研究透视：六方氮化硼hBN超表面 | Nature Communications

信息来源：本站 | 发布日期： 2025-06-04 15:01:21 | 浏览量：379334

摘要：

基于范德华Van der Waals (vdW) 材料的量子平台，可以设计具有混合和独特性质的新型异质结构，已被用作非线性光学、广谱可调性以及强光-物质耦合的超表面，从而实现集成光子学的创新方法。特别是基于六方氮化硼hexagonal boron nitride (hBN)纳米光子系统，已经成功地实现…

基于范德华Van der Waals (vdW) 材料的量子平台，可以设计具有混合和独特性质的新型异质结构，已被用作非线性光学、广谱可调性以及强光-物质耦合的超表面，从而实现集成光子学的创新方法。特别是基于六方氮化硼hexagonal boron nitride (hBN)纳米光子系统，已经成功地实现了各种构型，包括光子晶体、波导和光学超表面等。但由于hBN的带负电荷的硼空位(VB-)缺陷的限制，在实际应用中存在低量子效率的问题。通过光学超表面，可以提高光发射效率，通过对亚波长区域光-物质耦合的^控制，以增强hBN器件的量子效率。

近期，德国慕尼黑大学（Ludwig-Maximilians-Universität München）Luca Sortino，Andreas Tittl等，在Nature Communications上发文，利用连续介质的准束缚态(qBIC)设计了高Q因子腔，并实现^定位和强增强电磁场，从而实现了hBN光学超表面中，光学活性VB-自旋缺陷与高Q因子共振之间的集成和共振耦合，Q因子超过10^2，其光致发光photoluminescence，PL谱增强了25倍，同时光谱变窄至4nm线宽以下，具有更高的窄带自旋输出效率。超表面的引入使得该器件具有更高的效率和灵敏度，可用于成像，传感和光发射的量子应用范围。（摘选自复旦大学纳米机器人国际研究院章城）

Optically addressable spin defects coupled to bound states in the continuum metasurfaces.

光学可寻址自旋缺陷与连续超表面中的束缚态耦合。

图1: 六方氮化硼hexagonal boron nitride，hBN超表面中，本征自旋缺陷的融合。

图2: 缺陷注入hBN超表面的制造。

图3: 耦合到准束缚态(qBIC)共振和光学自旋读出的空位VB-缺陷的致发光photoluminescence，PL增强。

图4: 面内偶极子发射器的准束缚态qBIC驱动激励。

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