Electrical Control of Plasmon Resonance with Graphene
表面等离子体激元以其独特的能力将光集中到亚波长体积中，使得光子科学取得了巨大进步，从纳米天线和单分子拉曼散射到等离子体波导和超材料。在许多应用中，期望用电场原位控制表面等离子体共振。石墨烯以其独特的可调光学性质提供了与纳米结构集成以实现这种控制的理想材料。在这里，我们证明了在由混合石墨烯-金纳米棒结构组成的模型系统中等离子体共振的有效调制。在电选通时，石墨烯中的强光学跃迁可以被打开和关闭，这导致金纳米棒中等离子体共振的共振频率和品质因数两者的显著调制。石墨烯-纳米金属混合结构，例如石墨烯和金纳米棒的组合，为等离子体共振的电控制提供了一种通用且强大的方法。它为新型有源光学器件和深亚波长尺度的等离子体激元电路提供了希望。
2012-06-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrical Tuning of Surface Plasmon Polariton Propagation in Graphene-Nanowire Hybrid Structure
我们展示了石墨烯-纳米线混合结构在可见光范围内的动态表面等离子体激元调制，这在以前被认为是石墨烯基场效应晶体管调制器的艰巨任务。实验上获得了高达0.07dB/μm的静态调制深度。仔细的模拟表明，在银NW和石墨烯片之间的界面处的强烈聚焦的电磁场和显著增强的电场是使器件的光学响应达到可见光范围的关键作用。进一步研究了单层石墨烯在狄拉克点附近的调制行为和双层石墨烯的奇异性。
2013-11-28 cond-mat.mes-hall
Electrical excitation of surface plasmons
我们利用等离子体介导的两步动量下转换方案将低能隧穿电子转换为传播光子。沿着延伸的金纳米线传播的表面等离子体激元（SPP）在一端被低能电子隧穿激发，然后在另一端被转换为自由传播的光子。激发和外耦合的分离证明隧穿电子激发间隙等离子体激元，间隙等离子体激元随后耦合到传播等离子体激元。我们的工作表明，电子隧穿提供了一个非光学的，电压控制和低能量的路径发射表面等离子体激元纳米结构，如波导
2011-03-28 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Electrical tuning of exciton-plasmon polariton coupling in monolayer MoS2 integrated with plasmonic nanoantenna lattice
半导体中的光-物质相互作用的主动控制对于实现下一代光电子器件是至关重要的，通过外场可调谐地控制系统的光学性质。操纵通过几何参数耦合到腔体的活性物质中的光学相互作用的能力，所述几何参数与利用施加的场的动态控制一起固定，开辟了控制激子寿命、振子强度及其弛豫性质的可能性。在这里，我们展示了电控制激子等离子体激元耦合强度的二维半导体集成与等离子体激元纳米谐振器组装在场效应晶体管器件之间的强耦合和弱耦合限制静电掺杂。因此，激子-等离子体激元极化子色散可以动态地改变所施加的电场通过调制的激子性质的单层二硫化钼所产生的多体效应与载流子浓度。此外，强耦合带电激子等离子体激元也观察到后增加载流子注入。利用等离子体纳米谐振器和电场动态控制超薄半导体的光学特性的能力证明了耦合系统的多功能性，并为具有精确定制响应的光电子器件的设计提供了新的平台。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical manipulation of plasmon-phonon polaritons in heterostructures of graphene on biaxial crystals
天然各向异性晶体中的声子极化激元在红外纳米光学中有着巨大的应用前景。然而，这些极化激元的直接电控制是困难的，阻碍了有源极化激元器件的发展。本文提出了在双轴晶体（α-相三氧化钼）平板上石墨烯的异质结构，并从色散关系、等频线和量子自旋霍尔效应三个方面理论研究了与石墨烯费米能级相关的杂化等离子体-声子极化激元.我们证明了不同的等离子体声子极化激元模式的波长可调谐性和光学拓扑从开放（双曲线）到封闭（蝴蝶结状）等频率轮廓的增加的费米能级的石墨烯。此外，我们观察到等离子体声子极化激元的量子自旋可调霍尔效应，表现出通过费米能级调谐石墨烯的传播方向切换。我们的发现为新型电调谐极化激元器件和可编程量子光网络提供了机会。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Memristive control of plasmon-mediated nonlinear photoluminescence in Au nanowires
本研究提出利用带纳米间隙的电学结构，通过电压激活实现对金纳米线中表面等离子体介导的非线性光致发光的局域电学调控，为新型纳米级光电器件开发提供支撑。
2024-03-07 cond-mat.mes-hall
Electron-induced limitation of surface plasmon propagation in silver nanowires
等离子体电路被认为是一种有前途的解决方案，有效的技术，用于封装和集成下一代的光学纳米器件。一个关键要素是电信息和光信息之间的共享金属网络，其能够实现电子控制层和等离子体数据链路的有效异质集成。在这里，我们调查到什么程度的表面等离子体激元和载流电子干扰这样一个共享的电路。通过同步记录单个化学合成银纳米线的表面等离子体传播和电输出特性，我们确定了阻碍这些纳米级电路中电流和表面等离子体共同传播的限制因素。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Biased Nanoscale Contact as Active Element for Electrically Driven Plasmonic Nanoantenna
