Metalenses comprised of artificial subwavelength structures known as meta-atoms have demonstrated abilities beyond conventional bulky optical components by modulating the phase, amplitude, and polarization of light in an ultrathin planar form factor. In this Tutorial, we present the fundamental principles and practical design procedures to exploit the abilities of metalenses, including achromaticity, high numerical aperture, and tunability. The fundamental principles include both plasmonic and dielectric meta-atoms, which require different physics to describe their light–matter interactions. In the phase modulation section, we compare the methods of physically implementing phase via meta-atoms including both the propagation and geometric phase methods. Next, we cover the recent progress of nanofabrication procedures from the perspective of the metalenses using materials such as titanium dioxide, gallium nitride, and hydrogenated amorphous silicon. We further compare the various fabrication methods with regard to the resolution, size, cost, and optical properties of fabricated metalenses. Then, we describe the critical considerations of metalenses including aberration-correction, numerical aperture, and tunability for advanced flat optics. Herein, we provide a practical guide for the design, fabrication, and critical considerations of metalenses with examples of research from early works to more recent developments.

1.
K.
Huang
,
F.
Qin
,
H.
Liu
,
H.
Ye
,
C.-W.
Qiu
,
M.
Hong
,
B.
Luk’yanchuk
, and
J.
Teng
,
Adv. Mater.
30
,
1704556
(
2018
).
2.
P.
Lalanne
and
P.
Chavel
,
Laser Photonics Rev.
11
,
1600295
(
2017
).
3.
H.
Li
,
B.
Fang
,
C.
Chen
,
S.
Zhu
, and
T.
Li
,
Sci. Rep.
10
,
417
(
2020
).
4.
H.
Liang
,
A.
Martins
,
B.-H. V.
Borges
,
J.
Zhou
,
E. R.
Martins
,
J.
Li
, and
T. F.
Krauss
,
Optica
6
,
1461
(
2019
).
5.
M.
Khorasaninejad
,
A. Y.
Zhu
,
C.
Roques-Carmes
,
W. T.
Chen
,
J.
Oh
,
I.
Mishra
,
R. C.
Devlin
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
16
,
7229
(
2016
).
6.
X.
Ni
,
S.
Ishii
,
A. V.
Kildishev
, and
V. M.
Shalaev
,
Light Sci. Appl.
2
,
e72
(
2013
).
7.
I.
Kim
,
J.
Jang
,
G.
Kim
,
J.
Lee
,
T.
Badloe
,
J.
Mun
, and
J.
Rho
,
Nat. Commun.
12
,
3614
(
2021
).
8.
T.
Stolt
,
J.
Kim
,
S.
Héron
,
A.
Vesala
,
Y.
Yang
,
J.
Mun
,
M.
Kim
,
M. J.
Huttunen
,
R.
Czaplicki
,
M.
Kauranen
,
J.
Rho
, and
P.
Genevet
,
Phys. Rev. Lett.
126
,
033901
(
2021
).
9.
G.
Yoon
,
D.
Lee
,
K. T.
Nam
, and
J.
Rho
,
ACS Nano
12
,
6421
(
2018
).
10.
J.
Park
,
B. G.
Jeong
,
S. Il.
Kim
,
D.
Lee
,
J.
Kim
,
C.
Shin
,
C. B.
Lee
,
T.
Otsuka
,
J.
Kyoung
,
S.
Kim
,
K.-Y.
Yang
,
Y.-Y.
Park
,
J.
Lee
,
I.
Hwang
,
J.
Jang
,
S. H.
Song
,
M. L.
Brongersma
,
K.
Ha
,
S.-W.
Hwang
,
H.
Choo
, and
B. L.
Choi
,
Nat. Nanotechnol.
16
,
69
(
2021
).
11.
X.
Ni
,
Z. J.
Wong
,
M.
Mrejen
,
Y.
Wang
, and
X.
Zhang
,
Science
349
,
1310
(
2015
).
12.
H.
Ren
,
X.
Fang
,
J.
Jang
,
J.
Bürger
,
J.
Rho
, and
S. A.
Maier
,
Nat. Nanotechnol.
15
,
948
(
2020
).
13.
P. C.
Wu
,
R. A.
Pala
,
G.
Kafaie Shirmanesh
,
W.-H.
Cheng
,
R.
Sokhoyan
,
M.
Grajower
,
M. Z.
Alam
,
D.
Lee
, and
H. A.
Atwater
,
Nat. Commun.
10
,
3654
(
2019
).
14.
I.
Kim
,
W.-S.
Kim
,
K.
Kim
,
M. A.
Ansari
,
M. Q.
Mehmood
,
T.
Badloe
,
Y.
Kim
,
J.
Gwak
,
H.
Lee
,
Y.-K.
Kim
, and
J.
Rho
,
Sci. Adv.
7
,
eabe9943
(
2021
).
15.
N. A.
Rubin
,
G.
D’Aversa
,
P.
Chevalier
,
Z.
Shi
,
W. T.
Chen
, and
F.
