Engineering plasmon modes and their loss in armchair graphene nanoribbons by selected edge-extended defects
从理论上研究了扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）的边缘修饰对集体激发的影响。紧束缚方法与介电函数结合使用。深入研究了非常规等离子体激元模式及其与特别设计的AGNR平带的关系。我们证明了新的集体激发和边缘修改的类型和周期之间的强大的关系。此外，我们发现，在（动量，频率）-相图中显示的主要功能，单粒子和集体激发的AGNR可以有效地调整边缘扩展的缺陷。我们得到的等离激元模式被发现是类似于磁等离激元与集体激发的朗道量子化的电子。这项工作提供了一种独特的方式来工程师离散磁等离子体类模式的AGNR在没有磁场。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Quantum Nature of Plasmon-Enhanced Raman Scattering
我们报告等离子体增强拉曼散射在石墨烯耦合到一个单一的等离子体热点测量作为激光能量的函数。的G峰的增强曲线显示出强烈的增强（高达$10^5$）和窄共振（30毫电子伏），这是由金纳米二聚体的局部表面等离子体引起的。我们观察到的缺陷模式的散射在一个无缺陷的石墨烯晶格中的等离子体共振的演变。我们提出了等离子体增强拉曼散射的量子理论，其中等离子体形成的激发过程的一个组成部分。散射通道之间的量子干涉解释了实验观察到的共振轮廓，特别是，显着差异的增强因子为传入和传出的共振和缺陷型模式的外观。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Intrasubband plasmons in a finite array of quantum wires placed into an external magnetic field
本文讨论了量子线阵列中的子带内等离子体激元的理论研究。量子线阵列由有限数量的量子线组成，相互之间等距离排列，置于外部磁场中。我们考虑了两种类型的量子线阵列：一种是所有量子线中电子密度相等的有序量子线阵列，另一种是弱无序量子线阵列，其特征是一个缺陷量子线的电子密度与其他量子线的电子密度不同。对于置于外磁场中的有序量子线阵列，预测了等离子体激元频率对量子线中一维电子密度的非单调依赖关系。对于高磁场的存在的1D电子密度范围内，等离子体激元模式不存在，示出。对于弱无序量子线阵列，发现存在与通常模式不同性质的局域等离子体激元模，在高磁场下，缺陷量子线中的局域等离子体激元模在一定的一维电子密度范围内消失。
2003-10-15 cond-mat.mes-hall
The effects of three-dimensional defects on one-way surface plasmon propagation for photonic topological insulators comprised of continuous media
研究了连续磁等离子体材料与金属界面上的单向表面等离子体激元（SPP）。我们证明了连续材料中的TM模可以被赋予类似于拓扑光子晶体的非平凡的陈数，而且这些陈数可以解析计算。这导致在磁等离子体的带隙内的频率传播的拓扑保护的表面模式的外观。以前的作品认为2D结构，在这里，我们考虑的3D缺陷的影响，并表明，虽然向后传播/反射不能发生，侧散射发生，它有显着的影响表面模式的传播。几种不同的波导几何形状被认为是减少侧散射的影响，我们也考虑了金属损耗的影响。
2016-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scattering of Graphene plasmons by defects in the graphene sheet
对石墨烯表面等离子体激元在石墨烯片中的缺陷散射进行了理论研究。这些缺陷可以是自然的（如畴界、波纹和裂纹等），也可以是由外部栅极引起的。散射被证明是由一个积分方程，来自一个平面波展开的领域，这在一般情况下必须解决的数值，但它提供了有用的分析结果为小缺陷。主要考虑两种情况：石墨烯电导率的平滑变化（由高斯电导率分布表征）和急剧变化（由具有不同电导率的岛表示）。一般来说，反射在很大程度上超过石墨烯片的辐射。然而，在明确定义的导电岛的情况下，有一些岛的大小和频率的反射率为零的值，相应地，平面外的辐射是主要的散射过程。对于光滑缺陷，反射光谱在条件$k_p a \approx \sqrt{2}$下呈现单个最大值，其中$k_p$是GSP波矢，$a$是缺陷的空间宽度。相反，尖锐缺陷的反射光谱呈现周期性振荡，周期为$k_p' a$，其中$k_p'$是缺陷内的GSP波长。最后，考虑裂纹（石墨烯导电性中的间隙）的情况，表明对于大于GSP波长的十分之一的间隙宽度，反射率实际上是一致的。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Propagation of surface plasmons on plasmonic Bragg gratings