电驱动的光学天线可以用作在光学频率下操作的电磁辐射的紧凑源。在最广泛探索的配置中，当跨隧穿间隙施加偏置电压时，由结构的金属部分之间的电子隧穿产生辐射。我们建议使用弹道纳米收缩作为支持等离子体模式的光学天线的馈电元件，而不是依赖于间隙中固有的低效非弹性光发射。我们讨论了负责光发射的基本机制，并表明，与这样的纳米级接触，可以达到量子效率的数量级大于标准的发光隧道结构。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
On-Chip Single Plasmon Detection
表面等离子体激元（等离子体激元）有潜力接口的电子和光学器件。它们可以证明对集成量子信息处理非常有用。在这里，我们展示了单等离子体沿金波导传播的芯片上的电检测。使用光学发射量子点的单光子发射来激发等离子体激元。在传播了几微米之后，等离子体激元被耦合到近场中的超导检测器。相关测量证明，单等离子体被检测到。
2010-01-15 cond-mat.mes-hall
Electrical generation of surface plasmon polaritons in plasmonic heterostructures
National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究通过直接耦合电子-空穴偶极子到量化的SPP场，实现了等离子体异质结构中中等范围SPP的电生成，展示了非热、可调偏置的SPP发射，达到1%的功率转换效率和100的Purcell因子。
2025-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrical Tuning of Plasmonic Conducting Polymer Nanoantennas
传统金属的纳米结构提供了纳米级的光操纵，但由于其固定的材料特性而限于静态行为。为了开发动态纳米光学和超颖表面的下一个前沿领域，我们利用导电聚合物的氧化还原可调光学特性，这些聚合物最近被证明能够在其最导电的氧化状态下维持等离子体。使用聚（3，4-乙撑二氧噻吩：硫酸盐）（PEDOT：Sulf）的纳米盘作为模型系统，我们提出了第一个电调谐导电聚合物纳米光学天线。除了重复的开/关开关的聚合物纳米天线，我们证明了逐步电调谐的纳米光学响应，这被发现是相关的聚合物中的移动极化载流子的密度和迁移率的调制的可能性。所提出的概念采取了重要的步骤，实现电可调超颖表面与真正的动态光学纳米天线像素，不仅具有变化的远场，但也可调近场。这项工作为从可调平面超光学到自适应智能窗户的应用铺平了道路。
2021-08-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonics in Atomically Thin Materials
石墨烯中红外表面等离子体的观察和电操纵引发了对其他原子薄材料中类似光子能力的研究，这些材料能够在可见光和近红外频率下对光进行电调制，以及与光量子发射器的强相互作用。在这里，我们提出了一个简单的分析描述这种结构的光学响应，我们利用它们来研究它们在光调制和量子光学中的应用。具体来说，我们表明，在一个原子厚的贵金属层的等离子体激元可以用来产生完整的可调光吸收，并达到强耦合制度与相邻的量子发射器的相互作用。我们的方法适用于任何支持等离子体激元的薄材料，特别是，我们提供的参数使我们能够轻松计算银，金和石墨烯岛的响应。除了他们的纳米级电光的兴趣，本研究强调了量子纳米光子器件的设计，这些结构的巨大潜力。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall
Optical and electrical probing of plasmonic metal-molecule interactions
本研究通过光学与电学测量揭示金表面四种吸附分子引发化学界面阻尼的两种机制，并证明电阻率可探测等离激元能量转移。
2025-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Selective nonresonant excitation of vibrational modes in suspended graphene via vibron-plasmon interaction
我们从理论上研究了掺杂的石墨烯带悬挂在一个沟槽，并受到垂直于石墨烯平面极化的交流电场。在这样的系统中，外部ac场经由隔离的石墨烯片中的等离子体激元振荡耦合到相对慢的机械振动。我们表明，电场产生的机械模式的有效泵浦。结果表明，在欠阻尼等离子体振荡的情况下，力学振荡和等离子体振荡出现了一种特殊的几何共振。也就是说，当机械模式的波数与等离子体波的波数非常一致时，泵浦效率显著增加。泵浦强度随模式波数的增加而增加。尽管驱动场是均匀的，但这种现象允许不同机械模式的选择性致动。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall
Hybrid Metal-Graphene Plasmons for Tunable Terahertz Technology
在其许多突出的特性中，石墨烯支持太赫兹表面等离子体波-与紧密定位在表面附近的电磁场连接的亚波长电荷密度振荡[1，2]。当这些波被限制在有限尺寸的石墨烯时，等离子体共振出现，其特征在于在石墨烯的相对边缘处交替电荷积累。这种结构的谐振频率取决于尺寸和表面电荷密度，并且可以通过施加栅极电压在整个太赫兹范围内进行电调谐[3，4]。然而，可调谐石墨烯THz等离子体激元的前景尚未实现，因为大多数提出的包括检测器、滤波器和调制器的光电子器件[5-10]期望吸收或透射的接近全部调制，并且需要与石墨烯的电接触-使用现有等离子体激元结构难以满足的约束。我们在这里报告了一类新的等离子体共振，发生在混合石墨烯-金属结构。亚波长金属触点形成用于积累电荷的电容网格，而窄交错石墨烯通道（至第一阶）用作可调谐电感介质，从而形成与入射太赫兹波谐振匹配的结构。我们通过实验证明了在现成的大面积石墨烯中接近理论最大值的共振吸收，这是太赫兹探测器和可调谐吸收器的理想选择。我们进一步预测，使用高迁移率石墨烯将允许谐振THz透射率接近100%，实现可调谐THz滤波器或调制器。该结构与入射的THz辐射强耦合，并且解决了如何将可调谐等离子体通道并入具有电接触的设备中的基本问题。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
