Surface lattice resonance based magneto-plasmonic switch in NiFe patterned nano-structure
在这项工作中，一个二维磁等离子体光栅结构相结合的材料与铁磁和等离子体特性的证明。NiFe复合铁磁材料作为具有可调物理特性的活性介质，Au金属作为等离子体激元激发层，是选择的材料。在这里，我们已经实验研究了主动控制的Au/NiFe双层膜的等离子体特性的作用下的外部磁场，以及系统的开关效应。利用铁磁材料的磁化翻转可以实现主动等离子体控制，为主动等离子体器件的发展开辟了一条新的途径。据我们所知，这是基于等离子体与磁光活性材料的耦合的磁光等离子体开关的第一次演示，其中响应时间估计在微秒的范围内。
2020-05-21 physics.optics
Replacing Noble Metals with Alternative Materials in Plasmonics and Metamaterials: how good an idea?
目前在等离子体激元和超材料领域占主导地位的贵金属遭受大的欧姆损失。新的等离子体材料，如掺杂的氧化物和氮化物，具有更小的材料损耗，并且使用它们代替金属具有降低损耗的等离子体和超材料结构的希望，具有更尖锐的共振和更高的场集中。这一承诺是把一个严格的分析测试，在这项工作中，它揭示了具有低的材料损耗是不够的，有一个减少的模式损耗等离子体结构。为了减少模态损耗，绝对需要等离子体频率显著高于工作频率。使用纳米粒子等离子体和间隙等离子体的例子，人们得出的结论是，即使在中红外光谱中，金属仍然比替代介质具有优势。新材料仍然可以找到高吸收损失是有益的应用利基，例如在医学和热光化学中。
2016-08-28 physics.optics
Titanium nitride as a plasmonic material for visible wavelengths
寻找比银和金等传统材料具有更好光学性能的替代等离子体材料，最终可能会导致等离子体器件和超材料的期待已久的现实应用。在这项工作中，我们表明氮化钛可以在可见光波长范围内作为替代等离子体材料。我们评估了各种等离子体和超材料结构的性能，氮化钛作为等离子体成分，并表明，变换光学器件和一类重要的超材料与双曲色散的基础上TiN可以显着优于类似的设备基于传统的金属在可见光波长范围内。
2010-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
An atlas of photonic and plasmonic materials for cathodoluminescence microscopy
本文介绍了一份涵盖光子与等离激元材料的体相阴极荧光光谱与强度图谱，结合实验与Monte Carlo模拟表征了相干与非相干CL信号、电子穿透深度及能量沉积，为材料选择与器件设计提供基础参考。
2025-03-20 physics.optics
PT-Symmetric Plasmonic Metamaterials
从理论上研究了由强耦合平面等离子体波导构成的宇称时间（PT）对称三维异向介质的光学性质。通过调整的损失-增益平衡，我们展示了如何最初的各向同性材料变得既不对称和单向。PT对称超材料的高度可调谐的光色散为设计全新类别的三维块状合成介质提供了基础，其应用范围从亚衍射极限光学透镜到非互易纳米光子器件。
2013-06-01 physics.optics
Ultra-compact modulators based on novel CMOS-compatible plasmonic materials
我们提出了几个平面布局的超紧凑型等离子体激元波导调制器，利用替代CMOS兼容材料。通过调谐透明导电氧化物层中的载流子浓度，从而在等离子体共振或非共振中调谐波导，来有效地实现调制。共振显著增加了等离子体激元波导的吸收系数，这使得能够实现更大的调制深度。我们表明，可以实现86 dB/um的消光比，允许在小于1微米的电信波长的3 dB调制深度。我们的多层结构可以潜在地与现有的等离子体和光子波导以及新型的基于半导体的混合光子/电子电路集成。
2013-08-14 physics.optics
Photo-generated THz antennas: All-optical control of plasmonic materials
导体结构中的局域表面等离子体激元可以增强局部电磁场，提高消光效率。谐振导电结构通常被制造成具有确定其等离子体响应的固定几何形状。在这里，我们通过展示平面半导体层上的等离子体材料（太赫兹等离子体天线）的光生成，通过空间光调制器的结构化光学照明来挑战这种传统方法。自由载流子仅在选定区域上被光激发，这使得能够通过简单地改变照射图案来在相同样品上限定不同的等离子体天线，因此不需要物理地构造样品。这些结果为等离子体表面上共振的全光学空间和时间控制以及THz消光和局部场增强的伴随控制开辟了广泛的可能性。
2013-09-27 physics.optics
A review of the optical properties of alloys and intermetallics for plasmonics
需要替代材料来增强等离子体装置的功效。我们讨论了一些合金，掺杂金属，金属间化合物，硅化物，金属玻璃和高压材料的光学性质。我们的结论是，由于低频带间跃迁的概率，部分占据d-状态的材料作为等离子体材料表现不佳，排除了许多合金，金属间化合物和硅化物作为可行的。电子-电子和电子-声子散射几率的增加排除了许多掺杂和玻璃态金属。
2010-01-27 physics.optics
Collision quenching in the ultrafast dynamics of plasmonic materials