Capasso
,
Science
365
,
eaax1839
(
2019
).
16.
A. H.
Dorrah
,
N. A.
Rubin
,
A.
Zaidi
,
M.
Tamagnone
, and
F.
Capasso
,
Nat. Photonics
15
,
287
(
2021
).
17.
W.-J.
Joo
,
J.
Kyoung
,
M.
Esfandyarpour
,
S.-H.
Lee
,
H.
Koo
,
S.
Song
,
Y.-N.
Kwon
,
S. H.
Song
,
J. C.
Bae
,
A.
Jo
,
M.-J.
Kwon
,
S. H.
Han
,
S.-H.
Kim
,
S.
Hwang
, and
M. L.
Brongersma
,
Science
370
,
459
(
2020
).
18.
A.
McClung
,
S.
Samudrala
,
M.
Torfeh
,
M.
Mansouree
, and
A.
Arbabi
,
Sci. Adv.
6
,
eabc7646
(
2020
).
19.
A. M.
Shaltout
,
K. G.
Lagoudakis
,
J.
van de Groep
,
S. J.
Kim
,
J.
Vučković
,
V. M.
Shalaev
, and
M. L.
Brongersma
,
Science
365
,
374
(
2019
).
20.
C.
Chen
,
W.
Song
,
J.-W.
Chen
,
J.-H.
Wang
,
Y. H.
Chen
,
B.
Xu
,
M.-K.
Chen
,
H.
Li
,
B.
Fang
,
J.
Chen
,
H. Y.
Kuo
,
S.
Wang
,
D. P.
Tsai
,
S.
Zhu
, and
T.
Li
,
Light Sci. Appl.
8
,
99
(
2019
).
21.
I.
Kim
,
M. A.
Ansari
,
M. Q.
Mehmood
,
W.-S.
Kim
,
J.
Jang
,
M.
Zubair
,
Y.-K.
Kim
, and
J.
Rho
,
Adv. Mater.
32
,
2004664
(
2020
).
22.
A. L.
Holsteen
,
A. F.
Cihan
, and
M. L.
Brongersma
,
Science
365
,
257
(
2019
).
23.
C.
Jung
,
G.
Kim
,
M.
Jeong
,
J.
Jang
,
Z.
Dong
,
T.
Badloe
,
J. K. W.
Yang
, and
J.
Rho
,
Chem. Rev.
121
,
13013
(
2021
).
24.
F.
Aieta
,
P.
Genevet
,
M. A.
Kats
,
N.
Yu
,
R.
Blanchard
,
Z.
Gaburro
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
12
,
4932
(
2012
).
25.
M. D.
Aiello
,
A. S.
Backer
,
A. J.
Sapon
,
J.
Smits
,
J. D.
Perreault
,
P.
Llull
, and
V. M.
Acosta
,
ACS Photonics
6
,
2432
(
2019
).
26.
J.
Sisler
,
W. T.
Chen
,
A. Y.
Zhu
, and
F.
Capasso
,
APL Photonics
5
,
056107
(
2020
).
27.
W.
Liu
,
Z.
Li
,
H.
Cheng
,
C.
Tang
,
J.
Li
,
S.
Zhang
,
S.
Chen
, and
J.
Tian
,
Adv. Mater.
30
,
1706368
(
2018
).
28.
H.
Lv
,
X.
Lu
,
Y.
Han
,
Z.
Mou
, and
S.
Teng
,
Opt. Lett.
44
,
2518
(
2019
).
29.
S.
Vo
,
D.
Fattal
,
W. V.
Sorin
,
Z.
Peng
,
T.
Tran
,
M.
Fiorentino
, and
R. G.
Beausoleil
,
IEEE Photonics Technol. Lett.
26
,
1375
(
2014
).
30.
Z.
Shi
,
M.
Khorasaninejad
,
Y.-W.
Huang
,
C.
Roques-Carmes
,
A. Y.
Zhu
,
W. T.
Chen
,
V.
Sanjeev
,
Z.-W.
Ding
,
M.
Tamagnone
,
K.
Chaudhary
,
R. C.
Devlin
,
C.-W.
Qiu
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
18
,
2420
(
2018
).
31.
J.
Engelberg
and
U.
Levy
,
Nat. Commun.
11
,
1991
(
2020
).
32.
N.
Mahmood
,
H.
Jeong
,
I.
Kim
,
M. Q.
Mehmood
,
M.
Zubair
,
A.
Akbar
,
M.
Saleem
,
M. S.
Anwar
,
F. A.
Tahir
, and
J.
Rho
,
Nanoscale
11
,
20571
(
2019
).
33.
S.
Colburn
,
A.
Zhan
, and
A.
Majumdar
,
Optica
5
,
825
(
2018
).
34.
A. L.
Holsteen
,
D.
Lin
,
I.
Kauvar
,
G.
Wetzstein
, and
M. L.
Brongersma
,
Nano Lett.
19
,
2267
(
2019
).
35.
T.
Chantakit
,
T.