我们使用耦合模理论来描述的表面等离子体激元（SPP）从写在金属-电介质界面或覆盖有图案化的石墨烯片的电介质-电介质界面的表面上的有限延伸的方波光栅（布拉格光栅）的散射。我们发现的SPP的反射率和透射率的解析解时，只有两个模式（前向和后向散射）被认为是。我们表明，在这两种情况下的反射光谱呈现阻带的SPP是完全背散射，如果光栅不是太浅。此外，反射系数显示法布里-珀罗振荡时，SPP的频率是在阻带区之外。对于一个单一的电介质井，我们表明，有频率的传输等于1。对于静电极限中的各种量，我们也给出了简单的解析表达式。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall
Fully screened two-dimensional magnetoplasmons and rotational gravity shallow water waves in a rectangle
研究矩形二维电子系统中完全屏蔽极限下的磁等离激元，解析求解无磁场本征模，并扩展至磁场情形，发现频率随磁场增强趋于零，并与旋转重力浅水波建立类比。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall
Spatially Uniform and Defect-Tolerant Plasmonic Responses in 3D printed Gold Nanoparticle Assemblies
Paderborn University（帕德博恩大学）；Kumoh National Institute of Technology（龟尾国立科学技术院）；Gumi Electronics & Information Technology Research Institute（龟尾电子信息技术研究院）；Hallym University（韩国基督教大学）
通过弯月面引导组装制备三维金纳米颗粒柱，利用暗场散射和电磁模拟证明其等离激元响应具有空间均匀性和缺陷容忍性，并通过核-卫星结构实现组分可调的光学响应。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced quantum properties of shallow diamond atomic defects through nitrogen surface termination
Hebrew University（希伯来大学）；Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本研究通过氮等离子体表面终止技术提升浅层金刚石NV中心的量子稳定性和相干性。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phase Resolved Surface Plasmon Interferometry of Graphene
石墨烯的表面等离子体激元（SPP）反映了底层电子结构和动力学的微观空间变化。访问此信息需要探测完整的SPP响应功能。我们将扫描探针针尖耦合表面等离子体干涉术与相位分辨近场信号检测相结合，对石墨烯SPP的相位和振幅进行成像。我们表明，一个简单的分析腔模型可以自洽地描述边缘，晶界，和缺陷SPP反射和散射的相位和振幅响应。推导出的复杂SPP波矢，阻尼，载流子迁移率同意从更复杂的模型的结果。这种相位信息为光电子应用的空间和光谱石墨烯SPP调谐和调制开辟了新的自由度。
2014-04-17 cond-mat.mes-hall
Resonant Scattering of Surface Plasmon Polaritons by Dressed Quantum Dots
在强耦合条件下，研究了嵌入半导体量子点的表面等离子体激元-极化激元波的共振散射。与局部介质表面缺陷的非共振散射相反，预测了散射场谱中的强共振峰，并伴有两个侧谷。峰高非线性地依赖于表面等离子体激元-极化激元波的振幅，反映了量子点内部光子修饰的电子-空穴等离子体的反馈动力学。散射场峰值强度的这种独特行为与表面等离子体激元-极化激元波的吸收光谱中由于带间光子修整效应而发生的共振凹陷相关。我们的表面等离子体极化激元波的散射的结果可能是实验观察和应用于空间选择性照明和个别分子的成像。
2014-05-01 cond-mat.mes-hall
