Breitbandige hyperbolische Polaritonen im nahen Infrarotbereich in MoOCl2

Abstrakt

Hyperbolische Polaritonen haben aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften großes Interesse in der nanoskaligen Lichtmanipulation geweckt. Derzeit konzentrieren sich die meisten Studien auf natürliche hyperbolische Phononenmaterialien im mittleren Infrarotbereich, was ihre Anwendung im sichtbaren bis nahinfraroten Bereich einschränkt. In dieser Arbeit präsentieren wir eine Untersuchung von breitbandigen hyperbolischen Plasmonenpolaritonen im nahen Infrarot in einem Van-der-Waals-Material (MoOCl₂), die mittels einer störungsfreien, direkten Bildgebungstechnik der Photoemissions-Elektronenmikroskopie (PEEM) untersucht wurden. Insbesondere wurde das Verhalten der hyperbolischen Polaritonen dynamisch durch Wellenlänge, Polarisation, Verdrillung der Zwischenschichten und künstliche Struktur angepasst und manipuliert, wodurch eine rekonfigurierbare Plattform für nanophotonische Anwendungen geschaffen wird. Bemerkenswerterweise können die vollständigen Isofrequenzkonturen durch polarisationsselektive Anregungen rekonstruiert werden. Unsere Arbeit leistet einen Beitrag zur Erforschung hyperbolischer Materialien im breitbandigen nahen Infrarotbereich mit MoOCl₂ und zeigt, dass PEEM eine ideale Methode zur Untersuchung hyperbolischer Plasmonenpolaritonen im Raum-Zeit-Limit darstellt. Materialien mit entgegengesetzten Vorzeichen der Permittivität in den beiden orthogonalen Richtungen können hyperbolische Polaritonen tragen. Hier demonstrieren die Autoren abstimmbare, breitbandige hyperbolische Plasmonenpolaritonen im nahen Infrarotbereich in MoOCl₂.