我们探讨了等离子体激元材料的非线性响应的超短脉冲的电磁辐射的持续时间为几个飞秒和高峰值强度。通过发展电子碰撞的Fokker-Planck-Landau理论，我们解析地求解了碰撞积分，并导出了一组新的流体动力学方程，该方程描述了超短时间尺度下的等离子体动力学。而在小的光强度的限制，我们恢复了良好建立的Drude模型的等离子体，在高强度的限制，我们观察到非线性淬火的碰撞诱导阻尼导致吸收饱和。我们的研究结果提供了一个一般的背景，以了解电子动力学在等离子体材料与有前途的光子应用在操纵等离子体波减少吸收在飞秒时间尺度。
2018-08-10 physics.optics
Inter-diffusion of Plasmonic Metals and Phase Change Materials
本文研究了金属原子扩散到相变硫族化物中的问题，这会破坏光子器件中的共振。利用X射线反射率（XRR）和金属-Ge_2Sb_2Te_5叠层的反射测量研究了Ge_2Sb_2Te_5和金属层之间的界面。金属原子的扩散影响相变材料的结晶温度和光学性质。当Au、Ag、Al、W结构直接沉积在Ge_2Sb_2Te_5上时，发生互扩散。事实上，Au在界面处形成AuTe 2层。扩散阻挡层，如Si 3 N4或稳定的无扩散等离子体材料，如TiN，可以防止界面损伤。研究表明，在设计相变材料调谐的光子器件时，必须考虑界面扩散，TiN是最适合与Ge 2Sb 2 Te 5直接界面的等离子体材料。
2018-10-17 physics.optics
Oxides and nitrides as alternative plasmonic materials in the optical range
作为传统金属的替代品，新的等离子体材料在快速发展的等离子体和超材料领域提供了许多优势。这些优点包括低本征损耗、基于电容器的设计、与标准纳米纤维工艺的兼容性、可调谐性等。透明导电氧化物如Al：ZnO、Ga：ZnO和氧化铟锡（ITO）使得许多高性能超材料器件能够在近红外工作。过渡金属氮化物如TiN或ZrN可以在可见光频率中替代传统金属。在本文中，我们提供了这些新材料的制造和表征的细节，并讨论其适用于一些超材料和等离子体激元应用。
2011-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Reconfigurable plasmonic hot spots enabled by composite VO2-gold plasmonic antennas
Brno University of Technology（布尔诺工业大学）；Central European Institute of Technology（中欧技术研究所）；Institute of Physical Engineering（物理工程研究所）
本研究通过复合VO2-金等离子体天线实现电和磁热点的可重构，展示了强光学吸收和联合电-磁热点的新特性。
2026-03-12 physics.optics
Dynamic plasmonic color generation enabled by functional materials
显示器是我们日常生活中不可或缺的视觉传达信息的媒介。虽然传统的染料彩色显示器已经被世界领先的公司严格地推进，但关键问题仍然存在。例如，颜色褪色和波长有限的分辨率限制了进一步的发展。从光和金属纳米结构之间的共振相互作用中出现的等离子体颜色可以克服这些限制。利用由功能材料实现的动态特性，动态等离子体着色可以在显示技术中找到各种应用。在这篇综述中，我们阐明了动态等离子体激元颜色产生的基本概念，并强调了最近的进展。特别是，我们致力于我们的审查赋予功能材料，包括镁，液晶，电致变色聚合物，相变材料的动态控制的选择。我们还讨论了它们的性能，在当前显示技术的潜在应用。
2021-05-05 physics.app-ph physics.optics
Coupling Spin Defects in a Layered Material to Nanoscale Plasmonic Cavities
六方氮化硼中的自旋缺陷，特别是带负电荷的硼空位（VB）中心，是量子传感的新兴候选者。然而，VB缺陷的量子效率低，因此表现出弱的光致发光。在这项工作中，我们展示了一种可扩展的方法，通过耦合到等离子体间隙腔来显着增强VB-发射。等离子体腔由平坦的金表面和银立方体组成，其间放置有几层hBN薄片。采用这些等离子体腔，我们提取了两个数量级的光致发光增强与光学检测的磁共振对比度相应的2倍增强。这项工作将是关键的进展，量子传感采用二维材料，并实现纳米光子器件与自旋缺陷的六方氮化硼。
2021-08-05 physics.optics
Time-domain topology optimization of power dissipation in dispersive dielectric and plasmonic nanostructures
提出基于密度的时域拓扑优化方案，利用CCPR模型和伴随场方法优化有损色散纳米结构的功率耗散，并在金硅球形颗粒上验证了可见-紫外波段吸收增强。
2024-07-08 physics.comp-ph physics.optics
Waveguide-integrated plasmonic photodetectors and activation function units with phase change materials