Chantakit
,
T.
Chantakit
,
C.
Schlickriede
,
B.
Sain
,
F.
Meyer
,
T.
Weiss
,
N.
Chattham
, and
T.
Zentgraf
,
Photonics Res.
8
,
1435
(
2020
).
36.
M.
Faraji-Dana
,
E.
Arbabi
,
A.
Arbabi
,
S. M.
Kamali
,
H.
Kwon
, and
A.
Faraon
,
Nat. Commun.
9
,
4196
(
2018
).
37.
M.
Miyata
,
M.
Nakajima
, and
T.
Hashimoto
,
Opt. Express
28
,
9996
(
2020
).
38.
L.
Li
,
Z.
Liu
,
X.
Ren
,
S.
Wang
,
V.-C.
Su
,
M.-K.
Chen
,
C. H.
Chu
,
H. Y.
Kuo
,
B.
Liu
,
W.
Zang
,
G.
Guo
,
L.
Zhang
,
Z.
Wang
,
S.
Zhu
, and
D. P.
Tsai
,
Science
368
,
1487
(
2020
).
39.
G.-Y.
Lee
,
J.-Y.
Hong
,
S.
Hwang
,
S.
Moon
,
H.
Kang
,
S.
Jeon
,
H.
Kim
,
J.-H.
Jeong
, and
B.
Lee
,
Nat. Commun.
9
,
4562
(
2018
).
40.
Y.-Y.
Xie
,
P.-N.
Ni
,
Q.-H.
Wang
,
Q.
Kan
,
G.
Briere
,
P.-P.
Chen
,
Z.-Z.
Zhao
,
A.
Delga
,
H.-R.
Ren
,
H.-D.
Chen
,
C.
Xu
, and
P.
Genevet
,
Nat. Nanotechnol.
15
,
125
(
2020
).
41.
M.
Plidschun
,
H.
Ren
,
J.
Kim
,
R.
Förster
,
S. A.
Maier
, and
M. A.
Schmidt
,
Light Sci. Appl.
10
,
57
(
2021
).
43.
S.-W.
Moon
,
Y.
Kim
,
G.
Yoon
, and
J.
Rho
,
IScience
23
,
101877
(
2020
).
44.
E.
Maguid
,
I.
Yulevich
,
D.
Veksler
,
V.
Kleiner
,
M. L.
Brongersma
, and
E.
Hasman
,
Science
352
,
1202
(
2016
).
45.
D.
Lee
,
S. Y.
Han
,
Y.
Jeong
,
D. M.
Nguyen
,
G.
Yoon
,
J.
Mun
,
J.
Chae
,
J. H.
Lee
,
J. G.
Ok
,
G. Y.
Jung
,
H. J.
Park
,
K.
Kim
, and
J.
Rho
,
Sci. Rep.
8
,
12393
(
2018
).
46.
A.
Pors
and
S. I.
Bozhevolnyi
,
Opt. Express
21
,
27438
(
2013
).
47.
H.-H.
Hsiao
,
C. H.
Chu
, and
D. P.
Tsai
,
Small Methods
1
,
1600064
(
2017
).
48.
P.
Genevet
,
F.
Capasso
,
F.
Aieta
,
M.
Khorasaninejad
, and
R.
Devlin
,
Optica
4
,
139
(
2017
).
49.
J.
Zhang
,
M.
ElKabbash
,
R.
Wei
,
S. C.
Singh
,
B.
Lam
, and
C.
Guo
,
Light Sci. Appl.
8
,
53
(
2019
).
50.
N.
Yu
,
P.
Genevet
,
M. A.
Kats
,
F.
Aieta
,
J.-P.
Tetienne
,
F.
Capasso
, and
Z.
Gaburro
,
Science
334
,
333
(
2011
).
51.
A.
Pors
,
M. G.
Nielsen
,
R. L.
Eriksen
, and
S. I.
Bozhevolnyi
,
Nano Lett.
13
,
829
(
2013
).
52.
S.
Sun
,
Q.
He
,
S.
Xiao
,
Q.
Xu
,
X.
Li
, and
L.
Zhou
,
Nat. Mater.
11
,
426
(
2012
).
53.
D.
Lin
,
P.
Fan
,
E.
Hasman
, and
M. L.
Brongersma
,
Science
345
,
298
(
2014
).
54.
A. L.
Aden
and
M.
Kerker
,
J. Appl. Phys.
22
,
1242
(
1951
).
55.
J.
Jang
,
H.
Jeong
,
G.
Hu
,
C.-W.
Qiu
,
K. T.
Nam
, and
J.
Rho
,
Adv. Opt. Mater.
7
,
1970016
(
2019
).
56.
W.
Liu
and
Y. S.
Kivshar
,
Opt. Express
26
,
13085
(
2018
).
57.
S.
Shrestha
,
A. C.
Overvig
,
M.
Lu
,
A.
Stein
, and
N.
Yu
,
Light Sci. Appl.
7
,
85
(
2018
).
58.
