单层过渡金属硫族化合物具有室温稳定的激子，已催生出多种激子发光器件。若要对激子发光进行波前调控，就需要实现空间相干的相位控制。然而，激子发射本质上是时空非相干的自发辐射，实现空间相干相位控制颇具挑战。传统光学超表面虽能对光场进行像素化相位调控，但其相位响应依赖每个超原子的局域光场，超原子之间缺乏空间相干性，因此难以对自发辐射实施空间相干的相位调控。如何突破这一限制，成为亟待解决的问题。

针对上述难题，本工作将单层MoSe₂与WS₂非局域超表面进行全范德华集成，构建了全范德华非局域相位梯度超表面激子发光器件（图1）。通过调控超原子的面内对称性，并利用布里渊区折叠，在光锥之上引入高品质因子的准连续域束缚态非局域共振。该共振具有面内扩展的集体光场，使超表面同时具备高品质因子和良好的空间相干性：一方面增强激子自发辐射，另一方面提升发射光的时空相干性。在此基础上，我们通过空间改变超原子取向角引入几何相位梯度，并结合低对称非局域超表面中共振增强的几何相位调控，在实验中实现了手性依赖的激子发射光束偏转，器件总厚度低于λ/20。该工作建立了全范德华非局域相位梯度超表面平台，为二维激子发射的精确方向控制提供了新路径，也为多功能荧光发射器和片上光源设计开辟了新前景。

图1. 全范德华非局域相位梯度超表面实现激子发射定向调控的概念示意图

该研究成果以Steering Chiral Exciton Emission With All Van Der Waals Nonlocal Phase Gradient Metasurfaces为题发表在Advanced Functional Materials上。中国科学院苏州纳米所博士后王栎沣和硕士生王韬为共同第一作者，张兴旺研究员为论文通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金委、江苏省科学技术厅和苏州市科学技术局的支持，同时也得到了中国科学院苏州纳米所纳米真空互联实验站（Nano-X）和纳米加工平台的支持。

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