Chiral propagation of plasmons due to competing anisotropies in a twisted photonic heterostructure
本研究利用扭曲各向异性二维材料与衬底的结构，借助各向异性相互作用的竞争实现等离激元极化激元的手性传播，通过栅压和扭角精准调控，为可调谐纳米光子学及高性能片上光学器件提供新途径。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall
Anisotropic splitting of intersubband spin plasmons in quantum wells with bulk and structural inversion asymmetry
在半导体异质结构中，体和结构反转不对称性和自旋轨道耦合诱导了价和导子带的k依赖自旋分裂，这可以被视为由动量依赖的晶体磁场引起的。本文研究了这些有效磁场对非对称n型GaAs/AlGaAs量子阱中子带间自旋动力学的影响。我们用线性响应理论计算了子带间自旋等离子体激元的色散。所谓的D 'yakonov-Perel'退相干机制对于集体子带间激发是不活跃的，即，晶体磁场不会导致自旋等离子体激元的退相干。相反，我们预测，在子带间自旋动力学的体和结构反转不对称的主要签名是一个三倍，各向异性分裂的自旋等离子体色散。指出了多体效应的重要性，讨论了用非弹性光散射进行实验观测的条件。
2003-07-05 cond-mat.mes-hall
Nonlocal electrodynamics of two-dimensional anisotropic magneto-plasmons
Aeronautics Institute of Technology（航空技术学院）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Universidade Federal do Ceará（塞阿拉联邦大学）；University of Antwerp（安特卫普大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（南丹麦大学丹麦高等研究院）；Universidade do Minho（米尼奥大学）
本文提出基于Madelung形式的非局部流体动力学模型，用于研究各向异性材料中磁等离子体的色散关系和非局部光学电导，揭示了非局部和量子效应在抑制双曲表面等离子体极化子中的关键作用。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall
Plasmonic nanocrystals with complex shapes for photocatalysis and growth: Contrasting anisotropic hot-electron generation with the photothermal effect
在等离子体激元学中，特别是在等离子体激元光化学中，热电子产生的效应是一个令人兴奋的现象，推动了新的基础和应用研究。然而，获得热电子状态的微观描述是一个具有挑战性的问题，限制了我们利用这些激发载流子设计高效纳米天线的能力。本文针对这一局限性，研究了控制等离子体表面局部光化学的物理动力学参数的空间分布。我们发现，在具有复杂形状的小等离子体纳米晶体中，高能电子和空穴的产生具有强烈的位置依赖性和各向异性，而整个表面的光温几乎是均匀的。我们的形式主义包括三种机制的激发载流子的产生：德鲁德过程，表面辅助产生的热电子在sp-带，和带间d-空穴的激发。我们的计算表明，热载流子产生源于这些机制反映了内部结构的热点在纳米晶体具有复杂的形状。高能载流子的注入和表面光温的增加是等离子体纳米结构表面上的光催化和光生长过程的驱动力。因此，开发一个一致的微观理论，这样的过程是必要的设计高效的纳米天线的光催化应用。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Modeling Anisotropic Plasmon Excitations in Self-Assembled Fullerenes
库仑耦合球形二维电子气（S2 DEG）中的等离子体激元激发揭示了一个有趣的现象，即角动量量子数L与球心相对于量子化轴的位移矢量之间的关系.具体而言，等离子体激元模式的三个S2DEG束内已获得的随机相位近似（RPA）。详细研究了球间库仑相互作用矩阵元及其对称性。丛的情况给出了库仑相互作用依赖于轨道角动量量子数L及其投影M的方式的充分图像。我们的结论是，与量子化轴成45 °角排列的S2DEG之间的相互作用与沿着和垂直于量子化轴的相互作用相比是可以忽略的，它们本身彼此不相等。因此，等离子体激元激发频率揭示了一个有趣的取向各向异性耦合到外部电磁场探测的电荷密度振荡。我们的空间相关性的结果可以通过实验观察。在这方面，已经有一些实验报告指出了纳米颗粒的类似效应
2014-02-14 cond-mat.mes-hall
Anisotropic plasmon-coupling dimerization of a pair of spherical electron gases
我们发现了一对库仑耦合的非同心球形二维电子气（S2DEG）的等离子体激元激发的新特征。我们的研究结果表明，等离子体激元激发等离子体依赖于相对于外部电磁探测场的取向。球间库仑相互作用的各向异性的起源是由于电子在激发态中的静电耦合的方向不对称性，该方向不对称性取决于角动量量子数L及其在作为探测E场方向的量子化轴上的投影M。我们证明了各向异性的层间库仑耦合在空间和目前的半解析结果在随机相位近似垂直和平行于量子化轴。对于具有有限轨道或自旋角动量的光的入射，从一个球体上的感生振荡电偶极子产生的磁场可以以取决于与探测E场平行或垂直的方向的方式耦合到另一球体上的感生磁偶极子。通过采用圆偏振光或螺旋光束入射，预期来自等离子体激元空间相关性的这种效应在实验上可观察到。当能带相距很远时，S2DEG可以作为富勒烯和金属二聚体的简单模型。
