Нанотрубчатые резонаторы на основе ван-дер-ваальсовых монослоев MoS2 / Казанов Д.Р., Пошакинский А.В., Шубина Т.В.

Оптические резонаторы, усиливающие взаимодействие вещества со светом, являютсяключевым элементом для реализации квантовых эффектов в нанофотонике. Среди возможныхмодификаций микрорезонаторов, использующих моды шепчущих галереи, трубчатые резонаторыотличаются сильной локализацией оптических полей в малой площади сечения стенок и высокойдобротностью. В данной работе мы представляем результаты исследования трубчатых резонаторовна основе синтезированных нанотрубок, многослойные стенки которых состоят из связанныхслабыми ван-дер-ваальсовыми силами атомно-тонких монослоев дихалькогенидов переходныхметаллов, которые характеризуются сильными экситонными резонансами с большой силойосциллятора.Экспериментально изучено излучениенанотрубок MoS2 методом спектроскопии микрофотолюминесценции [1]. Показано, что ярковыраженные пики в спектрах фотолюминесценции,поляризованные вдоль оси трубки, связаны сформированием мод шепчущей галереи,возбуждаемых внутри стенки трубки по ееокружности. Данные моды обладают конечнымрадиационным временем жизни, определяемымрадиусом трубки. Разработана теория, описывающаязависимость положения пиков от диаметра трубки итолщины ее стенок. Установлено, что ширина пиковобусловлена флуктуациями числа монослоев,формирующих стенку трубки, а также конечнойугловой апертурой объектива [2]. Описанные эффектымогут быть применены для созданиявысокоэффективных наноразмерных оптическихполяризаторов.Особый интерес представляет возможностьреализации режима сильной связи между оптическими модами шепчущей галереи и А-экситоном вматериале трубки, приводящего к формирования экситонных поляритонов, распространяющихсявнутри стенки трубки. Подстройка энергии оптических мод к энергии экситона может бытьосуществлена путем варьирования угла наклонного падения возбуждающего излучения. Bеличина расщепления Раби между верхними инижними модами для MoS2 нанотрубок высокого структурного качества может достигать 100 мэВ. В случае, когда расщепление Раби превышает ширину экситонного резонанса, спектры фотолюминесценции демонстрируют пикина частотах собственных поляритонных мод структуры.