随着生成和处理的数据量的快速增长，对更有效的组件和架构（诸如能够以更有效的方式执行越来越复杂的操作的神经形态计算）的搜索继续进行。在这里，我们表明，硫属化物相变材料（半导体）的薄膜可以作为新型等离子体元件的构建块，其在电学和光学域中无缝操作，而不需要重复的电学到光学转换。因此，提出了新型波导集成器件，其能够同时作为光电探测器和激活功能单元操作，并且基于低损耗等离子体激元波导平台和相变材料。理论上预测的耦合效率超过95%，并且与由等离子体提供的增强的光-物质相互作用有关的0.01dB/um的极低插入损耗使得能够实现非常高效和紧凑的光电探测器和激活功能单元。检测和阈值机制涉及通过内部或外部金属接触对相变材料的焦耳加热。本文分析了不同的布置和操作条件，以确保最有效的片上信号处理。
2021-09-28 physics.optics
Highly-confined and tunable plasmonics based on two-dimensional solid-state defect lattices
本研究通过在六方氮化硼单层中构建碳取代有序缺陷晶格，获得低损耗、高受限、可调谐的中红外等离子体激元材料，其受限比超2000、品质因子超1000，为平带体系等离子体工程提供参考。
2023-05-02 physics.optics
Quasi-coherent thermal emitter based on refractory plasmonic materials
研究了耐高温等离子体超材料-氮化钛一维光栅-在高工作温度（540 °C）下的热发射。通过选择耐火材料，我们制作了具有高亮度的热光栅，其发射中心约为3 $μ$ m的中红外辐射。实验表明，等离子体激元在光栅表面的热激发产生了空间相干长度为32λ（角发散度为1.8°）的准单色光束，其半峰宽为70 nm。这些实验结果显示出良好的协议与数值模型的基础上，在频域中的二维全波分析。
2015-08-28 physics.optics
Epsilon-Near-Zero behavior from plasmonic Dirac point: theory and realization using two-dimensional materials
嵌入在介电基质的周期性阵列中的二维金属的电磁响应可以引起模拟ε近零（ENZ）行为的等离子体狄拉克点。这一理论结果对电介质的周期性和厚度缺陷等结构特征极为敏感。我们提出，这样的器件实际上可以通过使用石墨烯作为2D金属和层状半导体过渡金属二硫属化物或六方氮化硼等材料作为电介质主体来实现。我们提出了一个系统的方法，在设计特性方面，用于构建具有线性，椭圆和双曲色散关系的超材料，产生ENZ行为，正常或负衍射。
2016-10-11 physics.optics
Graphene plasmonics for light trapping and absorption engineering
等离子体激元可用于改善光电子器件中的吸收，并且已被深入研究用于太阳能电池和光电探测器。石墨烯最近成为一种强大的等离子体材料。与传统的等离子体材料（如金和银）相比，它显示出明显更少的损耗，并且可以通过化学或电掺杂改变费米能量来调谐它的等离子体。在这里，我们提出了使用石墨烯等离子体用于光电子器件中的光捕获，并表明掺杂的纳米结构石墨烯中的局部等离子体激元的激发可以增强其周围介质中的光吸收，包括体积庞大的二维材料数十倍，这可能会导致新一代高效的，光谱选择性的中红外和太赫兹范围内的光电探测器。如果实现可见光和近红外的石墨烯等离子体，所提出的概念甚至可以彻底改变等离子体太阳能电池领域。
2015-05-12 physics.optics
Switching between topological edge states in plasmonic systems using phase-change materials
基于Aubry-Andre-Harper模型引入非厄米等离子体波导腔结构，利用相变材料Ge $_2$ Sb $_2$ Te $_5$（GST）实现左右拓扑边缘态（TES）的切换.我们表明，GST的结晶和非晶相之间的切换导致的位移的色散关系的优化结构，使右TES的结晶相，和左TES的非晶相发生在相同的频率。因此，我们通过在GST的结晶相和非晶相之间切换来实现在该频率下的左右TES之间的切换。我们的结果可能是潜在的重要发展紧凑的可重构拓扑光子器件。
2022-10-11 physics.optics
Nanoporous Metals: From Plasmonic Properties to Applications in Enhanced Spectroscopy and Photocatalysis
本文综述了纳米多孔金属作为等离激元材料的特性，系统讨论了从纳米多孔金到混合金属化合物的不同体系，并分析了它们在增强光谱和光催化应用中的潜力与局限。
2023-12-05 physics.app-ph physics.optics
Au/Ag bimetallic nanocomposites as a highly sensitive plasmonic material
我们报告Au/Ag纳米复合材料作为一种高度敏感的等离子体材料。通过三维数值模拟的单元方法被引入到观察Au/Ag纳米复合材料以及Au单金属纳米系综中的集体等离子体共振。Au纳米系综提供一致相同的等离子体激元波长，与单元间距离无关。与单金属纳米集合体类似，Au/Ag纳米复合物的明显特征是将双等离子体共振峰会聚到单个等离子体共振峰，强烈依赖于堆积密度和单元尺寸。在亚波长结构中，纳米复合材料的有效单元尺寸低于2.5 nm，这足够小以表征纳米复合材料。结果，Au/Ag纳米复合物清楚地显示出异常高的灵敏度和品质因数（约为常规等离子体灵敏度的3倍和常规等离子体FOM的4.3倍），这是由耦合的Au-Ag四极杆纳米单元引起的。这项研究为Au/Ag纳米复合材料作为先进的纳米等离子体传感技术的理想和替代等离子体材料提供了必要的理论基础。
