科學家使用銀色鋸齒奈米燈陣列，室溫下在二維二硫化鎢薄片中產生谷相干光致發光。到目前為止，這隻能在非常低的溫度下實現。相干光可以用來在量子電子學中儲存或傳輸資訊。這種等離子體激子混合器件在整合奈米光子學（光基電子學）中有很好的應用前景，其研究結果發表在《自然通訊》期刊上。格羅寧根大學複合材料裝置物理研究組負責人賈斯汀·葉副教授解釋說：

二硫化鎢具有有趣的電子性質，可以作為二維材料使用，單層二硫化鎢的電子結構顯示出兩組能量最低點（谷）。一種可能的應用是光子學，因為它可以發射依賴於谷的圓偏振光，這是一種處理資訊的新自由度。然而，電谷電子學需要相干和偏振的光。遺憾的是，前人的研究工作表明，在室溫下，二硫化鎢的光致發光偏振幾乎是隨機的。二硫化鎢的獨特之處在於這兩個谷並不完全相同。

這意味著要產生線偏振光，兩個山谷必須一致響應才能在光致發光中產生光。但室溫下的谷間散射在很大程度上破壞了相干性，因此只有在接近零的非常低溫度下才能實現明顯的相干性。因此，科學家們嘗試了一種不同的方法，通過使用等離子體亞表面，以銀鋸齒奈米燈陣列的形式來建立線偏振光，這種材料與二硫化鎢有很強的相互作用。

可以轉移金屬中電磁場形式的光引起的共振，增強了光與物質的相互作用。通過在單層二硫化鎢表面上加一層薄薄的銀亞表面，在室溫下由谷相干性引起的線偏振增加到27%左右。這種室溫效能甚至比之前許多報告中在非常低溫度下測量到的谷極化還要好。在二硫化鎢光學響應中加入鋸齒形等離子體共振的各向異性，可使線偏振進一步提高到80%。這意味著科學家現在能夠在這種材料中誘匯出線偏振光致發光。

這一成果將使在室溫下利用二硫化鎢的谷相干性和亞表面等離子體相干性成為可能。下一步是用電輸入取代誘導光致發光的鐳射。過渡金屬二滷代化物(TMDC)單分子膜具有直接帶隙、自旋谷鎖定和高度可調的激子特性，在發光器件和整合奈米光子學中具有重要的應用價值。然而，由於谷退相干效應，室溫下光致發光偏振幾乎是隨機的。系那樣展示了通過將WS2單分子膜與精心設計的亞表面：

即銀鋸齒奈米照明陣列相結合來實現對激子發射偏振態的室溫控制。當WS2激子與金屬奈米結構中表面等離子體共振產生的各向異性共振透射模耦合時，隨機偏振轉變為線性。研究發現，這種耦合增強了對匯流排性二色性貢獻約30%的谷相干性。通過優化亞表面進一步調製傳輸模式，等離子體激子混合系統的全線性二向色性可達80%，這推動了基於過渡金屬二滷代化物的光子器件發展。

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-020-14597-2