半導体ナノ結晶中のマグネトプラズモン共鳴。新しい情報技術プラットフォームの可能性

Magnetoplasmon Resonances in Semiconductor Nanocrystals: Potential for a New Information Technology Platform.

• Pavle V Radovanovic
• Penghui Yin

抄録

半導体ナノ結晶中の光とプラズモン振動の相互作用は、プラズモニック特性と半導体特性のカップリングの可能性もあり、近年注目を集めています。このような結合は、プラズモニクス、フォトニクス、オプトエレクトロニクスの分野で様々な新しい応用が期待されています。本コンセプトでは、コロイド状半導体ナノ結晶における局所的な表面プラズモン共鳴の生成方法と、そのユニークな磁気光学特性について議論する。最初に、異価ドーピング、非チオメトリー、外部帯電など、自由電荷キャリアを導入する様々な方法を比較対照しています。得られたプラズモンは、円偏光と外部磁場を用いて操作することができ、マグネトプラズモンモードの形成を可能にする。これらのマグネトプラズモンモードを励起状態や電荷キャリアの分極を制御するための新しい自由度として利用する概念を紹介し、議論する。また、プラズモン励起子相互作用を制御する最近の注目すべき例を紹介し、持続可能な情報技術における将来の研究への示唆についてコメントする。

Interaction between light and plasmon oscillations in semiconductor nanocrystals has received significant attention in recent years driven, in part, by the possibility of coupling between plasmonic and semiconducting properties. Such coupling could lead to a variety of new applications in plasmonics, photonics, and optoelectronics. In this Concept we discuss the methods for generation of localized surface plasmon resonances in colloidal semiconductor nanocrystals and their unique magneto-optical properties. Different means of introducing free charge carriers, including aliovalent doping, non-stoichiometry, and external charging, are first compared and contrasted. The resulting plasmons can be manipulated using circularly polarized light and external magnetic field, allowing for the formation of the magnetoplasmon modes. The concept of using these magnetoplasmon modes as a new degree of freedom for controlling excitonic states and charge carrier polarization is introduced and discussed. We also highlight some notable recent examples of controlling plasmon-exciton interactions, and comment on their implications for future research in sustainable information technology.

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