題目： 二維材料光與物質(zhì)相互作用的調(diào)控研究
報告人：李梓維 副教授（湖南大學） 
時  間：2018年10月26日(周五)下午1:00-2:30
地  點：北京理工大學中心教學樓602

摘要：
二維材料因其獨特的電學和光學性質(zhì)，是近年來研究的熱點材料。由于其具有原子尺度的超薄厚度，二維材料中光與物質(zhì)的相互作用極為有限（吸收可見光效率<8%），實現(xiàn)二維材料光與物質(zhì)的有效調(diào)控有助于理解低維材料中的光物理機理和新型光電子器件的應用。調(diào)控二維材料的光與物質(zhì)相互作用的主要途徑有表面等離激元耦合、光學微腔增強、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建等。單層二硫化鉬（MoS2）是一種典型的二維半導體材料，具有直接帶隙的光吸收和可見光波段的熒光發(fā)射，是制備光發(fā)射器件的理想材料。此前，已有相關報道利用納米結(jié)構(gòu)增強和調(diào)控單層MoS2的熒光發(fā)射，但利用光的不同偏振狀態(tài)動態(tài)地操控熒光發(fā)射少有報道，這將有利于二維光控光器件研究和發(fā)展。本工作創(chuàng)新性地制備螺旋結(jié)構(gòu)的納米天線，自旋光與該螺旋結(jié)構(gòu)作用發(fā)生自旋軌道耦合效應，通過調(diào)控結(jié)構(gòu)的環(huán)數(shù)、結(jié)構(gòu)的尺寸、激發(fā)光的強度等條件來動態(tài)操控近場的電磁場強度。由于MoS2中的激子與表面等離激元相互作用會形成耦合激子（exciton-plasmon），顯著增強了熒光效率，在強的電磁場下可獲得超10倍的熒光信號增強。在物理機理上，運用Majorana球模型對自旋軌道耦合產(chǎn)生的動態(tài)相位和幾何相位進行了詳細解釋和分析。最終運用該原理，實現(xiàn)了旋光可控的平面發(fā)光陣列，改變光的偏振態(tài)可以動態(tài)調(diào)控字母“PK”的明文和暗文發(fā)光。除此之外，加工設計手性周期超構(gòu)材料，有望對谷極化熒光進行選擇操控。二維材料被夾在金屬層和超構(gòu)表面之間的電介質(zhì)層中。超構(gòu)材料在左/右旋圓偏振光激發(fā)下，呈現(xiàn)不同的近場超旋電磁場模式。由于材料激子與超旋電磁場共振耦合作用不同。左旋圓偏振光激發(fā)下，二硫化鉬的谷偏振度從25%增強到43%，右旋光圓偏振激發(fā)時，二硫化鉬的谷偏振度從25%降低到20%。該工作實現(xiàn)了手性超構(gòu)材料對二維材料谷激子熒光效率的調(diào)控作用，突破材料自身非各向異性限制，實現(xiàn)了手性的谷極化度探測。同時，弱化了谷極化熒光的激發(fā)條件，并首次利用線偏振光成功觀測到谷極化熒光現(xiàn)象。

簡歷：
李梓維博士，湖南大學材料科學與工程學院副教授、岳麓學者。2013于吉林大學電子科學與工程學院，取得工學學士學位，同年保送至北京大學前沿交叉學科研究院、物理學院攻讀理學博士學位，導師為方哲宇研究員。2017年在英國伯明翰大學超材料中心訪問，師從超構(gòu)材料領域的專家，張霜教授。2018年6月取得北京大學凝聚態(tài)物理理學博士學位，同年7月加入湖南大學材料科學與工程學院工作，特聘為副教授。主要研究領域為二維材料、納米光子學、新型光電子器件。利用穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)光譜探測技術和微納加工方法，制備和表征二維異質(zhì)結(jié)材料的物理、化學性質(zhì)，研究材料內(nèi)部的載流子轉(zhuǎn)換、激子動力學、谷熒光發(fā)射、表面等離激元共振等。近年來，共發(fā)表SCI論文20篇，作為第一作者及共同第一作者發(fā)表論文7篇，包括Advanced Materials ，Nano Letters，ACS Nano，Nanoscale等。其中利用手性納米結(jié)構(gòu)實現(xiàn)二維材料的熒光發(fā)射調(diào)控相關工作受到編輯部的高度評價，被ACS Nano: 'In Nano'特刊、Advanced Materials "video abstract"，Wiley Materials Views China、Design for Science等國內(nèi)外科學網(wǎng)等新聞媒體多次報導。

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