Y.
Wang
,
Q.
Chen
,
W.
Yang
,
Z.
Ji
,
L.
Jin
,
X.
Ma
,
Q.
Song
,
A.
Boltasseva
,
J.
Han
,
V. M.
Shalaev
, and
S.
Xiao
,
Nat. Commun.
12
,
5560
(
2021
).
59.
M. A.
Ansari
,
I.
Kim
,
D.
Lee
,
M. H.
Waseem
,
M.
Zubair
,
N.
Mahmood
,
T.
Badloe
,
S.
Yerci
,
T.
Tauqeer
,
M. Q.
Mehmood
, and
J.
Rho
,
Laser Photonics Rev.
13
,
1900065
(
2019
).
60.
A.
Ndao
,
L.
Hsu
,
J.
Ha
,
J.-H.
Park
,
C.
Chang-Hasnain
, and
B.
Kanté
,
Nat. Commun.
11
,
3205
(
2020
).
61.
M.
Khorasaninejad
and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
15
,
6709
(
2015
).
62.
M. G.
Moharam
and
T. K.
Gaylord
,
J. Opt. Soc. Am.
71
,
811
(
1981
).
63.
C.
Gigli
,
Q.
Li
,
P.
Chavel
,
G.
Leo
,
M. L.
Brongersma
, and
P.
Lalanne
,
Laser Photonics Rev.
15
,
2000448
(
2021
).
64.
G.
Yoon
and
J.
Rho
,
Comput. Phys. Commun.
264
,
107846
(
2021
).
65.
A. V.
Kildishev
,
A.
Boltasseva
, and
V. M.
Shalaev
,
Science
339
,
1232009
(
2013
).
66.
R. A.
Aoni
,
M.
Rahmani
,
L.
Xu
,
K.
Zangeneh Kamali
,
A.
Komar
,
J.
Yan
,
D.
Neshev
, and
A. E.
Miroshnichenko
,
Sci. Rep.
9
,
6510
(
2019
).
67.
J.
Yi
,
S. N.
Burokur
, and
A.
de Lustrac
,
Opt. Express
23
,
12942
(
2015
).
68.
A.
Arbabi
,
Yu.
Horie
,
M.
Bagheri
, and
A.
Faraon
,
Nat. Nanotechnol.
10
,
937
(
2015
).
69.
J.
Kim
,
Y.
Yang
,
T.
Badloe
,
I.
Kim
,
G.
Yoon
, and
J.
Rho
,
InfoMat
3
,
739
(
2021
).
70.
A.
Arbabi
,
Y.
Horie
,
A. J.
Ball
,
M.
Bagheri
, and
A.
Faraon
,
Nat. Commun.
6
,
7069
(
2015
).
71.
W. T.
Chen
,
A. Y.
Zhu
,
V.
Sanjeev
,
M.
Khorasaninejad
,
Z.
Shi
,
E.
Lee
, and
F.
Capasso
,
Nat. Nanotechnol.
13
,
220
(
2018
).
72.
R. C.
Jones
,
J. Opt. Soc. Am.
31
,
488
(
1941
).
73.
C.
Menzel
,
C.
Rockstuhl
, and
F.
Lederer
,
Phys. Rev. A
82
,
053811
(
2010
).
74.
J. P.
Balthasar Mueller
,
N. A.
Rubin
,
R. C.
Devlin
,
B.
Groever
, and
F.
Capasso
,
Phys. Rev. Lett.
118
,
113901
(
2017
).
75.
H.
Chung
, and
O. D.
Miller
,
Opt. Express
28
,
6945
(
2020
).
76.
M. M. R.
Elsawy
,
A.
Gourdin
,
M.
Binois
,
R.
Duvigneau
,
D.
Felbacq
,
S.
Khadir
,
P.
Genevet
, and
S.
Lanteri
,
ACS Photonics
8
,
2498
(
2021
).
77.
M.
Zhou
,
D.
Liu
,
S. W.
Belling
,
H.
Cheng
,
M. A.
Kats
,
S.
Fan
,
M. L.
Povinelli
, and
Z.
Yu
,
ACS Photonics
8
,
2265
(
2021
).
78.
R. C.
Devlin
,
M.
Khorasaninejad
,
W. T.
Chen
,
J.
Oh
, and
F.
Capasso
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
113
,
10473
(
2016
).
79.
K.
Koshelev
,
M.
Ali Mohammad
,
T.
Fito
,
K. L.
Westra
,
S. K.
Dew
, and
M.
Stepanova
,
J. Vac. Sci. Technol. B
29
,
06F306
(
2011
).
80.
C.
Zhang
,
S.
Divitt
,
Q.
Fan
,
W.
Zhu
,
A.
Agrawal
,
Y.
Lu
,
T.
Xu
, and
H. J.
Lezec
,
Light Sci. Appl.
9
,
55
(
2020
).
81.
M.
Khorasaninejad
,
W. T.
Chen
,
R. C.
Devlin
,
J.
