Новая платформа с нанополостями усиливает светоизлучение ультратонких полупроводников

Ученые создали гибридную платформу, которая значительно усиливает взаимодействие света с одноатомными полупроводниками, такими как дисульфид вольфрама (WS₂). Вместо модификации самого материала они изменили пространство под ним, создав нанополости в кристалле теллурида висмута (Bi₂Te₃).

Эти субволновые воздушные полости, названные «полостями Ми», действуют как резонаторы, концентрируя оптическое поле в воздушной области прямо у поверхности, где расположен слой WS₂. Это «инвертированное» удержание света позволяет преодолеть ключевое ограничение ультратонких материалов — их слабое взаимодействие со светом.

Эксперименты показали, что когда резонанс полости совпадает с полосой излучения WS₂, интенсивность фотолюминесценции увеличивается примерно в 20 раз. Также в 25 раз усилился сигнал второй гармоники — нелинейный оптический эффект, генерирующий новый цвет света.

Кроме того, система позволяет напрямую визуализировать оптические моды: при сканировании лазером над массивом полостей видны яркие локализованные «горячие точки» излучения.

Эта технология открывает новые возможности для создания компактных источников света, квантовой оптики, сенсоров и программируемых фотонных устройств на основе двумерных материалов.