Observation of a phonon bottleneck effect on the thermal depopulation from a photoexcited shallow defect in silicon
Instituto IMDEA Nanociencia（IMDEA纳米科学研究所）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）；Utrecht University（乌得勒支大学）
研究通过太赫兹光谱学观察到高电阻率硅中光子瓶颈效应影响浅缺陷热退居，揭示了电子-声子相互作用在超快过程中的作用。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Single-molecule-resolution ultrafast near-field optical microscopy via plasmon lifetime extension
最近的一项研究表明：当长寿命粒子位于等离子体金属纳米粒子附近时，等离子体振荡的寿命延长，但“仅”在该长寿命粒子附近[PRB 101，035416（2020）]。在这里，我们表明，这种现象可以用于超快（单分子）分辨率超快无孔（散射）SNOM应用。我们使用三维麦克斯韦方程组的精确解。我们用飞秒激光照射金属涂层的硅尖端，量子发射器（QE）放置在尖端顶点。除了在亚纳米尺寸的QE附近，在顶点处的诱导近场迅速衰减。因此，解决方案只受到量化宽松规模的限制。由于在尖端顶点上定位QE具有挑战性，我们建议使用一种新发现的现象; 2D材料中的应力诱导缺陷形成。当单层，例如，当过渡金属二硫属化物（TMD）转移到AFM针尖时，2D TMD的针尖压痕起源于正好位于针尖的最尖锐点处的缺陷中心;即正好在其顶点处。此外，缺陷的谐振是可调的，通过施加到尖端的电压。我们的方法同样可以用于无背景噪声的非线性成像和促进单分子大小的化学操作。
2020-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coupling Quantum Emitters in WSe2 Monolayers to a Metal-Insulator-Metal Waveguide
将单光子发射器耦合到表面等离子体激元为芯片上量子光子学提供了通用的基础。然而，实现良好的耦合效率需要发射器相对于等离子体激元模式的位置和偶极取向两者的精确对准。我们演示了在2-D半导体，WSe 2自对准的银-空气-银，金属-绝缘体-金属波导中传播的表面等离子体激元的单发射器的耦合。波导在单层中产生应变引起的缺陷，其接近于表面等离子体激元模式，具有有利的偶极取向以用于最佳耦合。我们测量的平均增强率的自发发射的因素为1.89耦合的单缺陷的等离子体激元波导。这种结构提供了一种有效的方式耦合单光子发射器传播等离子体激元，这是实现芯片上的有源等离子体激元电路的重要一步。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
On-demand generation of shallow silicon vacancy in silicon carbide
碳化硅中的缺陷已经被探索为量子技术中有前途的自旋系统。然而，对于实际的量子精密测量和量子通信，实现按需的浅自旋缺陷产生是至关重要的。在这项工作中，我们提出的产生和表征的浅硅空位在碳化硅中通过使用不同的注入离子和退火条件。在较宽的注量范围内，氦离子对硅空位的转换效率高于碳离子和氢离子。优化退火条件后，转换效率可提高2倍以上。由于所产生的系综缺陷的高密度，感测静态磁场的灵敏度可以高达，这是约15倍高于先前的结果。通过仔细优化注入条件，我们进一步表明可以产生单个硅空位阵列，转换效率约为80%，达到固态系统中的最高转换产率。研究结果为利用按需产生的浅硅空位进行量子信息处理和量子光子学研究奠定了基础。
2018-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Confronting theoretical results of localized and additional surface plasmon resonances in silver nanoparticles with EELS measurements
