物理学院“博约学术论坛”系列报告第166期(2018年第 26期)

  
题目： 二维材料光与物质相互作用的调控研究
报告人：李梓维 副教授（湖南大学） 
时  间：2018年10月26日(周五)下午1:00-2:30
地  点：华体会体育中心教学楼602

摘要：
二维材料因其独特的电学和光学性质，是近年来研究的热点材料。由于其具有原子尺度的超薄厚度，二维材料中光与物质的相互作用极为有限（吸收可见光效率<8%），实现二维材料光与物质的有效调控有助于理解低维材料中的光物理机理和新型光电子器件的应用。调控二维材料的光与物质相互作用的主要途径有表面等离激元耦合、光学微腔增强、异质结构建等。单层二硫化钼（MoS2）是一种典型的二维半导体材料，具有直接带隙的光吸收和可见光波段的荧光发射，是制备光发射器件的理想材料。此前，已有相关报道利用纳米结构增强和调控单层MoS2的荧光发射，但利用光的不同偏振状态动态地操控荧光发射少有报道，这将有利于二维光控光器件研究和发展。本工作创新性地制备螺旋结构的纳米天线，自旋光与该螺旋结构作用发生自旋轨道耦合效应，通过调控结构的环数、结构的尺寸、激发光的强度等条件来动态操控近场的电磁场强度。由于MoS2中的激子与表面等离激元相互作用会形成耦合激子（exciton-plasmon），显著增强了荧光效率，在强的电磁场下可获得超10倍的荧光信号增强。在物理机理上，运用Majorana球模型对自旋轨道耦合产生的动态相位和几何相位进行了详细解释和分析。最终运用该原理，实现了旋光可控的平面发光阵列，改变光的偏振态可以动态调控字母“PK”的明文和暗文发光。除此之外，加工设计手性周期超构材料，有望对谷极化荧光进行选择操控。二维材料被夹在金属层和超构表面之间的电介质层中。超构材料在左/右旋圆偏振光激发下，呈现不同的近场超旋电磁场模式。由于材料激子与超旋电磁场共振耦合作用不同。左旋圆偏振光激发下，二硫化钼的谷偏振度从25%增强到43%，右旋光圆偏振激发时，二硫化钼的谷偏振度从25%降低到20%。该工作实现了手性超构材料对二维材料谷激子荧光效率的调控作用，突破材料自身非各向异性限制，实现了手性的谷极化度探测。同时，弱化了谷极化荧光的激发条件，并首次利用线偏振光成功观测到谷极化荧光现象。

简历：
李梓维博士，湖南大学材料科学与工程学院副教授、岳麓学者。2013于吉林大学电子科学与工程学院，取得工学学士学位，同年保送至北京大学前沿交叉学科研究院、物理学院攻读理学博士学位，导师为方哲宇研究员。2017年在英国伯明翰大学超材料中心访问，师从超构材料领域的专家，张霜教授。2018年6月取得北京大学凝聚态物理理学博士学位，同年7月加入湖南大学材料科学与工程学院工作，特聘为副教授。主要研究领域为二维材料、纳米光子学、新型光电子器件。利用稳态、瞬态光谱探测技术和微纳加工方法，制备和表征二维异质结材料的物理、化学性质，研究材料内部的载流子转换、激子动力学、谷荧光发射、表面等离激元共振等。近年来，共发表SCI论文20篇，作为第一作者及共同第一作者发表论文7篇，包括Advanced Materials ，Nano Letters，ACS Nano，Nanoscale等。其中利用手性纳米结构实现二维材料的荧光发射调控相关工作受到编辑部的高度评价，被ACS Nano: 'In Nano'特刊、Advanced Materials "video abstract"，Wiley Materials Views China、Design for Science等国内外科学网等新闻媒体多次报导。

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邀请人：路翠翠 副研究员
网    址：http://physics.bit.edu.cn/