如何把范德瓦尔斯材料真正做成低损耗、高性能的片上光子器件，是近年来纳米光子学领域面临的重要挑战。4月13日，北京大学物理学院肖云峰教授团队与芬兰阿尔托大学Zhipei Sun教授团队合作，发展出一套通用纳米加工方法，将多类范德瓦尔斯材料制备成低损耗光学微腔，并实现了高效连续波片上非线性光学过程。
范德瓦尔斯材料因其原子级平整表面、丰富的材料体系和优异的光学性质，被认为是新一代纳米光子学的重要候选平台。近年来，这类材料已在发光、调制、探测和频率转换等方向展现出独特潜力。然而，长期以来，面向广泛范德瓦尔斯材料家族及其异质结构，始终缺乏一种高精度、低损伤和低光学损耗的通用纳米加工方法。这一关键瓶颈长期限制了范德瓦尔斯材料低损耗全光结构平台的实现，也使这类材料在多数研究中更多停留于传统光子芯片辅助材料的角色。
图1 基于范德瓦尔斯材料的片上异质光路概念图及其通用纳米加工流程示意图
针对这一问题，肖云峰团队与Zhipei Sun团队合作，发展出一套基于铝钝化保护的聚焦离子束通用纳米加工方法，可实现多类范德瓦尔斯材料及其异质结构的高精度图形加工（图1）。研究团队在h-BN、MoS2、GaSe、NbOCl2等多种代表性范德瓦尔斯材料中，制备了微盘、光子晶体和三角谐振器阵列等多类光子结构，并进一步展示了如MoS2/VOCl2这类垂直堆叠异质结构器件的加工能力。上述结果表明，该方法不仅适用于单一材料体系，也适用于自由组合的异质堆叠结构，为构建低损耗范德瓦尔斯全光结构平台提供了关键工艺基础。
研究团队进一步实现了本征品质因子超过106的范德瓦尔斯微盘腔。团队汪芷砚、邵浩然等人在实验中观测到微腔
