四川
本周快讯
第一作者：Loubnan Abou-Hamdan, Aurélien Schmitt
通信作者：Emmanuel Baudin
通讯作者单位：巴黎西岱大学, 法兰西学院
文章链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-08627-6
导读
中红外电致发光器件长期面临效率低、热耗散高的挑战，而双曲材料（如hBN）虽支持局域态密度极高的声子极化激元（HPhPs），但其亚波长束缚特性导致远场辐射效率极低。本研究通过设计hBN/石墨烯异质结构，利用强电偏置下石墨烯的非平衡电子态与双曲模式的强耦合，首次在远场中红外波段（~6.5 μm）直接观测到HPhPs电致发光，揭示了其源于齐纳-克莱因隧穿激发的电子-空穴对复合并通过hBN晶格振动耦合发射HPhPs，最终经异质结褶皱或电极散射至远场。实验量化了高达71%的电能通过HPhPs垂直传递至衬底（功率密度19.5 kW/cm²），并证明hBN晶体质量（如高压高温合成的HPHT-hBN）显著调控能量效率。这一突破为高效中红外光源、纳米热管理及极化激元光子学提供了全新设计范式，解决了光-物质相互作用中远场辐射与能量操控的关键难题。
快读
图文
图1 |hBN封装中石墨烯的电致发光与辐射能量传递并行机制示意图
图2|大偏压下hBN封装石墨烯器件的光谱发射及电致发光信号的识别
图3 |通过中红外白炽灯发射监测石墨烯器件的面外能量转移
图4 |通过调整hBN晶体质量来设计能量传递效率
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