2014-02-01 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmon-enhanced birefringence in ribbon array of anisotropic 2D materials
本文研究了二维各向异性材料在带状阵列结构中的远场散射特性。我们的研究揭示了等离子体增强的线性双折射在这些超颖表面，线偏振入射光可以被散射成其正交偏振或被转换成圆偏振光。我们发现通过调节工作频率或材料的各向异性，散射光的振幅和相位都有很宽的调制，并建立模型来解释观察到的散射行为。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hyperbolic plasmons in massive tilted 2D Dirac materials
我们探讨了大质量各向异性倾斜狄拉克系统中表面电磁模式传播类型的拓扑转变。倾斜和质量的存在引起了一个间接的带隙，强烈修改的联合态密度相比，无带隙系统。新的van Hove奇点出现，带内和带间跃迁之间的相互作用导致各向异性的光学电导率，虚部在正交方向上获得相反的符号，打开了等离子体双曲线传播的可能性。从色散关系中获得的等频线和低等离子体激元损失表明，只有当倾斜和质量共存时，才能实现纯各向异性准椭圆和定义明确的，高度定向的双曲模式之间的过渡。在太赫兹制度的微调表明，这可能是有用的，作为一个动态探测器的并发倾斜和质量的狄拉克材料。
2022-01-30 cond-mat.mes-hall
Anisotropic plasmons, excitons and electron energy loss spectroscopy of phosphorene
本文基于从头算含时密度泛函理论研究了磷分子单层膜的各向异性电子能量损失谱。与黑磷类似，未掺杂的单层磷烯的EELS的特征在于在带隙附近的能量的各向异性激子峰，以及更高能量的带间等离子体峰。在掺杂时，对于带隙内的能量，也出现额外的带内等离子体激元峰。与其他二维系统类似，带内等离子体激元峰在长波极限下以$ω_{\rm pl} \propto \sqrt{q}$的形式在Z字形和扶手椅方向上分散，并且随着波矢的增大而偏离。长波长等离子体激元带内色散的各向异性被发现是成反比的有效质量比的平方根：$ω_{\rm pl}(q \hat{y})/ω_{\rm pl}(q \hat{x}) = \sqrt{m_x/m_y}$。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical polarization and plasmons in a two-dimensional system with merging Dirac points
研究了各向异性二维系统中两个Dirac点合并的量子相变过程中的动力学极化和集体激发.在有限的动量，频率和化学势的单圈极化函数的分析结果。然后在无规相位近似下分析了等离子体激元色散在相变中的演化。我们推导了无阻尼各向异性集体模的长波长色散的解析表达式，发现它在临界合并点处是平滑演化的。详细探讨了范霍夫奇异性对等离子体激元激发的影响。
2016-02-29 cond-mat.mes-hall
Anisotropic Acoustic Plasmons in Black Phosphorus
最近，已经证明石墨烯/电介质/金属配置可以支持声学等离子体激元，其表现出比常规石墨烯等离子体激元高一个数量级的极端等离子体激元约束。在这里，我们调查声等离子体支持在一个单层和多层的黑磷（BP）放置在几个纳米以上的导电板。在存在导电板的情况下，扶手椅方向的声学等离子体激元色散被发现在中红外和远红外区域表现出特征线性标度，而在长波长极限和近红外区域则大大偏离。对于Z字形方向，由于相对较紧的等离子体激元约束，这种缩放行为不明显。此外，我们展示了一种新的设计的声学等离子体共振器，表现出更高的等离子体限制和共振效率比BP带状谐振器在中红外和更长的波长制度。理论框架和新的谐振器设计研究提供了一个实用的路线，对BP中的声学等离子体激元的实验验证，并开辟了可能性，开发新的等离子体激元和光电子器件，可以利用其强大的面内各向异性和厚度依赖的带隙。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficient orbital angular momentum transfer between plasmons and free electrons
自由电子可有效地吸收或发射在薄导体中激发的等离子体激元，从而在透射电子光谱中产生由等离子体激元能量的倍数分离的多个能量峰。当等离子体是手性的时，这也可以引起轨道角动量（OAM）的转移。在这里，我们表明，大量的OAM可以有效地转移之间的手性等离子体支持的薄膜和自由电子穿越it.Under现实的条件下，我们的预测模拟揭示了有效的吸收$\ell\gg1$手性等离子体的涡度$m\gg1$，导致OAM转移$\ell m\hbar\gg\hbar$。我们的工作支持使用外部照明薄膜作为产生高涡度电子的一种方式来维持手性等离子体激元，导致与沿方位角方向的运动相关的动能的一个非常大的部分，垂直于入射光束。
2018-05-30 cond-mat.mes-hall
Hybridized Plasmons in 2D Nanoslits: From Graphene to Anisotropic 2D Materials