2018-06-27 physics.optics
Neighboring Interactions in a Periodic Plasmonic Material for Solar-Thermal Energy Conversion
采用时域有限差分法（FDTD）研究了周期性等离子体超材料中相邻粒子对近单位光吸收率的影响。超材料被构造为位于氧化铝（Al $_2$ O $_3$）介电环境上方的银纳米颗粒（20- 90 nm）。进行颗粒宽度和电介质厚度的全参数扫描。计算结果确定了金属-电介质和金属-空气之间的几个共振，这些共振有可能通过堆叠的几何形状来扩大响应。一个显着的耦合谐振之间的金属-介电谐振和粒子之间的腔谐振被捕获作为电介质厚度的函数。这种耦合谐振在介质厚度为40 nm以下和腔宽为20 nm以上时不明显。此外，当颗粒宽度为晶胞长度的一半时，预测了明显的传播表面等离子体激元共振。
2015-05-14 physics.optics
Ultrafast Plasmonic Control of Second Harmonic Generation
高效的频率转换技术对于用于信息处理和信号调制的等离子体超颖表面的发展至关重要。原则上，非线性材料中的纳米级电场限制使得每单位体积的谐波转换效率比块体材料中可达到的更高。在这里，我们展示了有效的二次谐波产生（SHG）在锯齿形纳米间隙等离子体几何形状，产生陡峭的电场梯度的电介质超颖表面。使用超快泵浦来控制具有反转对称性的薄膜材料中的等离子体激元诱导的电场，该薄膜材料在没有等离子体激元增强的情况下不表现出偶数阶非线性光学响应。利用一种新的非线性干涉技术，对等离子体近场的时间演化进行了表征，其分辨率约为100as。在这里展示的超材料几何形状中操纵非线性信号的能力对于理解纳米材料的超快非线性响应和制造有源的光学可重构等离子体器件都是不可或缺的
2016-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonances On-Demand for Plasmonic Nano-Particles
提出了一种设计具有期望共振谱的等离子体粒子的方法。该方法是基于重复扰动的初始粒子形状，同时计算的各种准静态共振的特征值。该方法是严格证明，确保解决方案存在任何所需的光谱共振位置。共振跨越可见光和近红外制度，我们的方法设计的，使用时域有限差分模拟验证。一个新的家庭与同位偶极-四极共振粒子的设计，展示了独特的权力的方法。这种按需工程使纳米天线和超材料能够严格实现需要特定光谱功能的各种应用。
2011-01-10 physics.optics
Collective plasmonic modes in the chiral multifold fermionic material CoSi
拓扑半金属中的等离子体激元为基础物理探索和技术应用提供了令人兴奋的机会。在这里，我们调查的典范手性晶体CoSi，其中主机的各种多重费米子激发等离子体。我们发现，CoSi主机两个不同的等离子体模式在红外制度在0.1 eV和1.1 eV的长波长极限。0.1 eV的等离子体被发现是高度分散的，起源于带内集体振荡与双自旋-1激发，而1.1 eV的等离子体是dispersionless，它涉及带间的相关性。这两种等离子体激元模式都位于粒子-空穴连续区之外，并且具有长寿命。我们的研究表明，CoSi类材料将为探索拓扑等离子体的基础和技术方面提供一个有趣的材料平台。
2022-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Broad-band plasmonic isolator compatible with low-gyrotropy magneto-optical material
光隔离器经过几十年的研究，仍然是光子集成电路的主要缺失元件之一。到目前为止，最好的解决方案是基于横向磁光效应，使用窄带谐振器或高回旋磁光材料，在通常的光子平台上难以集成。在本文中，我们提出了一个全新的概念，使执行宽带非互易传输，即使在低回转性材料的情况下。该原理探索了由于磁双等离子体效应而导致的来回光路的分离，即，在加载有磁光（MO）层的等离子体缝隙波导中引起的耦合模不对称性。我们数值计算表明，这样的金属MO介质金属缝隙波导与适当的侧耦合损耗矩形纳米腔相结合，给出了超过18 dB的隔离比在几十纳米的带宽，只有2 dB的插入损耗。我们提出了一种分析方法来描述这样的磁等离子体波导，以确定所涉及的物理机制和隔离器的优化规则。此外，我们表明，低回旋材料（低至~0.005）可以考虑隔离比高达20 dB，开辟了道路，一类新的集成隔离器使用易于集成的混合或复合材料。
2020-11-20 physics.optics
Interband Plasmonics with p-block Elements
我们研究了三种元素材料的近紫外可见等离子体特性的起源，这些材料来自p块：Bi，Sb和Ga，目的是实现和利用贵金属所提供的非常规等离子体效应。在这样的目标，我们审查和分析了广泛的光学确定的介电函数e的这些元素材料在文献中，涵盖了广泛的光子能量范围（从0.03到24 eV）。结果表明，在近紫外可见光区，类德鲁德载流子对电子的实部e_1的贡献对于Bi和Sb是可以忽略的，而对于Ga是中等的。与此相反，这些元素材料的带间跃迁显示出高的振子强度，在近紫外可见光中产生强烈的负贡献e1。因此，在这些材料中，带间跃迁不仅仅是对等离子体特性有害的阻尼通道。值得注意的是，这些带间跃迁诱导完全（部分）局部表面等离子体共振发生在Bi和Sb（Ga）纳米结构在近紫外可见。通过带间跃迁实现的等离子体性质，而没有Drude类载流子激发，是非常有吸引力的现象，因为它们可以产生丰富和广泛的纳米结构和超材料，其中等离子体效应将通过能带结构的剪裁和电子态的占据来调节。