Direct electrical modulation of surface response in a single plasmonic nanoresonator
本文通过对单个等离激元纳米谐振器直接充电并测量共振变化，证明电学调制可改变表面电流、频率与线宽，为电控非经典表面效应及超小型等离激元器件提供基础。
2024-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electrical 2π phase control of infrared light in a 350nm footprint using graphene plasmons
调制光的振幅和相位是许多应用的核心，例如波前整形、变换光学、相控阵、调制器和传感器。以高效率和小占地面积执行此任务是一项艰巨的挑战。超颖表面和等离子体是有前途的，但金属表现出弱的电光效应。二维材料，例如石墨烯，已经显示出作为具有小驱动电压的调制器的优异性能。在这里，我们展示了石墨烯等离子体相位调制器，其能够在0和2π之间原位调谐相位。其覆盖区为350 nm，比10.6 $μ$ m自由空间波长小30倍以上。通过在空间上控制空间载流子密度分布可调的设备中的等离子体激元相速度来实现调制。我们提供了一个散射理论等离子体通过空间密度分布传播。这项工作构成了超紧凑型调制器和生物传感的二维变换光学的第一步。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric detection of propagating plasmons in graphene
控制，检测和产生传播等离子体的全电手段是在芯片上的纳米光学处理的核心。石墨烯携带寿命长的等离子体激元，其被静电场极度限制和控制，然而，石墨烯中传播的等离子体激元的电检测尚未实现。在这里，我们提出了一个全石墨烯中红外等离子体探测器，其中一个单一的石墨烯片同时作为等离子体介质和检测器。而不是通过添加光电材料来实现检测，这通常是在其他等离子体系统中完成的，我们的设备通过热电效应将等离子体的自然衰变产物-电子热-直接转换为电压。我们采用两个本地门，以充分调整石墨烯的热电和等离子体行为。高分辨率的实空间光电流图被用来研究等离子体的传播和干扰，衰变，热扩散和热电发电。
2016-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interferometric Measurement of Far Infrared Plasmons via Resonant Homodyne Mixing
我们提出了一种电调谐太赫兹二维等离子体干涉仪与集成的检测元件，下转换太赫兹场的直流信号。集成的检测器利用共振等离子体零差混合机制，该机制测量与用作本地振荡器的激发场同相的等离子体波的分量。研究了具有两个独立调谐路径的等离子体干涉仪。这些设备展示了一种用于开发片上光谱仪的方法，其中电长度的调谐起到类似于宏观傅里叶变换干涉仪中的物理路径长度的作用。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz quantum cascade lasers with thin resonant-phonon depopulation active regions and surface-plasmon waveguides
我们报道了三阱，共振声子减少太赫兹量子级联激光器与半绝缘表面等离子体波导和减少有源区（AR）的厚度。比较了厚度为10、7.5、6和5 μm的器件的阈值电流密度、最高工作温度、输出功率和AR温度。较薄的AR对外延生长的技术要求较低，并且导致器件的电加热减少。然而，发现7.5 μ m厚的器件在阈值处提供最低的电功率密度，因为它们代表了低电阻和低阈值增益之间的最佳权衡。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thousand-fold Increase in Plasmonic Light Emission via Combined Electronic and Optical Excitations
等离子体纳米结构中的表面等离子体增强过程和热载流子动力学对于揭示纳米尺度下的光-物质相互作用具有重要意义。使用等离子体隧道结作为支持电激发和光激发的局部表面等离子体的平台，我们报告了一个更大的（超过1000倍）的等离子体光发射在上转换的光子能量组合的电光激发下，分别与电或光激发。与所观察到的光谱的形式兼容的两种机制是等离子体激元诱导的热载流子和电子反斯托克斯拉曼散射的相互作用。我们的测量结果是在良好的协议与理论模型相结合的电光产生的热载流子通过非辐射等离子体激元激发和热载流子弛豫。我们还讨论了区分热载流子发射和反斯托克斯电子拉曼过程的相对贡献的挑战。在等离子体激元系统中观察到的阈值以上发射的这种增加可能在芯片上纳米光子切换和热载流子切换中开辟途径。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extraordinary nonlinear plasmonics in graphene nanoislands
