蘇州納米所張興旺團隊Nano Lett.:二維半導體納米空隙諧振發(fā)光器件研究獲進展
隨著高分辨率、高亮度發(fā)光顯示技術(shù)需求的日益增長,推動發(fā)光器件尺寸邁向微米甚至納米級已成為迫切需求。二維半導體作為極具潛力的納米發(fā)光材料,雖擁有優(yōu)異的激子發(fā)光特性,卻因其原子級厚度導致光與物質(zhì)相互作用極弱,發(fā)光效率受限。傳統(tǒng)上通過集成金屬或介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)來增強發(fā)光的方法,往往面臨器件尺寸過大、視場角太小或引入界面缺陷、介電屏蔽效應(yīng)等問題,嚴重制約了發(fā)光性能。
針對上述問題,中國科學院蘇州納米所張興旺團隊通過對單層二硫化鎢與硅基納米米氏空隙(Mie Void)諧振腔的集成,成功構(gòu)建出一種新型二維半導體納米激子發(fā)光器件。該結(jié)構(gòu)利用納米空隙諧振腔中局域化的空氣模式,有效隔絕了周圍高折射率材料引起的色散與損耗。同時,二維半導體在納米空隙上方處于懸空狀態(tài),從根本上解決了界面接觸導致的發(fā)光抑制難題。此外,納米空隙諧振腔中形成的強局域電場能夠與懸空的二維半導體高效耦合,從而將激子發(fā)光強度提升了兩個量級,并顯著增大了發(fā)光角度范圍。最終在實驗上實現(xiàn)了高分辨率、寬視場的發(fā)光顯示器件,有望推動基于二維半導體的納米發(fā)光顯示技術(shù)的發(fā)展。
該工作以?Mie-Void-Enabled WS2?Excitonic Emitters with Nanoscale Footprints為題發(fā)表在Nano Letters上。中國科學院蘇州納米所博士生廖銀昌為該論文的第一作者,張興旺研究員為論文通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、江蘇省科學技術(shù)廳和蘇州市科學技術(shù)局等項目的支持,同時也得到了中國科學院蘇州納米所納米真空互聯(lián)實驗站(Nano-X)、納米加工平臺的支持。

圖1. 基于硅基納米空隙諧振腔的二維半導體納米激子光源
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