复杂纳米结构中的等离子体激元耦合和杂交构成了在纳米尺度上控制光的肥沃操场。在这里，我们提出了一个半解析模型来描述沿二维纳米狭缝引导的混合等离子体激元模式的出现。特别是，我们发现两个新的耦合等离子体共振所产生的对称和反对称杂交的边缘等离子体的组成半片。这些引起的反键和键合模式，躺在上面和下面的裸边等离子体激元的能量。我们的处理是特别通用的，能够考虑任意宽度的狭缝，并且无论2D导电材料如何（例如，掺杂的石墨烯、2D过渡金属二硫属化物或磷烯）。我们推导了二维纳米狭缝的混合模式的色散关系以及相应的感应电势和电场分布。我们还讨论了一个2D狭缝的等离子体光谱与一个从它的互补结构，即一个带。最后，考虑了由各向异性2D材料制成的纳米狭缝的情况。针对黑磷（这是高度各向异性），我们研究了其沿两个主晶轴的等离子体光谱的特点。我们的研究结果为复杂的2D纳米结构中等离子体激元的相互作用提供了见解，从而扩展了2D材料中等离子体激元共振的当前工具包，并为未来基于原子薄等离子体激元的紧凑型设备的出现铺平了道路。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Anisotropic hybrid excitation modes in monolayer and double-layer phosphorene on polar substrates
研究了位于SiO2、h-BN和Al 2 O3等极性基底上的单层和双层磷烯体系中各向异性杂化等离子体激元-SO声子色散关系。我们利用RPA中的动态介电函数，考虑电子-电子相互作用和基底SO声子通过Frohlich相互作用产生的长程电场，计算了这些混合模。在长波长范围内，我们得到了混合等离子体激元-SO声子色散关系的解析表达式，它代表了这些模式的行为，类似于从损耗函数得到的模式。我们的结果表明，在等离子体SO声子模式的各向异性很强，而他们更强的沿轻质量方向在我们的异质结构。此外，我们还发现衬底的类型对耦合模的色散关系有很大的影响。此外，通过调节极性衬底上双层磷烯中层间的错位和分离，我们可以设计混合模式。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall
Plasmon spectrum of two-dimensional electron systems with Rashba spin-orbit interaction
在无规相位近似下，研究了具有Rashba自旋轨道相互作用（RSOI）的单量子阱和双量子阱结构中二维电子气（2DEG）的介电函数和等离子体激元模. RSOI将2DEG的每个抛物线能子带分裂成两个非抛物线自旋分支，并影响2DEG的电子多体关联和介电性质。RSOI对单量子阱中2DEG等离子体激元谱的影响主要表现在三个方面：1）由于能带变形导致的总频率降低; 2）自旋分裂能带导致的微弱频率振荡; 3）由于分支间单粒子激发谱的出现而导致的朗道阻尼增强。在双量子阱中，光等离子体激元模的上述效应增强，而声等离子体激元模的上述效应减弱。
2005-10-10 cond-mat.mes-hall
Plasmon in Nonsymmorphic Dirac semimetals
在随机相位近似下，研究了库仑相互作用下二维非对称狄拉克半金属的集体电荷密度模（等离子体）。在不失一般性的情况下，我们考虑二维正方形晶格中的系统，基于Young和Kane最初预测的模型（https：//doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.126803），其中非相互作用的带结构由三个带接触点组成，在其附近电子态遵循Dirac方程。这些狄拉克节点中的两个，在动量点$X_1$和$X_2$处，是各向异性的，即，在不同的方向上以不同的速度分散，而在$M$的第三狄拉克点是各向同性的。有趣的是，我们发现，这三个狄拉克节点的系统持有一个单一的低能量等离子体激元模式，在其粒子-空穴间隙，分散在各向同性的方式，在这种情况下，当节点在$X_1$和$X_2$是相关的对称性，我们进一步显示在一个长波长近似。我们还讨论了可能的扰动，可以引起各向异性等离子体激元色散的影响。我们的研究结果表明，与石墨烯相似，这种非对称半金属的等离子体激元模式是高度可调的，并有希望用于可能的应用。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Pumping electrons in graphene to the $\mathbf{M}$-point in the Brillouin zone: The emergence of anisotropic plasmons
我们考虑在非平衡的情况下，从石墨烯的价带的电子被泵浦到状态的布里渊区周围的$\mathbf{M}$ -点由高强度的紫外电磁场的等离子体激元的存在。产生的不平衡电子气随后被不同频率的弱电磁场探测。我们表明，该系统的光学性质和等离子体激元的色散是强烈的各向异性，这取决于泵浦辐射的性质：它的强度，偏振，和频率。这种各向异性的根源在于布里渊区中特定点周围的电子色散关系的鞍状性质。据发现，尽管强各向异性，等离子体激元的色散标度与波数的平方根，但其特征在于有效的费米能量，这取决于泵浦辐射的属性。我们的计算超越了通常的狄拉克锥近似考虑到完整的能带结构的石墨烯。这是讨论布里渊区$\mathbf{M}$点等离子体激元的必要条件。
2016-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Plasmonic detection of Rashba spin-orbit coupling in monolayer transition-metal dichalcogenides
该研究提出利用等离激元作为非侵入性光谱手段，通过计算动态介电函数和电子能量损失函数，精确量化单层过渡金属硫族化物中 Rashba 自旋轨道耦合的强度。
2025-10-13 cond-mat.mes-hall
Collective modes in anisotropic double layer systems
