Nature Materials:石墨烯-等离子体激元-石墨烯产业专题

Nature Materials:石墨烯-等离子体激元

时间:2023-05-08 作者: 来源:材料牛（石墨烯）

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【导读】

在范德瓦尔斯材料中的等离子体激元，有望用于各种光子学应用。在等离子体激元腔和纳米级电路中，高载流子密度空间图案的确定性印记，实现了先进的非线性纳米光子学和强光-物质相互作用平台。基于石墨烯的等离子体纳米结构为在纳米尺度上实现工程化的光-物质相互作用提供了新的机会。目前，实现石墨烯中的等离子体纳米结构的策略主要集中在使用纳米光刻技术对石墨烯进行物理刻蚀，或通过金属-绝缘体-金属结构的门极调制来调节载流子密度分布。

二、【成果掠影】

近日，美国哥伦比亚大学（Columbia University）Brian S. Y. Kim，D. N. Basov等报道了一种氧化激活电荷转移oxidation-activated charge transfer（OCT）策略，实现了可编程的、双极、低损耗、石墨烯等离子体激元结构。利用过渡金属二硫属元素化物覆盖石墨烯，并随后将过渡金属二硫属元素化物氧化成过渡金属氧化物，然后激活了源于过渡金属氧化物和石墨烯之间不同功函数的电荷转移。纳米红外成像技术揭示了，过渡金属氧化物/石墨烯界面的双极低损耗等离子体激元。相关研究成果以“Ambipolar charge-transfer graphene plasmonic cavities”为题在Nature Materials上发表。

三、【核心创新点】

√通过连续石墨烯晶体和近端过渡金属氧化物（TMO）层之间的功函数失配进行的电荷转移掺杂实现异质结构的定制，内部的能带排列自然地在组成层上产生内置电势，并诱导电荷转移。这些等离子体激元器件在不需要选通的情况下工作，允许产生高载流子密度，而没有电击穿的风险。

四、【数据概览】