2016-01-07 physics.optics
Nonvolatile plasmonics based on optically reprogrammable phase change materials
我们在这里提出了一个新的平台，实现新型的非易失性光开关器件，利用高场限制提供的等离子体和多状态编程能力的硫系相变材料。整体能量消耗的高度降低由允许降低切换能量的等离子体提供的高场增强和允许在零静态功率消耗下操作的相变材料的实现组成。等离子体激元和相变材料的组合在切换时间、衰减对比度和利用宽带隙相变材料执行相移的可能性方面提供了额外的本质改进。在大多数全光开关光子器件中，开关机制是通过加热相变材料来实现的。这里，提出了两阶段加热过程，其基于相变材料本身对光的吸收，以及在金属对光的吸收下从金属条的热传递。因此，与任何其他先前提出的光开关相比，甚至可以在所提出的结构中实现示出光的零吸收的宽带隙相变材料。所提出的等离子体激元波导装置对相变材料性质的任何变化都极其敏感，因此，即使是微小的温度变化也会提供透射光的本质变化。
2021-12-16 cs.ET physics.app-ph physics.optics
Ultrathin All-Angle Hyperbolic Metasurface Retroreflectors Based on Directed Routing of Canalized Plasmonics
回射器可以精确地将自由空间中的入射波沿着其原始通道重新定向，这为无线通信中的光操纵提供了前所未有的机会。然而，据我们所知，现有的方法设计的回射器遭受要么笨重的尺寸，窄的角度带宽，或耗时的后处理。在这里，提出了一种基于双曲等离子体元表面的全角度和全角度回射器的设计方案，并进行了实验验证。该方案的物理机制是自由空间中的行波与双曲等离子体元表面上的管道化欺骗表面等离子体之间的高效全角度跃迁。在这种情况下，强约束特性受益于增强的光-物质相互作用，使我们能够路由和回射的渠道SSP与极端的反射结构。作为该方案的验证，设计并制作了厚度近似等于中心波长的后向反射器原型。进一步的实验研究获得了83.2%的最大效率和53°的半功率视场。该方案可以在目标检测、遥感和各种片上光控器件中找到有前途的应用。
2022-01-11 physics.app-ph physics.optics
Amplification of light scattering in arrays of nanoholes by plasmonic absorption-induced transparency
吸收诱导透明是一种光学现象，发生在金属纳米孔阵列中，当在其顶部沉积吸收光谱中具有窄线的材料时。首次报道是在可见光范围内，使用染料激光器作为覆盖材料，它被描述为透射峰意外地接近染料激光器的吸收能量。在这项工作中，光的放大被证明在吸收诱导透明的主动制度。当染料激光器表现为增益材料时，可以实现受激发射的放大。强烈的照射可以修改增益材料的介电常数，这又改变了在孔阵列中激发的等离子体激元模式的传播特性，从而提供对光的更少阻尼和进一步的反馈，增强了受激发射过程。
2021-07-07 physics.optics
Directing Monolayer Tungsten Disulfide Photoluminescence using a Bent Plasmonic Nanowire on a Mirror Cavity
在不影响场增强的情况下设计定向光学天线需要专门设计的光学腔。在这里，我们报告的实验观察定向光致发光发射从单层的二硫化钨使用的反射镜腔上的等离子体纳米线。几何形状提供了场增强和方向性的光致发光通过将单层之间的延伸腔滴铸弯曲的银纳米线和金镜形成。我们使用傅立叶平面成像技术成像的光致发光发射波矢量。该腔在一个狭窄的波矢范围内耦合出辐射，径向和方位角扩展分别仅为11.0°和25.1°。此外，我们进行了三维有限差分时域数值计算，以证实和理解的实验结果。我们设想，这里提出的结果将很容易利用片上耦合应用和设计非弹性光学天线。
2022-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Plasmonic materials for energy: from physics to applications
等离子体激元材料，可用于现有的和新兴的应用等离子体激元可再生能源技术，独特的物理机制进行了审查。表面等离子体激元（SP）模式-传播表面等离子体激元（SPPs）和局域表面等离子体激元（LSP）-作为集体光子-电子振荡的混合性质使它们成为能量应用的有吸引力的候选者。等离子体结构附近的高密度光学状态增强了光吸收和发射，使得能够局部加热，并驱动热表面和冷表面之间的近场热交换。SP模式将吸收的光子的能量直接引导到自由电子，并且所产生的热电子可以用于热电、光伏和光催化平台。使用等离子体的优点和缺点超过传统技术的太阳能和废热收集进行了讨论，等离子体预计将导致性能改进的其他方法无法实现的领域被确定。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Plasmonic Structures, Devices, and Integrated Applications A Patent Analysis
University of Tabriz（特拉比兹大学）
该综述通过专利分析梳理等离激元结构与器件的材料、纳米结构机制、波导及主动调谐技术，展现其在纳米尺度操控光信号和传感中的集成应用潜力。
2025-10-20 physics.optics
Space-Time Metamaterials