我们研究了各向异性双层系统中的集体模。为此，我们推导出一个零$T$动态极化函数的导体抛物面色散。在此之后，我们证明了等离子体激元模式的相对取向，掺杂和系统各向异性的依赖。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall
Magnon-Plasmon Hybridization Mediated by Spin-Orbit Interaction in Magnetic Materials
本研究提出磁性材料中自旋轨道相互作用介导的磁振子-等离激元耦合杂化机制，阐明耦合强度可由磁场调控，反铁磁系统因亚晶格内自旋动力学增强耦合，二维磁性系统是理想研究平台。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall
Mechanism of hydrogen adsorption on gold nanoparticles and charge transfer probed by anisotropic surface plasmon resonance
通过在纳米颗粒中使用局部表面等离子体共振（LSPR），研究了氢在尺寸为10 nm量级的金纳米颗粒（NPs）上的吸附。通过在玻璃基板上倾斜角沉积获得的Au纳米颗粒形成的样品，由于依赖于光的偏振的两种不同的等离子体共振而显示出强烈的光学二向色性。这确保了使用透射各向异性光谱，一种灵敏的衍生光学技术，其允许在H吸附时测量小至0.02 nm的LSPR位移，这是常规等离子体方法无法获得的。测得的信号与纳米颗粒的面积成比例，这表明H原子在其小平面上扩散。从Au到H的负电荷转移被清楚地证明
2018-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Complete 72-Parametric Classification of New and Old Kinds of Surface Plasmon Waves
我们提出了一个一般的和完整的分类所有可能的新的和旧的种类的表面等离子体波，可以在任意的线性，局部双各向异性介质，包括四次超材料的边界处传播。对于任意频率，波长，传播方向，穿透深度和领域的建议的表面等离子体波，我们发现的色散条件，并确定了72参数类的介质，支持一个特定的表面等离子体。每一类的成员是一对没有磁电耦合的各向异性材料。
2018-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tetra-hyperbolic and tri-hyperbolic optical phases in anisotropic metamaterials without magnetoelectric coupling due to hybridization of plasmonic and magnetic Bloch high-k polaritons
在本文中，我们揭示了在没有磁电耦合的各向异性超材料中形成三-和四-双曲相的物理机制，并描述了由于等离子体和磁布洛赫高k极化激元的杂交而产生的双曲色散中的反交叉分裂现象。这大大加深了对高k极化激元和k空间中光学等频面拓扑结构的理解，并将在光学纳米分辨率成像和发射率和方向性控制中找到应用。为了实现这一点，我们开发了一系列新的技术的理论光学的双各向异性材料，包括二次折射率算子方法，适合于研究高k极化激元与有限折射率和显式表达式的特征矩阵在一般的双各向异性介质。本文介绍了各向异性均匀介质的电磁响应的空间分层方法，分析了其下伏的布洛赫波。我们相信，这里开发的形式主义可以为研究人员在各向异性和双各向异性介质的理论光学领域的未来有用。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Valley Plasmonics in the Dichalcogenides
在dichalcogenides等离子体激元激发丰富的现象学分析作为掺杂的功能。采用从头算模型，考虑材料-真实库仑相互作用、能带结构和自旋轨道耦合，计算了多体极化、介电响应函数和电子能量损失谱.聚焦于MoS $_2$的代表性情况，观察到过多的等离子体激元带，源自导带或价带谷内和之间的散射过程。我们讨论由此产生的平方根和线性集体模式，所产生的长程与短程屏蔽的库仑势。我们发现，多轨道性质的带和自旋轨道耦合强烈影响谷间散射过程中，通过缺口某些两粒子模式在大动量转移。
2016-01-07 cond-mat.mes-hall
Spatiotemporal Visualization of Long-Range Anisotropic Plasmon Polaritons in Hyperbolic MoOCl2
The University of Chicago（芝加哥大学）；James Franck Institute, The University of Chicago（詹姆斯·弗兰克研究所，芝加哥大学）；Department of Chemistry, The University of Chicago（化学系，芝加哥大学）；Department of Physics, The University of Chicago（物理系，芝加哥大学）
研究通过时间分辨光电发射电子显微镜可视化MoOCl₂中长程各向异性等离子体极化子的动态，发现其传播长度和损耗特性优于短程极化子，展示了其在集成纳米光子学中的应用潜力。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Birefringent Curvature Control of Surface Plasmons and Collective Emission
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
本文推导了弱弯曲曲面等离子体极化子的二维波方程，通过几何势项区分凸凹界面，预测了材料介电常数比等于黄金比平方时各向异性项消失，并展示了量子发射体在曲面金属球体上的合作频率偏移和辐射率再分布。