Raza等人最近观察到，在封装在氮化硅中的银纳米颗粒中，局部表面等离子体共振和额外的表面等离子体共振的能量蓝移非常大，这还没有完全理解。利用由两个子系统组成的量子模型分别描述金属纳米球的传导电子的质心和内禀运动，以及质心与金属纳米球外的传导电子之间的耦合，首次推导出局域表面等离子体共振的广义能量和谱线展宽尺寸依赖性，克服了通常的1/R尺寸依赖性的发散缺陷.其次，我们提出金属纳米球中的附加表面等离子体共振起源于质心子系统的第一激发态到基态的跃迁，其能级由系统的简并态对校正，系统的简并态对由质心和传导电子的本征运动组成。然后，我们实现了这种额外的表面等离子体共振的银纳米粒子封装在氮化硅和计算结果与实验结果一致。此外，我们得到了一个新的局域表面等离子体共振的能量表达式，我们成功地解释了非常大的能量蓝移的局域表面等离子体共振在几纳米银纳米粒子封装在氮化硅。最后，我们计算了银纳米粒子在碳膜上的局域和附加表面等离子体共振能，计算结果完美地解释了Scholl等人的实验测量。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall
Topologically protected Dirac plasmons in graphene
拓扑光学态具有独特的抗缺陷性和无损耗传输能力，是光子学应用的理想材料，其中一类强有力的拓扑光学态是基于光学响应的时间反演对称性破缺，但现有的拓扑光学态要么结构复杂、体积庞大，要么只能在微波波段工作。在这里，我们提出并提供了一个理论证明的原理演示高度受限的拓扑保护的光学状态，以实现在红外频率在一个简单的二维材料结构-周期性图案化的石墨烯单层受到磁场低于1特斯拉。在我们的石墨烯蜂窝状超晶格结构中，等离子体激元在超晶格结处表现出实质性的非互易行为，导致拓扑保护的边缘状态和由该材料的强磁光响应实现的局部体模的出现，这导致在中等静态磁场下已经发生时间反演对称性破缺。所提出的方法是简单和强大的实现拓扑非平凡的2D光学状态，不仅在石墨烯，而且在其他2D原子层，并可能铺平道路，实现快速，纳米级，缺陷免疫器件集成光子学应用。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherence properties of shallow donor qubits in ZnO
晶体中的缺陷是基于光子的量子技术的主要候选者，但开发实用设备的进展关键取决于改善缺陷光学和自旋特性。基于这种需要，我们研究了一种新的缺陷量子比特候选者，ZnO中的浅施主。我们展示了施主量子比特的电子自旋态的全光控制，并测量了自旋相干性。我们发现一个纵向弛豫时间T $_1$超过100毫秒，一个不均匀的退相时间T $_2^*$的$17\pm2$ ns，和一个哈恩自旋回波时间T $_2$的$50\pm13$ $μ$ s。T $_2^*$的大小与天然ZnO中核超精细场的不均匀性一致。限制T $_2$的可能机制包括瞬时扩散和核自旋扩散（光谱扩散）。这些结果与天然硅中的磷供体系统相当，表明通过同位素和化学纯化，可以在直接带隙半导体中获得供体自旋的长量子位相干时间。这项工作激励了进一步研究高纯度材料生长，量子器件制造和高保真控制的施主：ZnO系统的量子技术。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological Surface-plasmon-polaritons on Corrugated Metal-dielectric Surfaces
本文研究了由双组分波纹金属-介质光栅构成的衍射光栅中光学频率处的拓扑表面等离激元。要做到这一点，我们实施的理论发展在德拉谷和Longhi描述的振幅领域的紧急薛定谔方程。三次谐波光栅产生二分Kronig-Penney模型。拓扑保护的局部模式，然后预测发生在光栅的边缘和两个镜像反对称波纹，其体积不变的组合形成的缺陷是一个逐步变化的Zak相位在这两种情况下。
2020-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitation of multiple surface plasmon-polaritons by a metal layer inserted in an equichiral sculptured thin film
在Sarid组态下，利用传输矩阵方法研究了等手征金属层缺陷薄膜对多重表面等离子体激元的激发.在p偏振平面波的光吸收中，将多个SPP模与波导模区分开来.通过计算时均坡印廷矢量，研究了多个SPP波的局部化程度。结果表明，该结构可以在金属芯的两个界面同时激发出长程和短程SPP波，具有广泛的传感应用前景。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complete light absorption in graphene-metamaterial corrugated structures
我们表明，表面等离子激元激发的负介电常数超材料具有浅的周期性的表面极化曲线可以探索推动单层和连续片的石墨烯的吸收高达100%。在弛豫机制中，混合系统的等离子体共振的位置由超材料的等离子体频率确定，从而允许在不需要工程石墨烯的情况下设置用于增强吸收的频率范围。