尽管经过十多年的积极研究，材料损耗的基本问题仍然是实现最近出现的超材料和等离子体领域带来革命性实际应用的承诺的主要障碍。在目前的工作中，我们证明了强材料吸收的问题，这是固有的等离子体系统和超材料的等离子体成分的基础上，可以通过利用时间维度来解决。通过将脉冲轮廓与有损超材料的实际响应相匹配，这种方法允许抵消材料吸收的影响。相应解的存在依赖于因果关系的基本性质，即通过Kramers-Kronig关系将介质中的吸收与材料引入的频率相关时间延迟的变化联系起来。我们表明，所提出的时空方法可以应用于广泛的超材料和等离子体系统，从双曲介质到金属光学和新的等离子体材料。
2018-01-16 physics.optics
2D semiconductors as integrated light sources for plasmonic waveguides
研究利用范德华力兼容性，将剥离的单层TMDC薄片与等离激元狭缝波导及偶极子天线耦合器集成，实现光致发光注入波导，为多平台PIC提供通用片上光源方案。
2025-06-11 physics.app-ph physics.optics
Bismuth ferrite as low-loss switchable material for plasmonic waveguide modulator
我们提出了新的等离子体激元调制器的设计，可用于光子集成电路中的动态信号切换。研究了以铁酸铋为有源材料的等离子体激元波导调制器的性能。铋铁氧体芯夹在金属板（金属-绝缘体-金属配置）之间，金属板也用作电极，使得芯在施加电压下通过铋铁氧体中的铁电畴的部分面内到面外重新取向来改变其折射率。这种域切换导致传播常数和吸收系数的改变，因此可以实现相位或幅度控制。由于金属层之间的高场限制以及针对芯厚度的特定值的模式截止的存在，实现了有效的调制性能，使得可以以优异的调制深度控制信号。对于相位控制方案，π相移由0.8 μm长度的器件提供，传播损耗为0.29 dB/μm。对于幅度控制，我们预测消光比可达38 dB/μm，传输损耗为1.2 dB/μm。与先前提出的活性材料相比，铁酸铋具有几乎为零的材料损耗，因此基于铁酸铋的调制器不会带来传播信号的额外衰减。
2014-07-14 physics.optics
Enhanced Emission from Ultra-Thin Long Wavelength Infrared Superlattices on Epitaxial Plasmonic Materials
分子束外延允许波长灵活的外延红外等离子体材料与量子工程红外光电有源区的单片集成。我们的实验表明，从超薄（1/32波长的总厚度）长波长红外（LWIR）超晶格生长在高度杂质半导体设计师的金属虚拟衬底上的光致发光的六倍增强相比，相同的超晶格生长在未掺杂的虚拟衬底上。通过并矢格林函数形式主义的发射过程的分析和数值模型与实验结果一致，并与所观察到的增强发射的结合Purcell增强由于表面等离子体模式以及方向性增强由于腔-基板-发射极相互作用。提出的结果提供了一个潜在的路径，高效，超亚波长长波红外发射器设备，以及单片外延架构提供的机会，调查耦合等离子体/光电材料中的光-物质相互作用的极限。
2019-10-25 physics.app-ph physics.optics
Luminescence engineering in plasmonic meta-surfaces
光致发光由于其在等离子体激元、纳米激光器、脉冲激光器、激光脉冲激光器、超材料中的损耗补偿和增益以及发光介质中的广泛技术应用而受到显著关注。已知纳米结构材料具有与体样品或平面膜非常不同的发光特性。在这里，我们表明，通过工程纳米结构的元表面，我们可以选择的位置的光致发光的吸收和发射线的薄金膜。纳米结构还有助于强烈增强金的发射，在我们的实验中增强了76倍。这种增强是由设计的吸收和发射线与激发激光波长的相对位置以及组成材料的固有性质决定的。这些发光工程材料与共振材料相结合，如在激光spaser中，或与可重构超材料的力量相结合，有望成为可调谐纳米级光源的巨大潜力。
2016-06-10 physics.optics
On the giant enhancement of light in plasmonic or all-dielectric gratings comprising nano-voids
我们报告了在高折射率电介质材料中制成的浅纳米沟槽内产生巨大光场增强的可能性，因为共振行为让人想起我们用亚波长等离子体腔得到的。高品质因数通过模态分析进行解释，并可以调整适当的设计规则。这里模拟的薄介电空隙光栅可以是用于化学传感的基于等离子体激元的设备的相关替代方案，或者可以通过采用弱吸收材料来用作有效的波长选择性光吸收体。
2018-10-31 physics.optics
Induced transparency by coupling of Tamm and defect states in tunable terahertz plasmonic crystals
光子晶体和超材料已经成为两类可定制的材料，能够精确控制光。等离子体激元晶体可以被认为是由等离子体激元材料制造的光子晶体，其布拉格散射来自重复单元格的入射电磁波。然而，等离子体激元晶体，像超材料，是由亚波长单位单元。在这里，我们研究了二维电子气中几个周期的太赫兹等离子体晶体。这种等离子体介质是极端亚波长（$\approx λ/100$）的，并且通过向金属电极施加电压而可重构。观察到被称为Tamm态的弱局域晶体表面态。通过引入一个独立控制的等离子体缺陷，与Tamm状态相互作用，我们证明了频率捷变的电磁感应透明现象。所观察到的等离子体晶体带边缘的50% ${\it in-situ}$调谐应该在诸如石墨烯的材料中可实现，以主动控制等离子体晶体在红外中的分散。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Silver Amalgam Nanoparticles and Microparticles: A Novel Plasmonic Platform for Spectroelectrochemistry