Oh
,
A. Y.
Zhu
, and
F.
Capasso
,
Science
352
,
1190
(
2016
).
82.
M.
Khorasaninejad
,
Z.
Shi
,
A. Y.
Zhu
,
W. T.
Chen
,
V.
Sanjeev
,
A.
Zaidi
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
17
,
1819
(
2017
).
83.
Z.
Li
,
P.
Lin
,
Y.-W.
Huang
,
J.-S.
Park
,
W. T.
Chen
,
Z.
Shi
,
C.-W.
Qiu
,
J.-X.
Cheng
, and
F.
Capasso
,
Sci. Adv.
7
,
eabe4458
(
2021
).
84.
Y.
Hu
,
X.
Ou
,
T.
Zeng
,
J.
Lai
,
J.
Zhang
,
X.
Li
,
X.
Luo
,
L.
Li
,
F.
Fan
, and
H.
Duan
,
Nano Lett.
21
,
4554
(
2021
).
85.
R. J.
Lin
,
V.-C.
Su
,
S.
Wang
,
M. K.
Chen
,
T. L.
Chung
,
Yu. H.
Chen
,
H. Yu.
Kuo
,
J.-W.
Chen
,
J.
Chen
,
Yi.-T.
Huang
,
J.-H.
Wang
,
C. H.
Chu
,
P. C.
Wu
,
T.
Li
,
Z.
Wang
,
S.
Zhu
, and
D. P.
Tsai
,
Nat. Nanotechnol.
14
,
227
(
2019
).
86.
S.
Wang
,
P. C.
Wu
,
V.-C.
Su
,
Y.-C.
Lai
,
M.-K.
Chen
,
H. Yu.
Kuo
,
B. H.
Chen
,
Yu. H.
Chen
,
T.-T.
Huang
,
J.-H.
Wang
,
R.-M.
Lin
,
C.-H.
Kuan
,
T.
Li
,
Z.
Wang
,
S.
Zhu
, and
D. P.
Tsai
,
Nat. Nanotechnol.
13
,
227
(
2018
).
87.
B. H.
Chen
,
P. C.
Wu
,
V.-C.
Su
,
Yi.-C.
Lai
,
C. H.
Chu
,
I. C.
Lee
,
J.-W.
Chen
,
Y. H.
Chen
,
Y.-C.
Lan
,
C.-H.
Kuan
, and
D. P.
Tsai
,
Nano Lett.
17
,
6345
(
2017
).
88.
M.-H.
Chen
,
W.-N.
Chou
,
V.-C.
Su
,
C.-H.
Kuan
, and
H. Y.
Lin
,
Sci. Rep.
11
,
6500
(
2021
).
89.
Y.
Yang
,
G.
Yoon
,
S.
Park
,
S. D.
Namgung
,
T.
Badloe
,
K. T.
Nam
, and
J.
Rho
,
Adv. Mater.
33
,
2005893
(
2021
).
90.
H.
Pahlevaninezhad
,
M.
Khorasaninejad
,
Y.-W.
Huang
,
Z.
Shi
,
L. P.
Hariri
,
D. C.
Adams
,
V.
Ding
,
A.
Zhu
,
C.-W.
Qiu
,
F.
Capasso
, and
M. J.
Suter
,
Nat. Photonics
12
,
540
(
2018
).
91.
I.
Kim
,
D.
Lee
, and
J.
Rho
,
J. Visualized Exp.
163
,
e61334
(
2020
).
92.
K.
Kim
,
G.
Yoon
,
S.
Baek
,
J.
Rho
, and
H.
Lee
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
26109
(
2019
).
93.
G.
Yoon
,
K.
Kim
,
D.
Huh
,
H.
Lee
, and
J.
Rho
,
Nat. Commun.
11
,
2268
(
2020
).
94.
G.
Yoon
,
K.
Kim
,
S.-U.
Kim
,
S.
Han
,
H.
Lee
, and
J.
Rho
,
ACS Nano
15
,
698
(
2021
).
95.
D. K.
Oh
,
T.
Lee
,
B.
Ko
,
T.
Badloe
,
J. G.
Ok
, and
J.
Rho
,
Front. Optoelectron.
14
,
229
(
2021
).
96.
T.
Higashihara
and
M.
Ueda
,
Macromolecules
48
,
1915
(
2015
).
97.
J.
Kim
,
D. K.
Oh
,
H.
Kim
,
G.
Yoon
,
C.
Jung
,
J. K.
Kim
,
T.
Badloe
,
S.
Kim
,
Y.
Yang
,
J.
Lee
,
B.
Ko
,
J. G.
Ok
, and
J.
Rho
, arXiv:2109.01141 (2021).
98.
J.-S.
Park
,
S.
Zhang
,
A.
She
,
W. T.
Chen
,
P.
Lin
,
K. M. A.
Yousef
,
J.-X.
Cheng
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
19
,
8673
(
2019
).
99.
E.
Arbabi
,
J.
Li
,
R. J.
Hutchins
,
S. M.
Kamali
,
A.