2012-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Assisted Suppression of Surface Trap States and Enhanced Band-Edge Emission in a Bare CdTe Quantum Dot
胶体量子点已经成为一种多用途的光致发光和光电材料。限制，如荧光不稳定性，非辐射俄歇复合和表面陷阱通常通过生长宽带隙壳来解决。然而，壳隔离激子波函数并减少其与不同应用所必需的外部环境的相互作用。此外，它们的长发射寿命阻碍了它们在高速光电子学中的使用。在这里，我们展示了一个裸芯的CdTe量子点的等离子体耦合的量子物理学上的高度控制，显示出超过99%的表面缺陷态发射从陷阱丰富的量子点可以淬火。此外，带边态激子和双激子发射率分别增强了1460和613倍。我们的研究结果表明，裸量子点上的等离子体耦合如何使为改善其光学特性而开发的化学方法变得不必要，这对纳米激光器，发光器件，太阳能电池和超快单光子源都有影响。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Strain effects on optical properties of linearly polarized resonant modes in the presence of monolayer graphene
最近，在石墨烯的存在下，基于光子谐振器的光学传感器件的改进引起了极大的关注。本文基于传输矩阵方法和入射电磁波的TE极化，分别数值计算了一维光子谐振器和应变石墨烯表面等离子体共振的透射谱和反射谱。我们证明了石墨烯中相对较小的应变场可以调制缺陷晶体光子带隙内的线性偏振谐振模。此外，我们还研究了应变对倏逝波技术在单层石墨烯与棱镜干涉时产生的表面等离子体共振的影响。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Oxygenated (113) diamond surface for nitrogen-vacancy quantum sensors with preferential alignment and long coherence time from first principles
金刚石中的浅氮空位（NV）中心在量子传感中具有广阔的应用前景，但其灵敏度受到表面终止子和缺陷的限制。有一个直接寻求找到合适的金刚石表面的NV传感器。本工作利用第一性原理计算研究了（113）金刚石的表面终止子对浅NV心的作用。结果表明，（113）金刚石的完全氧终止产生正的电子亲和势，在表面上没有应变，也没有间隙能级。这是一个非常令人惊讶的结果，因为通常使用的氧化（001）金刚石表面通常是有缺陷的，这是由于在表面处的醚基团的应变所产生的无序，其严重破坏了浅NV中心的相干性质。与（001）和（111）金刚石表面相比，（113）金刚石表面特殊的原子构型有利于氧的成键。这些模拟表明，氧化金刚石（113）表面可以通过常规的金刚石化学气相沉积生长。结合（113）取向金刚石中生长态NV中心的~73%优先排列，氧化（113）金刚石目前被认为是NV量子传感器最有前景的主体。
2019-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Surface plasmon-mediated photoluminescence boost in graphene-covered CsPbBr$_3$ quantum dots
研究石墨烯覆盖CsPbBr$_3$量子点的光致发光增强机制，发现界面势垒与缺陷钝化抑制非辐射复合，且n型掺杂石墨烯的等离激元与激子共振耦合实现超亮发射，为高效光电器件设计提供新途径。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-efficiency generation of nanoscale single silicon vacancy defect array in silicon carbide
近年来，碳化硅色心由于其优异的性能，如单光子发射、良好的光稳定性和即使在室温下也具有长的自旋相干时间而越来越受到人们的关注。与广泛用于保持氮空位中心的金刚石相比，SiC具有大规模，高质量和低成本生长的优势，以及先进的光电子制造技术，导致大规模量子工程的前景。在本文中，我们报告的实验演示的纳米$V_{Si}$单缺陷阵列的产生，通过离子注入，而不需要退火。$V_{Si}$缺陷以几十纳米的分辨率在预定位置产生。这可以有助于将$V_{Si}$缺陷与光子结构集成，这反过来可以在将其用于自旋光子量子网络时提高$V_{Si}$缺陷的发射和收集效率。另一方面，缺陷是浅的，并且它们在表面之下生成$\sim 40nm$，这可以用作量子传感应用中的关键资源。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
