西北工业大学物理科学与技术学院肖发俊、甘雪涛、赵建林教授团队与中科院西安光机所鱼卫星研究员、北京大学刘开辉教授合作，在纳腔增强荧光光谱方面取得重要进展。相关成果以“Enhanced Photoluminescence of Monolayer MoSe₂in a Double Resonant Plasmonic Nanocavity with Fano Resonance and Mode Matching”为题发表于光学类国际顶级期刊《Laser & Photonics Reviews》（DOI: 10.1002/lpor.202100199）。我院2020级博士生李晨阳为论文第一作者，肖发俊教授、甘雪涛教授和赵建林教授为共同通信作者。

二维半导体材料因具有多功能能带结构、强的激子束缚能等优异的光学性质，成为构筑新一代集成光电子器件的首选材料。但受限于单原子层的厚度，二维半导体材料的光吸收和荧光量子产率较低，极大地制约了它在纳米光源、光电探测器、太阳能电池等器件方面的应用。

荧光现象可大体分为激发和发射两个过程。研究团队设计了一种银纳米线-金薄膜纳米腔(NWoM)的多共振结构，并通过纳腔的低阶和高阶等离激元模式同时增强了荧光的激发和发射过程。特别地，纳腔中高局域的等离激元模式与MoSe₂的中性激子因中等耦合产生了Fano共振现象，以此最大限度地提升了材料的荧光发射速率。进一步，通过巧妙的结构设计，使低阶和高阶的纳腔模式具有较好的空间重叠，保证了荧光的激发和发射过程能在同一位置获得增强。结合复合体系中的Fano共振和模式匹配的优点，研究人员观察到单层MoSe₂荧光1840倍的增强。该研究为增强二维半导体材料的荧光提供了一种全新的方法，并有望推动其相关光电器件的实用化。

图1（a）等离激元纳腔结构（b）纳腔中的Fano共振（c）荧光激发和发射的模式匹配（d）单层MoSe₂的增强荧光

上述研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、广东省珠江人才招聘计划、中央高校基本科研业务费等项目的支持。

(撰稿：肖发俊；审核：毛东)