非线性光学过程依赖于光子与物质耦合所产生的固有的弱相互作用。不幸的是，传统材料的小响应严重阻碍了非线性光学的许多应用。金属纳米结构部分缓解了这种情况，因为与其局部等离子体相关的大的光增强放大了其非线性响应以记录高水平。石墨烯拥有长寿命的、电可调的等离子体激元，这些等离子体激元也与光发生强烈的相互作用。在这里，我们表明，石墨烯纳米岛的非线性极化率可以电调谐到超过几个数量级的类似大小的金属纳米粒子。对于由数百个掺杂有中等载流子密度的碳原子组成的岛，这种非凡的行为延伸到可见光和近红外线。我们对纳米石墨烯等离子体增强光学响应的量子力学模拟表明，这种材料是开发电可调非线性光学纳米器件的理想平台。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quasi-stationary near-gate plasmons in van der Waals heterostructures
近门等离子体激元是在均匀二维电子系统中出现的一种新型等离子体振荡，其中门提供了电子-电子相互作用的部分屏蔽。在这里，我们开发了一个理论的近栅极等离子体在范德华异质结构包括一个导电层分离的薄绝缘体从不带电的盘形栅极。我们表明，在这些结构中的近门等离子体形成门尺寸量子化的准静态离散模式，即使在碰撞限制。近栅等离子体属于盘栅外二维等离子体激元的连续谱，表现为频率上的类Fano共振和散射截面的磁色散。这使得能够使用近场成像技术恢复范德华异质结构中的近门等离子体激元的光谱。
2021-12-02 cond-mat.mes-hall
Nonreciprocal plasmons in one-dimensional carbon nanostructures
Max-Born-Institut（马克斯·玻恩研究所）；Center for Nanophotonics, NWO Institute AMOLF（纳米光子学中心，NWO AMOLF研究所）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究所）；ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（ICREA-加泰罗尼亚研究高级学院）；POLIMA—Center for Polariton-driven Light–Matter Interactions, University of Southern Denmark（POLIMA-极化激元驱动光物质相互作用中心，南丹麦大学）；Danish Institute for Advanced Study, University of Southern Denmark（丹麦高等研究院，南丹麦大学）
本研究通过偏置石墨烯纳米带和碳纳米管实现非互易等离子体控制，揭示电偏压可打破互易性，为非互易纳米光子学提供新平台。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Nonlinear atom-plasmon interactions enabled by nanostructured graphene
电可调石墨烯等离子体有望实现与共振量子发射器的强光-物质相互作用。然而，石墨烯中的等离子体共振通常限于红外频率，低于鲁棒量子光源和许多生物学上感兴趣的分子中的光学激发的频率。在这里，我们建议利用纳米结构石墨烯的等离子体辅助的非线性光学响应所产生的近场与在近红外操作的邻近量子发射器共振耦合。我们发现，石墨烯纳米盘产生的非线性近场可以强烈激发和相干控制量子态在二能级和三能级原子系统时，其等离子体共振的三次谐波被调谐到一个特定的电子跃迁。在本方案中，发射体和等离子体共振是非简并的，避免了自发发射的强烈增强。我们设想的非线性等离子体激元耦合方案在传感和时间量子控制的潜在应用。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable plasma excitations in AA-stacking multilayer graphene
利用紧束缚模型和无规相位近似研究了简单六角堆积多层石墨烯中的库仑激发，并讨论了场效应。计算结果包括能带、响应函数和等离子体色散。一个垂直的电场被预测为诱导显着的电荷转移，从而能够操纵的能量，强度和等离子体振子模式的数量。这可以通过非弹性光散射或电子能量损失光谱进一步验证。
2014-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface and volume plasmons in metallic nanospheres in semiclassical RPA-type approach; near-field coupling of surface plasmons with semiconductor substrate
随机相位近似半经典方案描述的等离子体激元激发在大的金属纳米球，半径范围为10-60 nm，制定在一个全解析的版本。确定了等离子体激元的光谱，包括表面型和体积型激发及其相互连接。的各种渠道的阻尼表面等离子体激元的评价和相关的共振位移与实验数据相比，不同大小的金属纳米粒子位于介电介质或半导体衬底上。从表面等离子体激元振荡到衬底半导体的能量转移的强烈增强解释在政权的近场耦合与最近的实验观察金属nanomodified光电二极管系统。
2009-12-26 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmons in ultrathin metal films
当一个或多个维度降低到纳米尺度时，电子、光子及其等离子体相互作用的物理性质发生了巨大变化。例如，石墨烯显示出独特的电学、光学和等离子体性质，这些性质可以通过门控或化学掺杂来调节。类似地，低至原子厚度的双金属薄膜（UTMF）可以具有新的量子光学效应、奇特的介电性质和预测的强等离子体激元。然而，真正的二维金属等离子体激元迄今为止还难以实现，因为难以产生大面积的足够薄的连续膜。由于沉积技术，即使在1 nm的厚度，允许渗滤，我们展示了等离子体在几个纳米的金UTMF，新的分散制度和大的电调谐性的明确证据。在1.5-5微米波长处的共振峰被移动了数百纳米，并且通过使用相对较低的电压的选通被幅度调制了百分之几十。研究结果提出了在等离子体应用中使用金属的方法，例如电光调制，生物传感和智能窗户。