2026-08-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmonics with two-dimensional semiconductors "beyond graphene": from basic research to technological applications
本文综述了二维半导体等离子体激元的主要特点和发展前景。每一类范德华半导体中的等离子体模式都有自己的特点，以及潜在的技术能力。过渡金属二硫属化物的等离子体由于其蜂窝结构而具有石墨烯的典型特征，但与石墨烯不同，其阻尼过程由带内跃迁而不是带间跃迁主导。自旋轨道耦合强烈影响屈曲蜂窝晶格（硅烯和锗烯）的等离子体激元谱，而磷烯的各向异性晶格决定了等离子体激元沿扶手椅和锯齿形方向的不同传播。我们还回顾了现有的应用与二维材料的等离子体激元在热等离子体激元，生物传感和等离子体波太赫兹检测领域。最后，我们考虑了创新的低损耗等离子体器件的范德华异质结的能力。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall
Plasmons in spin-orbit coupled two-dimensional hole gas systems
我们研究了二维空穴气的动态介电函数，以[001]-GaAs和InAs量子阱为例，在Luttinger模型扩展到两个最低的子带，包括体和结构反转不对称项。的等离子体激元分散体显示出明显的各向异性的GaAs和InAs为基础的系统。在GaAs中，这导致在某些方向上由于朗道阻尼而抑制等离子体激元。由于InAs中的Rashba贡献很大，等离子体激元的寿命可以通过改变电场来控制。这种效应在等离子体激元场效应晶体管中是潜在有用的，如先前针对电子气体提出的。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Plasmons in the presence of Tamm-Shockley states with Rashba splitting at noble metal surfaces
Au（111）或类似的贵金属表面具有Tamm-Shockley表面态，已知其具有$Δ=0.1$ eV级的Rashba型的相当大的自旋-轨道分裂。当与电磁场相互作用时，当场的频率接近自旋-轨道分裂$Δ$的能量时，预期这些状态具有共振。这些共振起源于自旋分裂子带之间的子带间跃迁。这种共振可以在表面阻抗的频率依赖性中观察到。薄金属膜中的等离子体激元是无隙的，并且可以受到这些自旋共振的强烈影响，当其与$ω=Δ$线相交时，获得光谱的显著修改。最后，一个有趣的演示子带间的共振时，可以得到金属薄膜涂有离子的纵向/横向光学声子的频率以上/以下$Δ$。两个光学声子频率之间的介电函数是负的，这禁止了常规等离子体激元-极化激元的传播。然而，自旋轨道分裂表面态的存在允许等离子体激元存在于这个禁止的频率范围内。
2008-11-26 cond-mat.mes-hall
Collective modes in multi-Weyl semimetals
我们研究了具有各向异性能带色散的三维（3D）无隙多Weyl半金属中的集体模（即，$E\sim \sqrt{ k_{\parallel}^{2J} + k_z^2}$，其中$k_{\parallel}$和$k_z$是波矢量，并且$J$是正整数）。为了比较，我们还考虑了具有各向同性带色散的无带隙半金属（即，$E\sim k^J$）。我们计算分析长波等离子体频率结合带间跃迁和手征性质的载体。对于各向同性和各向异性的情况，我们发现带间跃迁和手征导致等离子体频率的去极化移动。对于各向同性抛物线带色散（即，$N=2$，$E\sim k^2$），长波长等离子体频率位于所有载流子密度的单粒子激发区域之外，因此等离子体激元不会通过朗道阻尼衰减。对于高阶带色散（$N \ge 3$），长波长等离子体经历低于临界密度的阻尼。对于具有各向异性色散的系统，长波等离子体频率沿非线性色散方向的密度依赖性与各向同性线性带模型（$N=1$）相似，而沿线性色散方向的密度依赖性与各向同性非线性模型（$N \ge 2$）相似。沿两个方向的等离子体激元保持无阻尼在很宽的密度范围内，由于手性诱导的去极化位移。我们的结果提供了一个全面的图片带色散和手性如何影响三维无带隙手性系统中的等离子体行为的任意带色散。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall
Coupling of plasmons to the two-magnon continuum in antiferromagnets
Institute of Physics, Johannes Gutenberg-University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学物理研究所）
研究提出在反铁磁绝缘体中等离子体与双磁子连续谱的耦合机制，实现零温下无需自旋轨道耦合的强耦合，促进磁性和电荷激发的相干能量与信息传输。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall
Giant Collective Spin-Orbit Field in a Quantum Well: Fine Structure of Spin Plasmons
我们利用磁场的非弹性光散射研究量子阱中的子带间自旋等离子体。我们证明了存在一个巨大的集体自旋轨道（SO）场，分裂成一个三重态的自旋等离子体光谱。这种效应是显著的，因为每个单独的电子将被期望在它自己的动量依赖的SO场中进动，导致D 'yakonov-Perel'退相。相反，多体效应导致SO场在集体水平上的显著组织。宏观自旋矩是由一个统一的集体SO场量子化的，比单独的SO场高五倍。我们提供了一个动力空间制图这一领域。
