中科院苏州纳米所张兴旺团队AM：全范德华超表面手性依赖激子光源

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基于室温稳定激子的单层过渡金属硫化物（TMD）在激子发光器件领域展现出巨大潜力。其表面无悬挂键特性使其易于与其他材料构成范德华异质结构。然而，多层TMD作为间接带隙半导体，发光较弱，限制了其应用。

为此，中国科学院苏州纳米所张兴旺团队创新性地将多层宽带隙TMD（WS2）超表面与单层窄带隙TMD（MoSe2）集成，构建了全范德华异质结构超表面手性依赖激子光源（图1）。该器件巧妙地利用单层MoSe2作为激子发光介质，多层WS2超表面则通过手性光学谐振来调控激子发射。由于MoSe2激子发光波长位于WS2的透明区间，实现了无损耗的激子发光调控。

为了实现手性依赖激子发光的方向性输出，研究团队通过降低WS2超表面的结构对称性，在动量空间中构建了手性依赖的拓扑偏振奇异点（图2）。进一步调控WS2超表面结构对称性，可以实现对该奇异点的大范围调谐（图2）。研究表明，这些奇异点能够选择性地阻断特定圆偏振光的远场耦合，同时增强另一正交偏振光的耦合效率，从而实现手性依赖激子的定向发射。

图1. 全范德华异质结构超表面手性依赖激子光源

图2. 低对称WS2超表面中手性依赖拓扑偏振奇异点在动量空间的调谐

该研究成果以“Directional chiral exciton emission via topological polarization singularities in all van der Waals metasurfaces”为题发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。中国科学院苏州纳米所博士生王栎沣为第一作者，张兴旺研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、苏州市科学技术局等项目的资助，并得到了中国科学院苏州纳米所纳米真空互联实验站（Nano-X）和纳米加工平台的支持。

文章来源：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

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