来自非常规材料的等离子体纳米颗粒可以改善甚至将一些新的功能引入到与等离子体固有相关的学科中，例如光化学或（光谱）电化学。例如，它们可以催化各种化学反应或在各种应用中充当纳米电极和光学换能器。银汞合金是这种非常规等离子体材料的完美例子，尽管它在电化学领域因其宽的阴极电位窗口和生物分子对其表面的强吸附亲和力而众所周知。在这项研究中，我们详细研究了由银汞合金制成的纳米颗粒和微米颗粒的光学性质，并将它们的等离子体共振与它们的形态相关联。我们使用光学光谱技术的合奏水平和电子能量损失光谱的单粒子水平上，以证明银汞合金本地化等离子体共振，从紫外线的所有方式到中红外波长覆盖的非常宽的光谱范围。我们的研究结果建立银汞合金作为一个合适的材料引入等离子体功能的光化学和光谱电化学系统，其中等离子体增强的电磁场和发光过程可以协同满足优越的电化学特性的汞。
2019-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Asymmetric Cherenkov Emission in a Topological Plasmonic Waveguide
在这里，我们调查切伦科夫发射的一个阵列的运动电荷在附近的拓扑非平凡的回转材料。它示出的非互易材料响应可能会导致在一个强大的不对称切伦科夫发射，这样的发射辐射的光谱和阻止功率强烈依赖于粒子速度的符号。结果表明，主要的发射通道是由拓扑材料支持的单向边态决定的。我们认为作为例子，磁化等离子体和外尔半金属。后者可以在没有偏置磁场的情况下表现出自发的非互易响应。
2018-06-20 physics.optics
Determination of Nanoscale Mechanical Properties of Polymers via Plasmonic Nanoantennas
纳米技术和随之而来的微型设备的出现正在推动我们对无数材料的机械性能的理解。在这里，我们专注于无定形聚合物材料，并介绍了一种新的方法来确定纳米级的机械响应的聚合物薄膜在GHz范围内，使用超快光学手段。耦合的膜的等离子体激元纳米天线在其振动本征频率激发允许提取的机械模量的值，以及通过时域测量的玻璃化转变温度的估计，这里证明为PMMA膜。这种纳米尺度的方法可以扩展到广泛的空间强约束材料的机械和弹性性能的测定。
2021-08-25 physics.optics
Plasmonic resonances in nanostructured transparent conducting oxide films
透明导电氧化物（TCO）正在成为替代贵金属（诸如银和金）的可能的替代组成材料，用于近红外（NIR）区域中的低损耗等离子体激元和超材料（TEM）应用。已经研究了TCO的光学特性，以评估这些材料作为等离子体和MM设备中的金属替代品的功能和潜力，即使除了它们通常用作电极材料之外。然而，在纳米尺度上图案化TCO，这是等离子体和MM设备所必需的，没有得到很好的研究。本文研究了TCO的纳米图案化工艺，特别是电子束光刻的剥离技术，以及利用TCO实现等离子体纳米结构。通过采用开发的纳米图案化工艺，我们制作了TCO纳米盘的二维周期性阵列，并表征了材料的等离子体特性，以评估TCO作为金属替代品的性能。在1.6 ~ 2.1 μ m波长范围内观察到了体等离子体中自由电子的光致集体振荡和局部表面等离子体共振。观察到定义明确的共振峰，这可以通过改变掺杂剂的量和通过在氮气环境中热退火TCO纳米盘同时保持低损耗特性来显著地调谐。
2012-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmonic Aerosols
等离子体纳米颗粒共振耦合到衍射极限以下并将光限制在衍射极限以下。这种机制使光学材料的现代复兴成为可能，其潜在应用范围从传感和电路到可再生能源和药物。然而，这些等离子体材料通常被限制在稀释液体或固体二维表面，从而限制了它们的可能性。在这里，我们通过将金纳米棒的液体悬浮液转变为气相并同时测量其光谱来实验性地展示等离子体气溶胶。通过测量和模拟纳米棒从液相到气相的纵向吸收峰的演变，我们发现气溶胶是光学均匀的和热稳定的。我们表明，通过调整纳米棒的纵横比，气溶胶的吸收峰是可调的，从可见光到中波红外波长。我们发现吸收峰波长对气体折射率变化的敏感性线性依赖于纵横比，并且可以从纳米棒的几何和材料特性来估计。对于高纵横比纳米棒的灵敏度变得非常大，这可能有助于帮助地球工程的挑战。这项工作建立了等离子体气溶胶，可能为基础和应用研究带来令人兴奋的机会。
2019-02-08 physics.optics
Ultraviolet and visible range plasmonics of a topological insulator
超材料、数据处理电路和光谱的可见光和紫外部分的传感器的发展受到缺乏支持等离子体激发的低损耗介质的阻碍，并推动了对贵金属以外的等离子体材料的强烈搜索。通过研究在拓扑绝缘体$\mbox{Bi}_{1.5}\mbox{Sb}_{0.5}\mbox{Te}_{1.8}\mbox{Se}_{1.2}$表面制备的等离子体纳米结构，我们发现它在蓝紫外范围内比金和银的等离子体材料好几个数量级。由$\mbox{Bi}_{1.5}\mbox{Sb}_{0.5}\mbox{Te}_{1.8}\mbox{Se}_{1.2}$制成的超材料显示出从350 nm到550 nm的等离子体共振，而表面光栅显示出从230 nm到1050 nm的阴极射线发光峰。负介电常数支撑的等离子体激元响应归因于体带间跃迁和拓扑保护状态的表面贡献的组合。我们的研究结果的重要性是在识别新的机制的负介电常数在半导体可见范围的等离子体可以直接集成与电子。