Arbabi
,
Yu.
Horie
,
P.
Van Dorpe
,
V.
Gradinaru
,
D. A.
Wagenaar
, and
A.
Faraon
,
Nano Lett.
18
,
4943
(
2018
).
100.
C.
Schlickriede
,
N.
Waterman
,
B.
Reineke
,
P.
Georgi
,
G.
Li
,
S.
Zhang
, and
T.
Zentgraf
,
Adv. Mater.
30
,
1703843
(
2018
).
101.
C.
Schlickriede
,
S. S.
Kruk
,
L.
Wang
,
B.
Sain
,
Y.
Kivshar
, and
T.
Zentgraf
,
Nano Lett.
20
,
4370
(
2020
).
102.
A.
Arbabi
,
E.
Arbabi
,
S. M.
Kamali
,
Y.
Horie
,
S.
Han
, and
A.
Faraon
,
Nat. Commun.
7
,
13682
(
2016
).
103.
D. A.
Buralli
and
G. M.
Morris
,
Appl. Opt.
28
,
3950
(
1989
).
104.
B.
Groever
,
W. T.
Chen
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
17
,
4902
(
2017
).
105.
M. Y.
Shalaginov
,
S.
An
,
F.
Yang
,
P.
Su
,
D.
Lyzwa
,
A. M.
Agarwal
,
H.
Zhang
,
J.
Hu
, and
T.
Gu
,
Nano Lett.
20
,
7429
(
2020
).
106.
O.
Avayu
,
E.
Almeida
,
Y.
Prior
, and
T.
Ellenbogen
,
Nat. Commun.
8
,
14992
(
2017
).
107.
Y.
Zhou
,
I. I.
Kravchenko
,
H.
Wang
,
J. R.
Nolen
,
G.
Gu
, and
J.
Valentine
,
Nano Lett.
18
,
7529
(
2018
).
108.
W. T.
Chen
,
A. Y.
Zhu
, and
F.
Capasso
,
Nat. Rev. Mater.
5
,
604
(
2020
).
109.
S.
Wang
,
P. C.
Wu
,
V.-C.
Su
,
Y.-C.
Lai
,
C.
Hung Chu
,
J.-W.
Chen
,
S.-H.
Lu
,
J.
Chen
,
B.
Xu
,
C.-H.
Kuan
,
T.
Li
,
S.
Zhu
, and
D. P.
Tsai
,
Nat. Commun.
8
,
187
(
2017
).
110.
W. T.
Chen
,
A. Y.
Zhu
,
J.
Sisler
,
Z.
Bharwani
, and
F.
Capasso
,
Nat. Commun.
10
,
355
(
2019
).
111.
E.
Abbe
,
Arch. Mikrosk. Anat.
9
,
413
(
1873
).
112.
W. T.
Chen
,
A. Y.
Zhu
,
M.
Khorasaninejad
,
Z.
Shi
,
V.
Sanjeev
, and
F.
Capasso
,
Nano Lett.
17
,
3188
(
2017
).
113.
H.
Liang
,
Q.
Lin
,
X.
Xie
,
Q.
Sun
,
Y.
Wang
,
L.
Zhou
,
L.
Liu
,
X.
Yu
,
J.
Zhou
,
T. F.
Krauss
, and
J.
Li
,
Nano Lett.
18
,
4460
(
2018
).
114.
R.
Paniagua-Domínguez
,
Y. F.
Yu
,
E.
Khaidarov
,
S.
Choi
,
V.
Leong
,
R. M.
Bakker
,
X.
Liang
,
Y. H.
Fu
,
V.
Valuckas
,
L. A.
Krivitsky
, and
A. I.
Kuznetsov
,
Nano Lett.
18
,
2124
(
2018
).
115.
G.
Yuan
,
K. S.
Rogers
,
E. T. F.
Rogers
, and
N. I.
Zheludev
,
Phys. Rev. Appl.
11
,
064016
(
2019
).
116.
D.
Tang
,
C.
Wang
,
Z.
Zhao
,
Y.
Wang
,
M.
Pu
,
X.
Li
,
P.
Gao
, and
X.
Luo
,
Laser Photonics Rev.
9
,
713
(
2015
).
117.
T.
Badloe
,
J.
Lee
,
J.
Seong
, and
J.
Rho
,
Adv. Photonics Res.
2
,
2000205
(
2021
).
118.
C.-W.
Lee
,
H. J.
Choi
, and
H.
Jeong
,
Nano Convergence
7
,
3
(
2020
).
119.
I.
Kim
,
R. J.
Martins
,
J.
Jang
,
T.
Badloe
,
S.
Khadir
,
H.-Y.
Jung
,
H.
Kim
,
J.
Kim
,
P.
Genevet
, and
J.
Rho
,
Nat. Nanotechnol.
16
,
508
(
2021
).
120.
K.
Chen
,
Y.
Feng
,
F.
Monticone
,
J.
Zhao
,
B.
Zhu
,
T.
Jiang
,
L.