2019-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-enhanced near-field chirality in twisted van der Waals heterostructures
结果表明，手性等离子体，其特征在于由纵向磁矩伴随纵向电荷等离子体，导致电磁近场，也是手性的。对于扭曲的双层石墨烯，我们估计屏蔽等离子体激元的近场手性可以比相关的圆偏振光大几个数量级。手征性还表现为在等离子体传播的方向与其坡印廷矢量之间形成的偏转角。扭曲的范德华异质结构可能因此提供了一种新的平台，以促进手性分子中的对映体选择性的物理化学过程，而无需施加分别打破时间反转、镜面或反转对称性的磁场或外部纳米图案化。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall
Resonant Terahertz Detection Using Graphene Plasmons
等离子体激元，电子系统的集体振荡，可以有效地耦合光和电流，因此可以用于创建亚波长光电探测器，辐射混合器和片上光谱仪。尽管付出了相当大的努力，但已经证明实现在太赫兹频率下操作的等离子体器件具有挑战性。能够满足这一挑战的材料是石墨烯，因为它支持长寿命的电可调等离子体。在这里，我们展示了等离子体辅助共振检测太赫兹辐射的天线耦合石墨烯晶体管，作为两个等离子体法布里-珀罗腔和整流元件。通过使用栅极电压改变等离子体速度，我们在多个谐振模式之间调谐我们的检测器，并利用此功能来测量双层石墨烯中的等离子体波长和寿命，以及探测其莫尔迷你带中的集体模式。我们的设备为进一步的等离子体研究提供了方便的工具，这些研究在非环境条件下（例如低温和强磁场）通常非常困难，并为各种光子应用提供了可行的途径。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable spatial modulation of localized plasmon resonances
纳米等离子体激元利用光和集体电子密度振荡（等离子体激元）之间的耦合来绕过衍射所施加的严格限制。这种耦合使得光能够限制在亚波长体积中，并且通常在纳米结构金属中被利用。在该领域的当前前沿正在做出大量努力以在半导体和半金属材料中采用电子系统，因为这些增加了实现电可调谐和/或有源纳米等离子体激元器件的令人兴奋的可能性。在这里，我们证明，在半导体纳米线（NW）中的掺杂分布的合适的设计可以用来定制的等离子体响应和诱导的本地化效果类似于在金属纳米粒子中观察到的。此外，通过场效应载波调制，我们证明了这些局部等离子体共振可以沿着纳米结构体在空间上移位，从而为实现空间可调谐等离子体电路铺平了道路。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall
Plasmon-mediated superradiance near metal nanostructures
我们开发了一个理论的合作发射光的发射器，如荧光分子或半导体量子点，位于附近的金属纳米结构支持表面等离子体的合奏。在这样的系统中，合作发射的主要机制是发射器和等离子体激元之间的共振能量转移，而不是发射器之间的Dicke辐射耦合。我们确定了两种类型的发射器之间的等离子体耦合，（i）等离子体增强的辐射耦合和（ii）等离子体辅助的非辐射能量转移，它们之间的竞争管理系统本征态的结构。具体地说，当发射器从金属表面移除超过几个nm时，发射由三个超辐射态主导，具有与单个发射器相同的量子产率，导致系综辐射能量的急剧减少，而在较小的距离处，合作行为被非辐射跃迁破坏。在系综量子效率的距离依赖性中，可以观察到两个区域之间的交叉。我们的数值计算，将直接和等离子体辅助的相互作用的发射器之间的表明，他们不破坏等离子体迪克效应。
2010-08-20 cond-mat.mes-hall
Electronics and photonics: two sciences in the benefit of solar energy conversion
本文就两门科学：电子学和光子学向等离子体和太阳能转换的发展提出了个人的观点。通过比较，并从未来新型太阳能器件的角度，指出了这两个学科的新的研究方向。提出了电子学与光子学的平行关系和等效关系.从电子学中的电子开始，光子，光子学中的孤子和等离子体，电缆-光纤，等离子体波导，电路-光学电路，电晶体管-光学晶体管，等离子体怪物，发电机-脉冲激光器和spaser，光子学逐步获得电子学中已经存在的所有工具。太阳能可以通过多种方式转换，最为人所知的是转换成电能。今天，我们需要的能量是以电力的形式，因为我们使用的大多数设备都是基于电力的：信息学，电机等。然而，随着光电路，光学晶体管等光子学的进步，表明光子学信息学是可能的。此外，光学操纵和光学引擎的概念已经实验证明。如果激光推进能够实现，光学引擎也能工作，那么明天的问题是：“我们将来还能用电吗？”明天的太阳能设备会是什么？"
2012-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant near-field nonlinear electrophotonic effects in an angstrom-scale plasmonic junction
Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences（国立自然科学研究所分子科学研究所）；Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究大学院大学）
通过亚埃尺度等离子体接合处实现低电压下的巨量近场非线性电光效应增强。
2025-11-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