2013-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Integrated Plasmonics: Broadband Dirac Plasmons in Borophene
在过去的十年里，人们发现了许多二维半金属和绝缘体，而二维金属却很少被发现。硼氢化物是一种单层硼片，最近成为一种具有独特结构和电子特性的完美2D金属。在这里，我们研究的集体激发硼化物，其中表现出两个主要的等离子体模式与低阻尼率从红外延伸到紫外区。各向异性的一维等离子体激元起源于硼化物中倾斜狄拉克锥的电子激发，类似于重掺杂狄拉克半金属中的电子激发。这些特性使得硼纳米晶体有望在下一代光电子器件中实现定向极化子传输和宽带光通信。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling plasmon modes and damping in buckled two-dimensional material open systems
利用我们最近发展的平均场论，系统地研究了开放系统中的混合等离子体激元模色散及其阻尼的全范围，该开放系统包括导电基底和具有屈曲蜂窝晶格的二维（2D）材料，如硅烯、锗烯和\rom{4}二硫族化物。在该混合系统中，用于独立2D层的单个等离子体振子模式被分成一个类声学模式和一个类光学模式，导致等离子体振子模式的阻尼的显著变化。与带隙石墨烯相比，硅烯和二硫化钼中与等离子体激元模式和阻尼相关的关键特征被发现具有各种自旋轨道和晶格不对称能带隙、掺杂类型和水平以及2D材料与导电衬底之间的耦合强度。所获得的阻尼依赖于自旋和谷自由度，预计将有助于测量开放系统的介电性能和自旋轨道耦合强度的个别二维材料。类声学等离子体激元模式的独特线性色散引入了来自带内粒子-空穴模式的额外阻尼，这对于独立的2D材料层是不存在的，并且使用具有大带隙的二硫化钼同时抑制了来自带间粒子-空穴模式的强阻尼。
2017-01-04 cond-mat.mes-hall
Reduction of fully screened magnetoplasmons in a laterally confined anisotropic two-dimensional electron system to an isotropic one
本文针对横向受限各向异性二维电子系统，在完全屏蔽极限下证明其磁等离激元可约化为拉伸后各向同性系统的等离激元，结合解析推导与近似展开求解了有无磁场下的模式特性。
2025-05-14 cond-mat.mes-hall
Plasmon mass and Drude weight in strongly spin-orbit-coupled 2D electron gases
自旋-轨道耦合二维电子气（2DEG）是螺旋费米液体的典型例子，即量子液体，其中费米表面的自旋（或赝自旋）和动量自由度具有明确的相关性。在这里，我们研究了典型的自旋轨道耦合2DEG的长波等离子体色散和德鲁德重量。我们首先表明，这些可测量的数量是敏感的电子-电子相互作用，由于打破伽利略不变性，然后详细讨论为什么流行的随机相位近似是不能够描述这些系统的集体动力学，即使在很长的波长。这项工作的重点是提出近似的微观计算这些量的基础上的最小的理论方案，正确地捕捉基本的物理，即依赖于时间的Hartree-Fock近似。我们发现，相互作用增强的“等离子体质量”和抑制德鲁德重量。我们的研究结果可以通过非弹性光散射，电子能量损失和远红外光学吸收测量进行测试。
2010-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Energy loss spectroscopy of Buckminster C60 with twisted electrons: Influence of orbital angular momentum transfer on plasmon generation
最近在产生和控制携带轨道角动量的奇异电子束方面的实验进展允许新型的局部光谱学。从理论上研究了C60富勒烯的扭曲电子能量损失谱。特别令人感兴趣的是强多极集体激发和他们的选择性响应的轨道角动量的撞击电子束。基于对集体响应的从头计算，我们计算了扭曲电子束的EELS信号，揭示了等离子体激元极性和角动量转移量之间的相互作用。
2016-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.atm-clus
Nonretarded edge plasmon-polaritons in anisotropic two-dimensional materials
利用时谐经典麦克斯韦方程组的积分方程方法，描述了半无限平板上边缘等离子体激元极化激元（EPP）在非延迟频率区的色散。该片具有任意的，物理上允许的，张量值和空间均匀的导电性，并作为一个家庭的二维导电材料的模型。我们制定了一个系统的积分方程的电场切向片在均匀和各向同性的环境介质。我们展示了如何通过长度尺度分离简化该系统。这种观点需要准静电近似，其中切向电场被标量势$φ$的梯度代替。利用Wiener-Hopf方法，在一定的一般性下，求解了$φ$的积分方程。EPP色散关系来自于消除边缘处$φ$的发散极限傅立叶积分。我们连接的存在，或缺乏EPP色散关系的Wiener-Hopf积分方程，一个整数的拓扑特征的指数。我们表明，该指数的值可以表示一个不对称性，由于材料的各向异性在远离边缘的片材上传播的波模式的数量相对于EPP方向的传播。我们讨论的扩展，如设置两个半无限的，共面片。我们的理论是Volkov和Mikhailov（1988 Sov. JETP 67 1639）。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Plasmon exciton coupling enhances second order nonlinear response in borophene ZnO hybrid structures
