近日，我室易骏教授、集美大学尤恩铭副教授和厦门大学董志鹏助理教授团队在二维激子-等离激元强耦合方面取得重要进展。研究团队利用金属镜面诱导的电磁场限域效应，实现了可见光波段极化激元的深度亚波长压缩与强耦合调控，并在实空间澄清了镜面几何限域与激子–等离激元杂化的两类机制。相关成果以“Mirror‑Induced Field Compression Drives Tunable Strong Exciton–Plasmon Polaritons in WS₂/h-BN/Au Heterostructures”为题，在线发表于Advanced Materials（DOI: 10.1002/adma.74437）。

激子极化激元是光子与材料激子强耦合形成的杂化准粒子，兼具光子的传播特性与激子的强相互作用特性，在量子光学、非线性光学、纳米激光及片上光子器件中具有重要应用价值。过渡金属硫族化合物（TMDC）具有强激子共振、原子级厚度和可调能带结构等优势，适合在可见光波段和室温条件下研究极化激元。然而，传统远场光谱主要反映能量劈裂信息，难以直接给出极化激元的空间传播、波长压缩及模式组成；同时，在与金属耦合的体系中，强场局域可能源于激子-等离激元模式杂化或金属镜面带来的几何场限域。但两种机制通常相互纠缠，制约了对模场分布、色散关系和耦合强度的定量理解。

针对这一问题，易骏教授团队设计了层厚精确可控的WS₂/h-BN/Au垂直范德华堆叠异质结构：以少层WS₂提供强可见光波段A激子共振，原子级平整的六方氮化硼（h-BN）作为超薄间隔层，用以精确调控激子层与金反射镜之间的纳米间隙，从而在不改变WS₂本征激子性质的前提下引入由镜像电荷主导的几何光场压缩。研究基于团队搭建的兼容可见光波段的散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）直接在实空间可视化极化激元传播干涉条纹，结合全波有限元仿真（FEM）、传输矩阵理论（TMM），通过分析理想电导体、损耗中间金属、真实金膜三类金属边界条件，将纯几何镜面限域与金属表面等离激元的贡献分别厘清，给出了二者共同决定极化激元色散、模场局域程度与真空拉比劈裂的物理图像。

实验表明，当h-BN间隔层减薄至5 nm时，TM偏振的镜面辅助极化激元传播波长被压缩至约172 nm；相对于633 nm的自由空间激发波长，压缩比达到约71%，是目前室温过渡金属硫族化合物极化激元体系报道的最高光场压缩水平之一。随着间隙由10 nm减小至5 nm和2 nm，真空拉比劈裂由80 meV单调增至97 meV和125 meV，并在约5 nm以下趋于饱和；固定5 nm间隙、改变WS₂厚度时，劈裂则由约50 meV增至约103 meV，与耦合强度随模式体积和激子振子数的标度关系一致。将该结构拓展至MoS₂体系后，得到约71.4%的波长压缩（λp≈181 nm），表明镜面诱导场压缩是一种不依赖具体TMDC材料激子能量与结合能的普适设计原则。该工作为免复杂纳米加工、可确定性设计的深度亚波长强耦合光子结构提供了新思路。

论文在易骏教授、尤恩铭副教授以及董志鹏助理教授指导下完成，2023级博士研究生史秀琪和郑俊榕为论文共同第一作者，博士后孟兆东，2024级博士研究生徐艺澄等参与了部分实验工作。该工作得到国家重点研发计划（2021YFA1201502）、国家自然科学基金（22522309, 22572070, 22272140, 22202162, 92477133）、福建省自然科学基金（2025J09013, 2025J09047）等项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74437