野を開きます。

A strong light-matter interaction is highly desirable from the viewpoint of both fundamental research and practical application. Here, we propose a dielectric-metal hybrid nanocavity composed of a silicon (Si) nanoparticle and a thin gold (Au) film and investigate numerically and experimentally the coupling between the plasmons supported by the nanocavity and the excitons in an embedded tungsten disulfide (WS2) monolayer. When a Si/WS2/Au nanocavity is excited by the surface plasmon polariton generated on the surface of the Au film, greatly enhanced plasmon-exciton coupling originating from the hybridization of the surface plasmon polariton, the mirror-image-induced magnetic dipole, and the exciton modes is clearly revealed in the angle- or size-resolved scattering spectra. A Rabi splitting as large as ∼240 meV is extracted by fitting the experimental data with a coupled harmonic oscillator model containing three oscillators. Our findings open new horizons for constructing nanoscale photonic devices by exploiting dielectric-metal hybrid nanocavities.