Zhang
,
Y.
Kim
,
X.
Ding
,
S.
Zhang
,
A.
Alù
, and
C.-W.
Qiu
,
Adv. Mater.
29
,
1606422
(
2017
).
121.
A.
She
,
S.
Zhang
,
S.
Shian
,
D. R.
Clarke
, and
F.
Capasso
,
Sci. Adv.
4
,
eaap9957
(
2018
).
122.
T.
Roy
,
S.
Zhang
,
Il. W.
Jung
,
M.
Troccoli
,
F.
Capasso
, and
D.
Lopez
,
APL Photonics
3
,
021302
(
2018
).
123.
G. K.
Shirmanesh
,
R.
Sokhoyan
,
P. C.
Wu
, and
H. A.
Atwater
,
ACS Nano
14
,
6912
(
2020
).
124.
C.-Y.
Fan
,
C.-Y.
Fan
,
T.-J.
Chuang
,
K.-H.
Wu
,
G.-D. J.
Su
, and
G.-D. J.
Su
,
Opt. Express
28
,
10609
(
2020
).
125.
A.
Afridi
,
J.
Canet-Ferrer
,
L.
Philippet
,
J.
Osmond
,
P.
Berto
, and
R.
Quidant
,
ACS Photonics
5
,
4497
(
2018
).
126.
Y.
Wei
,
Y.
Wang
,
X.
Feng
,
S.
Xiao
,
Z.
Wang
,
T.
Hu
,
M.
Hu
,
J.
Song
,
M.
Wegener
,
M.
Zhao
,
J.
Xia
, and
Z.
Yang
,
Adv. Opt. Mater.
8
,
2000142
(
2020
).
127.
M.
Bosch
,
M. R.
Shcherbakov
,
K.
Won
,
H.-S.
Lee
,
Y.
Kim
, and
G.
Shvets
,
Nano Lett.
21
,
3849
(
2021
).
128.
S.
Zhou
,
Z.
Shen
,
Z.
Shen
,
X.
Li
,
S.
Ge
,
Y.
Lu
, and
W.
Hu
,
Opt. Lett.
45
,
4324
(
2020
).
129.
T.
Badloe
,
I.
Kim
,
Y.
Kim
,
J.
Kim
, and
J.
Rho
,
Adv. Sci.
8
,
2102646
(
2021
).
130.
Z.
Zhang
,
Z.
Zhang
,
X.
Qi
,
X.
Qi
,
J.
Zhang
,
C.
Guo
, and
Z.
Zhu
,
Opt. Express
28
,
28101
(
2020
).
131.
N.
Ullah
,
W.
Liu
,
G.
Wang
,
G.
Wang
,
Z.
Wang
,
A. U. R.
Khalid
,
B.
Hu
,
J.
Liu
, and
Y.
Zhang
,
Opt. Express
28
,
2789
(
2020
).
132.
S.
Park
,
G.
Lee
,
B.
Park
,
Y.
Seo
,
C.
bin Park
,
Y. T.
Chun
,
C.
Joo
,
J.
Rho
,
J. M.
Kim
,
J.
Hone
, and
S. C.
Jun
,
Light Sci. Appl.
9
,
98
(
2020
).
133.
P. P.
Iyer
,
R. A.
DeCrescent
,
T.
Lewi
,
N.
Antonellis
, and
J. A.
Schuller
,
Phys. Rev. Appl.
10
,
044029
(
2018
).
134.
K.
Chaudhary
,
M.
Tamagnone
,
X.
Yin
,
C. M.
Spägele
,
S. L.
Oscurato
,
J.
Li
,
C.
Persch
,
R.
Li
,
N. A.
Rubin
,
L. A.
Jauregui
,
K.
Watanabe
,
T.
Taniguchi
,
P.
Kim
,
M.
Wuttig
,
J. H.
Edgar
,
A.
Ambrosio
, and
F.
Capasso
,
Nat. Commun.
10
,
4487
(
2019
).
135.
W.
Bai
,
P.
Yang
,
J.
Huang
,
D.
Chen
,
J.
Zhang
,
Z.
Zhang
,
J.
Yang
, and
B.
Xu
,
Sci. Rep.
9
,
5368
(
2019
).
136.
Y.
Kim
,
P. C.
Wu
,
R.
Sokhoyan
,
K.
Mauser
,
R.
Glaudell
,
G.
Kafaie Shirmanesh
, and
H. A.
Atwater
,
Nano Lett.
19
,
3961
(
2019
).
137.
S.
Zhou
,
Y.
Wu
,
S.
Chen
,
S.
Liao
,
H.
Zhang
,
C.
Xie
, and
M.
Chan
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
53
,
204001
(
2020
).
138.
M. Y.
Shalaginov
,
S.
An
,
Y.
Zhang
,
F.
Yang
,
P.
Su
,
V.
Liberman
,
J. B.
Chou
,
C. M.
Roberts
,
M.
Kang
,
C.
Rios
,
Q.
Du
,
C.
