单层过渡金属硫族化合物（TMDs）因其强烈的激子效应而使得多种发光设备成为可能，然而，它们的埃级厚度使得单独高效操控激子发射变得具有挑战性。尽管它们的纳米结构多层对应物能够有效地在深亚波长厚度尺度上操控光场，但这些间接带隙的多层TMDs缺乏强烈的发光，限制了它们在发光设备中的应用。在本研究，展示了
单层TMDs与纳米结构多层TMDs的集成，将强烈的激子发射和光操控结合在一个单一的超薄平台上。
利用全范德瓦尔斯超表面的拓扑极化奇异性，实验上展示了手性激子发射，其方向性可以通过调整超表面的对称性来控制。这些结果提供了一种方法，可以实现完全基于二维材料的激子发射设备，具有可控的极化和方向性，并且可能为多功能二维半导体光源开辟一条新途径。
样品制备：
- WS2薄膜和1L MoSe2的获取：通过机械剥离法获得WS2薄膜和单层MoSe2（1L MoSe2）。
- WS2薄膜转移：将WS2薄膜转移到熔融的二氧化硅（SiO2）基底上。
- 基底图案化：在SiO2基底上制作金对准标记，以便在电子束曝光（Electron Beam Lithography, EBL）过程中精确定位WS2薄膜。
- 电子束曝光（EBL）：在WS2薄膜上旋涂电子束抗蚀剂（PMMA 950K A4），并在其上沉积10纳米厚的铬层作为导电层，然后通过EBL曝光形成所需的图案。
- 等离子体刻蚀：使用感应耦合等离子体反应离子刻蚀（Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching, ICP-RIE）技术将EBL曝光后的图案转移到WS2薄膜上。
- 1L MoSe2的转移：使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜将1L MoSe2转移到已制备的WS2超表面（metasurfaces）上，并保留PDMS薄膜以保护1L MoSe2。
1. 二维材料的集成应用：
- 将单层过渡金属硫族化合物（1L TMDs）与纳米结构多层TMDs集成，结合了1L TMDs的强激子发射特性和多层TMDs的光学场操控能力，实现了在一个超薄平台上的同时具有强激子发射和光学操控的功能。
2. 全范德瓦尔斯异质结构超表面：
- 利用全范德瓦尔斯异质结构超表面，实验上展示了手性激子发射，这种发射的方向性可以通过调整超表面的对称性来控制，这是通过利用低对称性WS2超表面的拓扑极化奇点实现的。
3. 拓扑极化奇点的利用：
- 通过设计具有适当对称性的超表面，可以在动量空间产生拓扑极化奇点，利用这些奇点可以以手性依赖的方式操控1L MoSe2中的激子发射。
4. 激子发射的方向性和圆偏振性的调控：
- 通过精确调控WS2超表面的对称性，可以按需控制动量空间中C点（极化奇点）的方位角位置，从而任意操控集成1L MoSe2中圆偏振激子发射的方向性。
5. 光学共振与激子发射的耦合：
- 实现了1L MoSe2激子发射与WS2超表面中引导模式共振之间的近场耦合，进而将激子发射导向远场，且没有额外的吸收损失。
6. 激子发射增强：
- WS2超表面的引导模式共振可以共振增强1L MoSe2的激子发射，与未图案化的WS2上的1L MoSe2相比，实现了超过20倍的增强。
7. 方向性手性激子发射的实验验证：
- 通过实验验证了1L MoSe2与低对称性WS2超表面异质集成后的方向性手性激子发射，展示了通过调整WS2超表面的非对称因子，可以按需在动量空间产生拓扑极化奇点，实现激子发射的方向性和手性依赖性调控。