An effective density matrix approach for intersubband plasmons coupled to a cavity field: electrical extraction/injection of intersubband polaritons
III-V Lab（III-V 实验室）
本文提出一种结合密度矩阵与量子主方程的综合量子框架，用于描述ISB等离激元与提取/注入子带的相干输运及选择定则，并通过中红外量子级联探测器光电流实验定量验证，阐明极化激元态的电学提取与注入机制。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optical nano-imaging of gate-tuneable graphene plasmons
操纵光场和光的能量流的能力是现代信息和通信技术以及量子信息处理方案的核心。然而，由于光子不带电荷，因此迄今为止，通过电学手段有效地控制它们是难以实现的。实现光的电控制的一种有希望的方法可能是通过石墨烯中的等离子体激元-光子和载流子的耦合激发。在这种二维碳原子片中，预期等离子体激元及其相关的光场可以通过改变石墨烯载流子密度而容易地进行电调谐。虽然光学石墨烯等离子体共振最近已经被光谱学研究，但到目前为止还没有实验直接解决了真实空间中的传播等离子体。在这里，我们发射和检测传播光学等离子体在锥形石墨烯纳米结构，使用近场散射显微镜与红外激发光。我们提供了等离子体场分布的真实空间图像，并发现提取的等离子体波长非常短-比照明波长小40倍以上。我们利用这种强大的光场限制，将石墨烯纳米结构转变为具有极小模体积的可调谐共振等离子体腔。腔共振通过门控石墨烯原位控制，并且特别地，证明了等离子体激元模式的完全打开和关闭，从而为基于石墨烯的光学晶体管铺平了道路。纳米电子学和纳米光学之间的这种成功联盟使得能够开发前所未有的有源亚波长尺度光学器件和大量新颖的纳米光电子器件和功能，例如可调超材料、纳米级光学处理和用于量子器件和（生物）传感器的强烈增强的光-物质相互作用。
2012-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable plasmons in atomically thin gold nanodisks
高速调制光的能力对于电信、信息处理和医学成像技术至关重要。这刺激了在可见光和近红外频率下掌握光电开关的强烈努力，尽管在集成架构中应对当前计算机速度仍然是一个重大挑战。作为部分成功，最近已经通过门控图案化石墨烯实现了中红外光调制。在这里，我们表明，原子级薄的贵金属纳米岛可以扩展光学调制到可见光和近红外光谱范围。我们发现薄金属纳米盘中的等离子体激元产生与相同直径的球形颗粒相似的吸收截面。使用实际水平的电掺杂，等离子体被移动了大约一半的宽度，从而导致光吸收的两倍变化。这些结果，我们证实了微观量子理论的光学响应，具有巨大的潜力的发展，电子可见光和近红外线调制的可集成，纳米器件。
2014-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultra-compact plasmonic modulator for optical inteconnects
本工作旨在设计一种等离子体辅助的CMOS兼容、低功耗调制器。为了紧凑和减少电力消耗，选择基于锗中的Franz-Keldysh效应的电吸收用于调制。它包括在施加静态电场的情况下带边附近材料的吸收系数的变化，因此产生光强度的直接调制。等离子体激元的使用允许由于高场限制而增强电光效应。开发了一个集成的电光模拟工具，用于设计和优化调制器。所设计的等离子体激元调制器具有3.3dB的消光比，具有13.2dB的插入损耗和低至20 fJ/比特的电功率消耗，即针对硅光子调制器所报道的最低电功率消耗。还通过优化的Si-Ge锥形设计了与标准硅波导的输入和输出耦合，将每个耦合器的耦合损耗降低到仅1 dB。此外，还进行了实验研究，试图将最大值在1650 nm处的Franz-Keldysh效应移到接近1.55 μm的较低波长，以用于通信应用。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Localized Surface Plasmons in Vibrating Graphene Nanodisks
局域表面等离子体激元是金属纳米颗粒中电子的受限集体振荡。当由光驱动时，光学响应由几何参数决定，因此介电环境和等离子体激元对于传感应用极其重要。石墨烯盘中的等离子体激元具有经由电刺激高度可调谐的额外益处。机械振动以局部表面等离子体激元的激发可以被强烈调制的方式产生结构变形。我们表明，在这样的情况下，谱移是由一个复杂的相互作用之间的对称性和形状的模态振动和等离子体激元模式图案。通过声激发调谐石墨烯中的光的受限模式，为塑造等离子体探测器的灵敏度以及增强与光学发射器（例如分子）的相互作用铺平了新的道路，用于未来的纳米光子器件。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Gain Modulation by Graphene Plasmons in Aperiodic Lattice Lasers
基于二维石墨烯等离子体激元的技术将能够开发快速，紧凑和廉价的有源光子元件，因为与其他材料中的等离子体激元不同，石墨烯等离子体激元可以通过掺杂水平进行调谐。这种调谐被利用在太赫兹量子级联激光器中，以可逆地改变它们的发射。这是通过两个关键步骤实现的：第一，通过在非周期性晶格激光器内激发石墨烯等离子体，第二，通过工程光子寿命，将石墨烯的费米能量与往返增益联系起来。模态增益以及因此激光光谱对集成的、电可控的石墨烯层的掺杂高度敏感。集成石墨烯等离子体激元激光器原理的演示为新一代有源可编程等离子体超材料奠定了基础，其对光子学，材料科学和纳米技术具有重大影响。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Metastable states of surface plasmon vacuum near the interface between metal and nonlinear dielectric