Institute of Experimental and Applied Physics, Kiel University（基尔大学实验与应用物理研究所）；Department of Physics, University of Tehran（德黑兰大学物理系）；Kiel Nano, Surface, and Interface Science KiNSIS, Kiel University（基尔大学基尔纳米、表面与界面科学(KiNSIS)）
研究通过等离子体激发子耦合增强硼烯氧化锌异质结构的非线性响应，发现其在400nm和800nm处的二次谐波信号增强，揭示了非线性光学响应的调控机制。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dielectric function, screening, and plasmons of graphene in the presence of spin-orbit interactions
我们研究了Rashba存在下石墨烯的介电性质和最一般形式的内在自旋轨道相互作用，即，对于任意频率、波矢量、掺杂和自旋轨道耦合（SOC）参数。的主要结果包括在推导封闭的解析表达式的虚部以及实部的偏振函数。几种极限情况，例如，讨论了纯Rashba或纯本征SOC的情况，以及Rashba和本征耦合参数相等的情况。在静态极限下，导出了带电杂质屏蔽势的渐近行为。在相反的限制（$q=0$，$ω\to0$），等离子体激元色散的解析表达式，然后比较的数值结果。我们的结果也可以应用到相关的系统，如双层石墨烯或拓扑绝缘体。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Good plasmons in a bad metal
本文通过直接光学成像在关联范德华金属MoOCl2中观测到低损耗双曲等离激元极化子，并结合多体理论与光电子能谱揭示其轨道选择性Peierls相和非相干费米面，证明即使在高电阻率坏金属中等离激元仍可长寿命存在。
2024-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Low-loss two-dimensional plasmon modes in antimonene
利用密度泛函和多体微扰理论研究了自旋轨道和电子-声子耦合对掺杂单层Sb $_2$集体激发的影响.自旋-轨道耦合对于单层Sb $_2$是唯一重要的，并且它导致电子能带结构的重构。特别地，单层Sb $_2$的等离子体激元模式对SOC非常敏感，并且由于小的电子-声子散射而具有非常低的阻尼率。我们的研究结果表明，锑烯中的等离子体是显着较少的阻尼相比，单层石墨烯等离子体激元能量为$\hbar ω> 0.2$ eV，由于较小的等离子体-声子耦合在前者的材料。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric control of spin orbit coupling in graphene-based nanostructures with broken rotational symmetry
光的自旋和角动量是纳米光子学中重要的自由度，它们控制着光的传播、光力和信息编码。通常，使用q板或空间光调制器来生成光学角动量。在这里，我们表明，石墨烯支撑的等离子体纳米结构与破缺的旋转对称性提供了一个令人惊讶的自旋轨道角动量转换，这可以通过改变石墨烯的电化学电位连续控制。在圆偏振平面波的共振照射下，石墨烯片上的氧化铟锡纳米颗粒的多边形阵列产生携带电可调轨道角动量的散射场。这种独特的光子自旋轨道耦合是由于石墨烯等离子体激元和纳米颗粒的局部表面等离子体激元的强耦合而发生的，并且导致石墨烯等离子体激元的受控定向激发。可调谐的自旋轨道转换为光通信中的高速率信息编码、光镊中的电动转向功能以及更高维纠缠光子态的纳米布线铺平了道路。
2020-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantization of electromagnetic modes and angular momentum on plasmonic nanowires
表面等离子体激元的量子理论对于研究纳米等离子体激元中光与不同金属纳米结构的相互作用具有重要意义。本文利用正则量子化方法研究了纳米线表面的表面等离子体及其轨道和自旋角动量。结果表明，纳米线上的表面等离子体在传输过程中同时携带轨道动量和自旋动量。最后，将所得结果应用于等离子体纳米线波导，验证了理论的正确性。该研究为今后纳米线等离子体相互作用和量子信息光路的研究提供了有益的参考。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tuning 2D hyperbolic plasmons in black phosphorus
黑磷呈现出非常各向异性的晶体结构，使其成为双曲等离子体的潜在候选者，其特征在于介电常数张量，其中一个主要成分是金属，另一个是电介质。在这里，我们证明，原子级薄的黑磷可以被设计成一个双曲线材料的电磁波谱从整个可见光谱到紫外光谱的广泛范围内工作。随着光学增益的引入，在红外波段出现了一个新的双曲区。这种双曲等离子体激元的特性取决于沿两个结晶方向的增益和损耗之间的相互作用。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Visualizing plasmon coupling in closely-spaced chains of Ag nanoparticles by electron energy loss spectroscopy