Fowler
,
A.
Agarwal
,
K. A.
Richardson
,
C.
Rivero-Baleine
,
H.
Zhang
,
J.
Hu
, and
T.
Gu
,
Nat. Commun.
12
,
1225
(
2021
).
139.
140.
Y.
Luo
,
C. H.
Chu
,
S.
Vyas
,
H. Y.
Kuo
,
Y. H.
Chia
,
M. K.
Chen
,
X.
Shi
,
T.
Tanaka
,
H.
Misawa
,
Y.-Y.
Huang
, and
D. P.
Tsai
,
Nano Lett.
21
,
5133
(
2021
).
141.
E.
Arbabi
,
A.
Arbabi
,
S. M.
Kamali
,
Yu.
Horie
,
M.
Faraji-Dana
, and
A.
Faraon
,
Nat. Commun.
9
,
812
(
2018
).
142.
C.
Meng
,
P. C. V.
Thrane
,
F.
Ding
,
J.
Gjessing
,
M.
Thomaschewski
,
C.
Wu
,
C.
Dirdal
, and
S. I.
Bozhevolnyi
,
Sci. Adv.
7
,
eabg5639
(
2021
).
143.
S.
Wei
,
G.
Cao
,
H.
Lin
,
X.
Yuan
,
M.
Somekh
, and
B.
Jia
,
ACS Nano
15
,
4769
(
2021
).
144.
Y.
Che
,
X.
Wang
,
Q.
Song
,
Y.
Zhu
, and
S.
Xiao
,
Nanophotonics
9
,
4407
(
2020
).
145.
Y.
Wang
,
P.
Landreman
,
D.
Schoen
,
K.
Okabe
,
A.
Marshall
,
U.
Celano
,
H.-S. P.
Wong
,
J.
Park
, and
M. L.
Brongersma
,
Nat. Nanotechnol.
16
,
667
(
2021
).
146.
Y.
Zhang
,
C.
Fowler
,
J.
Liang
,
B.
Azhar
,
M. Y.
Shalaginov
,
S.
Deckoff-Jones
,
S.
An
,
J. B.
Chou
,
C. M.
Roberts
,
V.
Liberman
,
M.
Kang
,
C.
Ríos
,
K. A.
Richardson
,
C.
Rivero-Baleine
,
T.
Gu
,
H.
Zhang
, and
J.
Hu
,
Nat. Nanotechnol.
16
,
661
(
2021
).
147.
S.
Chen
,
Z.
Liu
,
H.
Du
,
C.
Tang
,
C.-Y.
Ji
,
B.
Quan
,
R.
Pan
,
L.
Yang
,
X.
Li
,
C.
Gu
,
X.
Zhang
,
Y.
Yao
,
J.
Li
,
N. X.
Fang
, and
J.
Li
,
Nat. Commun.
12
,
1299
(
2021
).
148.
S.-Q.
Li
,
X.
Xu
,
R. M.
Veetil
,
V.
Valuckas
,
R.
Paniagua-Domínguez
, and
A. I.
Kuznetsov
,
Science
364
,
1087
(
2019
).
149.
Y.
Jin
,
J.
Liang
,
S.
Wu
,
Y.
Zhang
,
L.
Zhou
,
Q.
Wang
,
H.
Liu
, and
J.
Zhu
,
Adv. Mater.
32
,
2000058
(
2020
).
150.
V.-C.
Su
,
C. H.
Chu
,
G.
Sun
, and
D. P.
Tsai
,
Opt. Express
26
,
13148
(
2018
).
151.
G.
Yoon
,
T.
Tanaka
,
T.
Zentgraf
, and
J.
Rho
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
54
,
383002
(
2021
).
152.
D. K.
Oh
,
H.
Jeong
,
J.
Kim
,
Y.
Kim
,
I.
Kim
,
J. G.
Ok
, and
J.
Rho
,
J. Mech. Sci. Technol.
35
,
837
(
2021
).
153.
G.
Yoon
,
I.
Kim
,
S.
So
,
J.
Mun
,
M.
Kim
, and
J.
Rho
,
Sci. Rep.
7
,
6668
(
2017
).
154.
G.
Yoon
,
I.
Kim
, and
J.
Rho
,
Microelectron. Eng.
163
,
7
(
2016
).
155.
H.
Kwon
,
D.
Sounas
,
A.
Cordaro
,
A.
Polman
, and
A.
Alù
,
Phys. Rev. Lett.
121
,
173004
(
2018
).
156.
A. C.
Overvig
,
S. C.
Malek
, and
N.
Yu
,
Phys. Rev. Lett.
125
,
017402
(
2020
).
157.
S.
So
,
T.
Badloe
,
J.
Noh
,
J.
Bravo-Abad
, and
J.
Rho
,
Nanophotonics
9
,
1041
(
2020
).
158.
S.
So
,
D.
Lee
,
T.
Badloe
, and
J.
Rho
,
Opt. Mater. Express
11
,
1863
(
2021
).
You do not currently have access to this content.