金属和非线性电介质之间的界面附近的表面等离子体激元模式的零点波动示出产生一个薄层的界面附近的介电常数改变。该效应可以足够大以产生表面等离子体激元真空的多个亚稳态。
2004-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Experimental demonstration of graphene plasmons working close to the near-infrared window
石墨烯等离子体激元由于其强的模式约束、长的传输距离和独特的可调谐性，在中红外和太赫兹波段得到了广泛的研究。然而，将石墨烯等离子体激元推向更短的波长，以便将石墨烯等离子体激元概念与近红外区域的现有成熟技术相结合，仍然是一个巨大的挑战。我们研究了由石墨烯纳米盘支撑的局域化石墨烯等离子体，并在完全可扩展的嵌段共聚物自组装方法的帮助下实验证明了石墨烯等离子体在2 μm处工作。我们的研究结果显示了一种很有前途的方法，以促进石墨烯等离子体激元的基础研究和潜在的应用在近红外窗口。
2016-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Exact solution for driven oscillations in plasmonic field-effect transistors
高迁移率场效应晶体管可以作为太赫兹辐射的共振探测器，由于在沟道中的等离子体激元的激发。这些器件的建模以前要么依赖于近似技术，要么依赖于复杂的全波模拟。在本文中，我们得到了一个精确的解决方案，驱动电振荡的等离子体场效应晶体管与现实的接触几何。所得到的解决方案突出了近的接触，定性地修改检测器的响应光谱激发的倏逝等离子体波的重要性。我们推导了等离子体场效应晶体管的交流浮置电极上的边界条件，该边界条件介于开路（Dyakonov-Shur）和短路（箝位电压）边界条件之间。在这两种极限下，FET光电压都具有共振条纹，然而，电压的绝对值在开路状态下更大。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Plasmons in graphene: Recent progress and applications
石墨烯由于其优异的电学、力学、热学和光学性能，自2004年被成功剥离以来，引起了人们极大的兴趣。它的二维性和优越的性质满足了表面等离子体的需要，极大地丰富了等离子体学的研究领域。本文综述了石墨烯等离子体激元的理论机制、实验观察和应用研究进展。石墨烯具有相对低的损耗、高限制、柔性和良好的可调谐性，是一种有前途的替代贵金属的等离子体材料。石墨烯基器件具有光学转换、等离子体材料、光捕获等功能，在电子学、光学、储能、太赫兹技术等领域有着广泛的应用，石墨烯良好的生物相容性使其在生物技术和医学领域有着良好的应用前景。
2013-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous decay of a quantum emitter near a plasmonic nanostructure
我们发展了一个位于金属-电介质结构附近的量子发射体（QE）的自发衰变理论，该结构支持局域表面等离子体。如果等离子体共振被调谐为接近QE发射频率，则由于从QE到局部等离子体模式的能量转移，随后通过等离子体天线进行光子发射，发射被增强。发射速率取决于等离子体激元与辐射场的耦合和金属中欧姆损耗之间的密切相互作用。在这里，我们开发的等离子体激元格林函数的方法，包括等离子体激元与辐射的相互作用，以获得显式表达式的辐射衰减率和光学极化率的局部等离子体激元模式在任意的等离子体激元纳米结构。在这种方法中，我们通过将其与等离子体激元模式密度（其表征等离子体激元场限制）相关来提供等离子体激元模式体积的一致定义，并恢复标准腔形式的Purcell因子，但现在用于等离子体激元系统。我们表明，QE放置在一个小的金属纳米结构的尖锐尖端附近的“热点”，等离子体激元模式的体积与金属体积的比例，同时非常敏感的接近尖端。最后，我们推导出任何纳米等离子体系统的辐射功率谱的增强因子，并将其与自发衰变率的Purcell因子联系起来。我们说明了我们的研究结果，位于金纳米棒尖端附近的QE的数值例子。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonance energy transfer near metal nanostructures mediated by surface plasmons
我们开发了一个统一的理论，等离子体辅助共振能量转移（RET）的分子之间的金属纳米结构附近，保持转移，耗散和辐射之间的能量平衡。我们表明，在很宽的参数范围内，包括在近场，RET是占主导地位的等离子体增强辐射转移（PERT），而不是由一个非辐射转移机制。我们对Ag纳米颗粒附近的分子进行的数值计算表明，RET幅度对分子的位置高度敏感。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wide-Band Nano-Imaging of Plasmon Dispersion and Hotspots in Quasi-Free-Standing Epitaxial Graphene
我们报告了使用散射扫描近场光学显微镜（S-SNOM）在宽光谱范围内观察石墨烯等离子体干涉条纹，该显微镜采用了一组可广泛调谐的量子级联激光器。我们使用等离子体激元干涉测量石墨烯等离子体激元的色散曲线超过一个数量级的等离子体激元波长，从$λ_{sp}$ ~140到~1700 nm，并提取电子费米能量为298 $\pm$ 4 meV的氢嵌入单层外延石墨烯在SiC上。此外，我们证明了波长可调的石墨烯等离子体反射“热点”在单层/双层界面的外观。这项工作证明了宽带纳米成像精确测量石墨烯的电性能和空间控制等离子体反射聚焦的能力。
