Probing the optical near-field interaction of Mie nanoresonators with atomically thin semiconductors

Autor: Ana Estrada-Real, Ioannis Paradisanos, Peter R. Wiecha, Jean-Marie Poumirol, Aurelien Cuche, Gonzague Agez, Delphine Lagarde, Xavier Marie, Vincent Larrey, Jonas Müller, Guilhem Larrieu, Vincent Paillard, Bernhard Urbaszek
Přispěvatelé: Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Technische Universität Darmstadt - Technical University of Darmstadt (TU Darmstadt), Foundation for Research and Technology - Hellas (FORTH), Équipe Matériaux et Procédés pour la Nanoélectronique (LAAS-MPN), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nano-Optique et Nanomatériaux pour l'optique (CEMES-NeO), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), RENATECH
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Popis: Optical Mie resonators based on silicon nanostructures allow tuning of light-matter-interaction with advanced design concepts based on CMOS compatible nanofabrication. Optically active materials such as transition-metal dichalcogenide (TMD) monolayers can be placed in the near-field region of such Mie resonators. Here, we experimentally demonstrate and verify by numerical simulations coupling between a MoSe2 monolayer and the near-field of dielectric nanoresonators. Through a comparison of dark-field (DF) scattering spectroscopy and photoluminescence excitation experiments (PLE), we show that the MoSe2 absorption can be enhanced via the near-field of a nanoresonator. We demonstrate spectral tuning of the absorption via the geometry of individual Mie resonators. We show that we indeed access the optical near-field of the nanoresonators, by measuring a spectral shift between the typical near-field resonances in PLE compared to the far-field resonances in DF scattering. Our results prove that using MoSe2 as an active probe allows accessing the optical near-field above photonic nanostructures, without the requirement of highly complex near-field microscopy equipment.
Main paper and supplement
Databáze: OpenAIRE
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