利用扫描透射电子显微镜中的电子能量损失谱研究了银纳米颗粒紧密排列的链中的各向异性等离子体激元耦合。对于作为最简单链的二聚体，用纳米的空间分辨率和0.27 eV的能量分辨率映射等离子体激元激发直观地识别出两个耦合等离子体激元。的同相模式红移从紫外区的粒子间的间距减少，达到可见光范围在2.7 eV。基于离散偶极近似的计算证实了它的光学活性，其中纵向被构造为光传输的路径。两个耦合路径，然后观察到在一个内折的4粒子链。
2012-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pseudospin-orbit coupling and non-Hermitian effects in the Quantum Geometric Tensor of a plasmonic lattice
该研究理论预测等离子体纳米颗粒正方晶格的完整量子几何张量，通过T矩阵模拟发现TE-TM带劈裂，揭示非零贝里曲率源于非厄米效应，量子度量来自赝自旋-轨道耦合。
2024-02-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Uniaxial plasmon polaritons $\textit{via}$ charge transfer at the graphene/CrSBr interface
该研究构建石墨烯/CrSBr异质结界面，通过界面电荷转移实现高度各向异性的单轴表面等离子体激元极化激元传输，传播长度在面内两晶轴间差一个数量级，为极化激元器件提供新平台。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Anomalous Scaling Laws of Dispersion Interactions in Anisotropic Nanostructures
本文揭示了具有强几何或电各向异性的纳米结构间由对称性限制的等离激元相互作用驱动的反常 $d^{-10}$ 色散标度律，展示了标度交叉现象及二维材料中层间 vdW 力的可调性，为定制纳米尺度力开辟了新机遇。
2025-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable infrared plasmons in electron-doped single-layer antimony
本文报道了单层锑晶体（锑烯）中集体电子激发的理论研究，锑是一种具有强自旋轨道耦合的新型二维半导体。紧束缚模型的基础上，我们认为电子掺杂的锑烯和证明的自旋轨道效应与外部偏压的组合产生了奇特的等离子体激元激发在中红外光谱范围。这些激发的特点是低损耗和负色散的频率有效地通过掺杂和偏置电压可调。所观察到的行为归因于导带的自旋分裂，其诱导带间共振，从而影响集体激发。我们的研究结果开辟了开发具有高可调谐性的等离子体和光电子器件的可能性，在技术相关的光谱范围内工作。
2018-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Selective excitation of multipolar spoof plasmons using orbital angular momentum of light
光与物质相互作用的本质是由光场的时空结构和物质波函数决定的。具有横向相位涡旋或等效轨道角动量（OAM）的光束的出现为诱导超越电偶极相互作用框架的非常规光学跃迁提供了有趣的可能性。这种独特性源于从光到材料的OAM转移，如使用单个捕获离子的束缚电子所证明的。然而，涡旋光-物质相互作用的许多方面仍然没有被探索，特别是在具有扩展电子态的固体中。在这里，我们明确地可视化偶极禁止多极激发在固态电子系统，欺骗局部表面等离子体，选择性地诱导的太赫兹涡旋束。结果服从总角动量守恒的选择规则，这是由电磁场分析数值证实。我们的研究结果表明，光的OAM可以有效地转移到固体中的元激发。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Plasmon Spectrum of Single Layer Antimonene
在低能连续近似下计算了二维锑烯的集体激发谱。动力学极化率的计算使用一个6轨道紧束缚模型，适当占的能带结构的锑烯在一个广泛的能量范围。电子-电子相互作用被认为是在随机相位近似。所获得的光谱是丰富的，包含标准的带内2D等离子体激元和一组单一的带间模式。我们发现，自旋-轨道相互作用在激发光谱的重建中起着至关重要的作用，与等离子体相互作用的连续谱中出现了新的带间分支。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Chiral plasmons with twisted atomic bilayers
具有旋转错位的原子薄层的范德华异质结构，例如扭曲的双层石墨烯，具有有趣的结构莫尔超晶格。由于扭曲原子层之间的量子耦合，光-物质相互作用本质上是手性的;因此，它们为极端纳米尺度的手性等离子体提供了一个有前途的平台。然而，虽然层间量子耦合可能是显着的，其影响手性等离子体仍然难以捉摸。本文从全麦克斯韦方程组出发，考虑层间量子耦合，给出了扭曲双层原子中手征等离子体激元的一般解。我们发现扭曲原子双层膜与手征超颖表面有着直接的对应关系，手征超颖表面除了具有一般的表面导电性外，还同时具有手征和磁性表面导电性。换句话说，扭曲范德华异质结构中的层间量子耦合可以促进各种（例如，双各向异性）原子级薄超颖表面。此外，由层间量子耦合确定的手性表面电导率决定了手性等离子体的存在并导致独特的相位关系（即，+/-π/2相位差）。重要的是，这种独特的相位关系的手征等离子体激元可以用来构建丢失的纵向自旋的等离子体激元，除了共同的横向自旋的等离子体激元。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