2018-05-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Gate-Voltage Tunability of Plasmons in Single and Multi-layer Graphene Structures: Analytical Description and Concepts for Terahertz Devices
石墨烯在宽频率范围内的强光-物质相互作用开辟了石墨烯的大量光子学应用。本文的目标是提出的等离子体激元的电压可调性在门控单层和多层石墨烯结构。提出了等离子体互连和天线的器件概念及其用于太赫兹通信的性能。第一次，栅电压和栅电介质的厚度对石墨烯中等离子体激元传播特性的作用通过考虑界面陷阱电容和量子电容来量化。栅极电压作为一个强大的旋钮来调整载流子浓度，并允许构建电气可重构的太赫兹器件。通过优化栅极电压，以最大限度地提高等离子体激元的传播长度在一个门控的多层石墨烯几何形状，我们得出简单的缩放趋势，给直观的洞察设备建模和设计。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast electrical modulation of strong near-field interactions between erbium emitters and graphene
将单光子发射器的量子光学性质与纳米光子和等离子体系统中可用的强近场相互作用相结合是创建量子操纵和量子力学功能的强大方式。在这方面，主动和动态地调节发射体-环境相互作用的能力特别令人感兴趣。虽然热、机械和光学调制已经得到证明，但电调制仍然是一个突出的挑战。在这里，我们实现了快速，全电调制的近场之间的相互作用的铒发射体和石墨烯的纳米层，通过在原位调谐的费米能量的石墨烯。我们证明了强相互作用，其中25%的发射体的衰变率增加了>1,000倍，并且以高达300 kHz的频率电调制这些相互作用-比发射体的辐射衰变（100 Hz）快几个数量级。这构成了集成量子技术的使能平台，通过具有受控波形的集体等离子体发射或光子发射打开了量子纠缠产生的路线。
2020-07-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmons enhance near-field radiative heat transfer for graphene-covered dielectrics
研究表明，电介质板顶部的石墨烯层可以显着影响该电介质的辐射热交换能力。石墨烯的效应与热激发等离子体有关。这些共振的频率位于太赫兹区域，并且可以通过掺杂或选通改变费米能级来调谐。覆盖有石墨烯的两个电极之间的热传递可以大于最已知的材料之间的热传递，并且在低温下甚至大得多。此外，高传热可以通过电气手段进行显著调节，这为利用热通量进行非常快速的操纵开辟了新的可能性。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Lacunas in the optical force induced by quantum fluctuations of quasicontinuum of multipole plasmons
研究了等离子体纳米粒子与高激发态二能级系统（分子）之间的相互作用力。通常，纳米电中性系统之间的范德华力是单调的，在中等和较大的距离吸引和排斥在小的距离。在我们的系统中，作用在分子上的范德华力具有光学性质。在中等距离，它像往常一样有吸引力，但它的强度在狭窄的距离范围内（“空隙”）大大增加。我们表明，量子涨落（准）连续的多极等离子体的高，几乎无限的程度，共同形成有效的环境，并确定相互作用力，而他们的光谱特性背后的大而窄的空隙力。我们精确地解决了哈密顿问题，并讨论了耗散的作用。
2014-08-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Far- and Near-Field Heat Transfer in Transdimensional Plasmonic Film Systems
本文对比非局域与局域Drude模型，研究跨维度等离激元薄膜的热传递，发现非局域模型可增强近场热流并提升对超薄膜辐射热传递的理解。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast plasmonics using transparent conductive oxide hybrids in the epsilon near-zero regime
透明导电氧化物在体等离子体频率附近的介电响应的特征在于折射率小于真空。在类比与X射线光学，它表明，这种制度的结果在全外反射和空气引导的光。另外，ITO中的波矢量的强烈减小低于自由空间的波矢量使得能够实现新的表面等离子体激元模式，其可以在不需要棱镜或光栅耦合器的情况下被激发。实现了表面等离子体激元模式的超快控制，调制幅度达到20%。
2013-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal radiation and near-field thermal imaging of a plasmonic Su-Schrieffer-Heeger chain
我们调查的直接热发射光谱的等离子体的Su-Schrieffer-Heeger链的InSb纳米粒子，以及其远场发射由于近场散射的尖锐尖端，因为它是用于散射型热显微镜。我们讨论了可测量的拓扑相变在这样的远场和近场实验，并突出的拓扑边缘模式的签名。我们进一步讨论了基板的影响。
2022-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