2014-01-10 physics.optics
Plasmonic metamaterial cloaking at optical frequencies
在本文中，我们提出了在可见光频率工作的圆柱形和球形电磁斗篷的设计。斗篷的设计是基于使用由交替的等离子体和非等离子体材料组成的分层结构，并在光学频率下表现出有效的ε近零材料的集体行为。首先设计了一种圆柱形隐身衣，用于隐藏圆柱形目标。提出了两种可供选择的布局，并考虑了磁性和非磁性物体。最后，介绍了球形隐身衣的设计。整个文件中提出的全波模拟证实了所提出的设置的有效性，并显示如何使用这种技术来减少圆柱形和球形物体的可观测性。损失的影响也被考虑在内。
2008-07-30 physics.optics
Tuning Plasmonic Metasurfaces via Phase Change Material Substrates for Modulating Reactivity in Light-Driven Reactions
Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Xi’an University of Posts and Telecommunications（西安邮电大学）；University of Applied Sciences Landshut（兰茨胡特应用科学大学）
本文通过相变材料基底调节等离子体超材料，利用模式混合法调控光激发电子群体，实现对光驱动化学反应反应性的选择性控制，实验显示产物产率在晶态和非晶态下分别降低和提高。
2026-04-10 physics.optics
Molecular plasmonics: the role of ro-vibrational molecular states in exciton-plasmon materials under strong coupling conditions
我们扩展模型的激子等离子体激元材料，包括一个振转结构的分子使用波包传播的电子势能面。新的模型取代了传统的两级发射器与更复杂的分子，允许检查对齐和振动动力学的影响，与表面等离子体激元的强耦合。我们将该模型应用到一个混合系统，包括一个薄层的分子放置在顶部的周期性阵列的狭缝。严格的模拟进行了两种类型的分子系统所描述的振动束缚束缚和束缚连续电子跃迁。计算揭示了透射，反射和吸收光谱中的新功能，包括观察到的拉比分裂和振动模式的显着更高的值清楚地看到在相应的光谱。我们还研究了各向异性的初始条件对混合材料的光学性质的影响，表明系统的光学响应受到分子初始预对准的显着影响。我们的工作表明，预取向分子可以作为一个有效的探针的近场近金属界面的亚衍射表征。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Optimal materials for maximum near-field radiative heat transfer
我们考虑了所有因果体材料，二维材料和超材料的最大近场辐射传热（RHT）的空间。因果关系限制了等离子体反应可以发生的带宽，解释了理想材料的两个关键特征：小本底折射率（2D材料中最小的高能跃迁）和Drude样自由载流子响应，它们一起最佳地产生超过理论最先进水平的10倍增强。我们确定了透明导电氧化物，III-氮化物，和石墨烯作为材料，如果掺杂以在我们所称的“近场维恩频率”下表现出等离子体共振，则应该提供接近理想的近场RHT速率。“深亚波长图案化可以提供边际进一步增益，代价是极小的特征尺寸。最佳材料在300 K温度下具有中等的损耗率和19 μm的等离子体响应，这表明在中远红外波长下等离子体的新机会，具有低载流子浓度并且不需要最小化损耗。
2020-07-27 physics.app-ph physics.optics
Extraordinary Magnetooptics in Plasmonic Crystals
等离子体已经吸引了相当大的兴趣，因为它允许在纳米尺度上的光的本地化。等离子体功能材料的制备是集成纳米光子学的一个突破。这类系统可能表现出丰富多样的新现象，也具有巨大的应用潜力。特别地，磁光材料是有吸引力的，因为它们可以经由外部磁场提供对激光和表面等离子体的超快控制。在这里，我们展示了一种新的磁光材料：一维等离子体激元晶体形成的周期性穿孔的贵金属膜上的铁磁介质膜。它提供了巨大的法拉第和克尔效应，通过观察Ebbesen的非凡透射峰附近的横向克尔效应增强了三个数量级来证明。表面等离子体激元在这种增强中起着决定性的作用，因为克尔效应敏感地依赖于它们的性质。等离子体晶体可以在传输中操作，使得其可以在用于电信、等离子体电路、磁场感测和全光磁数据存储的设备中实现。
2010-11-10 cond-mat.other physics.optics
Plasmonic properties of electrochromic doped metal oxides investigated through Kubelka Munk formalism
本研究探讨了Kubelka Munk理论在电致变色掺杂金属氧化物（如氧化铟锡和钼钨氧化物）等离激元特性表征中的应用，推导并验证了适用于小尺寸颗粒的分析模型与稀释方法，为通过漫反射测量高效表征金属氧化物光学特性提供了关键依据。
2024-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
