Anomalous acoustic plasmons in two-dimensional over-tilted Dirac bands
Sichuan Normal University（四川师范大学）；Beijing Forestry University（北京林业大学）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场科学中心）；School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院）
研究揭示了二维类型II狄拉克锥的几何结构导致的两种异常声子等离子体，突破传统sqrt(q)等离子体模型，探讨了其谷依赖手性及调控方法。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall
Plasmonic excitations in Coulomb coupled N-layer graphene structures
我们研究了有限掺杂和温度下空间分离的$N$层石墨烯结构中的狄拉克等离子体及其阻尼。等离子体激元光谱由一个具有平方根色散的光激发和具有线性色散的$N-1$声激发组成，其在零温度下在电子-空穴连续体外部的三角形能量区域内是无阻尼的。对于任何有限数量的石墨烯层，我们已经发现，光学等离子体激元的能量和重量在长波长极限中分别作为$N$的平方根和线性函数增加。这与最近的实验结果一致。随着多层声等离子体激元模数目的增加，其上层分支的能量和重量也随着$N$的增加而增加。这种增加对于最高声学模式是最强的，使得其能量可以在某个动量值处超过单个石墨烯片中的等离子体激元能量。同时，与双层石墨烯结构中的单一声学模式相比，使用$N$的低位声学分支的能量降低较弱。我们的数值计算提供了一个详细的了解的整体行为的波矢量依赖的光学和声学的多层等离子体模式，并显示其色散和阻尼是如何修改的温度，层间距和内层载流子密度的函数（非）平衡的石墨烯多层结构。
2012-12-09 cond-mat.mes-hall
Weakly damped acoustic plasmon mode in transition metal dichalcogenides with Zeeman splitting
本文分析了强塞曼场对单层过渡金属二硫属化物集体激发光谱的影响。Dresselhaus型自旋轨道耦合与外加塞曼场的结合导致了晶体价带谷简并度的提升。我们发现，这种提升的谷简并体现在一个额外的等离子体模式的外观与线性波数色散随着标准的平方根波数模式。尽管这种新的模式受到朗道阻尼，它对应于一个明确定义的准粒子峰的电子气的光谱函数。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall
Coupled plasmon - phonon excitations in extrinsic monolayer graphene
最近在冻结晶格的{ \it ab initio}计算中发现了非本征（掺杂或门控）单层石墨烯中声学等离子体的存在[M. Pisarra { \it等人}，arXiv：1306.6273，2013]。通过{ \em full-dynamic}密度泛函微扰理论方法，我们证明了声等离子体激元模式与晶格振动的强耦合。因此，石墨烯中的声学等离子体激元不作为孤立的激发而存在，而是结合到组合的等离子体激元-声子模式中。我们表明，耦合提供了一种机制，电子和离子子系统之间的{ \em双向}能量交换，从根本上说，以及实际上，重要的影响晶格冷却和加热的电子在石墨烯。
2013-10-10 cond-mat.mes-hall
Ultra-confined acoustic THz graphene plasmons revealed by photocurrent nanoscopy
太赫兹（THz）场被广泛应用于传感、通信和质量控制。在未来的应用中，它们可以通过石墨烯等离子体激元（GP）的激发被有效地限制，增强和操纵-远低于经典的衍射极限。这些可能性来自与光子波长1。相比强烈降低的GP波长lp，其可以通过经由电选通调制石墨烯的载流子密度来控制。最近，已经预测石墨烯-绝缘体-金属配置中的GP表现出线性色散（因此称为声学等离子体激元）和进一步减小的波长，这意味着改进的场约束，类似于导电衬底附近的二维电子气（2DEG）中的等离子体激元。虽然红外GP已经通过散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）可视化，但到目前为止，石墨烯和2DEG中强烈限制的THz等离子体激元的真实空间成像一直难以捉摸-仅观察到具有接近自由空间波长的GP。在这里，我们展示了真实空间成像的声学太赫兹等离子体在石墨烯光电探测器与分裂门架构。为此，我们引入纳米尺度分辨太赫兹光电流近场显微镜，其中近场激发的GP检测热电，而不是光学。片上GP检测简化了GP成像，因为可以避免复杂的s-SNOM检测方案。光电流图像揭示了强烈降低的GP波长（lp = 10/66），由GP与石墨烯下方的金属栅极耦合引起的线性色散，以及正载流子密度下的等离子体激元阻尼由库仑杂质散射主导。因此，声学GPS可以大大有利于深亚波长尺度THz器件的发展。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall
Beating pattern in radiation-induced oscillatory magnetoresistance in 2DES: coupling of plasmon-like and acoustic phonon modes
本文提出了一种在极低磁场下观察辐射感生磁电阻振荡拍频的微观理论。我们认为，这种拍频模式的发展作为两个振荡组件之间的耦合的结果：第一个是一个系统的电子朗道态被谐波驱动的辐射。第二种是晶格振荡，即，声学声子模式。我们分析了拍频模式对温度、辐射频率和功率的依赖关系。我们的结论是，拍模式是辐射驱动的性质的辐射朗道状态，使他们表现为集体等离子体振荡的辐射频率的证据。因此，这种等离子体激元的频率可以在具有明显技术应用的相同纳米器件中从微波调谐到太赫兹。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Transition from acoustic plasmon to electronic sound in graphene
本研究通过太赫兹光电流纳米成像，在石墨烯中观测到声学等离激元相速度在激发频率接近电子碰撞率时的变化，首次证实电子费米液体中的第一声模式，具有基础意义并有望推动太赫兹器件发展。
2023-01-18 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
Plasmon modes in bilayer-monolayer graphene heterostructures
我们研究了具有载流子密度的双层-单层石墨烯异质结构中等离激元模的色散关系和阻尼，并在零温度下在随机相位近似下考虑了系统介电背景的非均匀性。我们推导出等离子体频率的解析表达式，通过使用长波长扩展的响应和裸库仑相互作用函数。结果表明，双层-单层系统的光学等离子体色散曲线略低于双层石墨烯（DLG），声学等离子体色散曲线远低于DLG。我们发现，虽然声学模式的系统和DLG的衰减率是显着不同的，在两个双层系统的光学模式是相似的。除了声模的阻尼率外，系统中等离子体激元的激发特性还与层间距、背景的不均匀性、密度比和间隔层介电常数有关，特别是在大波矢时。
2017-11-01 cond-mat.mes-hall
Toward Monoatomic-Layer Field Confinement Limit via Acoustic Graphene Plasmons
针对双层石墨烯远场激发下仅光学等离激元被主导激发的问题，提出用单/多纳米发射器选择性高效激发声学等离激元的策略，建立解析模型阐明发射器排布的作用，设计最优器件结构以逼近单原子层等离激元局域极限。
2020-12-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Acoustic plasmons in graphene sandwiched between two metallic slabs
我们研究了两个金属板对位于两个金属板之间的石墨烯中电子集体动力学的影响。我们表明，如果平板是完美的导体，石墨烯的等离子体激元显示线性色散关系。这些声等离子体激元的速度关键取决于两个金属栅极和石墨烯片之间的距离。在一般平板的情况下，石墨烯等离激元的色散关系要复杂得多，但我们发现在特定条件下仍然可以获得声学等离激元。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Tunable plasmon modes in doped AA-stacked bilayer graphene
在最近邻紧束缚和无规相位近似下研究了掺杂AA堆叠双层石墨烯（BLG）中的等离子体激元模式。我们得到封闭的解析表达式的极化率函数，用于获得低能量的色散关系和数值计算结果的声学和光学等离子体模式。我们的研究结果揭示了AA堆叠的BLG可用作可调谐等离子体激元器件的潜力。特别是，我们发现，长波长的声学等离子体作为$ω_{+}\approx\sqrt{max(|μ|,t_{1})q}$分散与相空间的收缩和消失的化学势接近层间跳跃能量，防止存在的长寿命的声学等离子体。此外，我们表明，AA堆叠的BLG支持相干光学等离子体只有当条件$(1+\frac{g_σg_{v}e^{2}t_{1}d}{κv_{F}^{2}}\frac{|μ|}{t_{1}})^{1/2}<\frac{|μ|}{t_{1}}$满足，特别是指示朗道阻尼的光学等离子体在未掺杂的AA堆叠的BLG，即使在长波长限制。我们还发现，光学等离激元模式分散为$ω_{-}\approx Δ+Cq^{2}$与常数，可以通过调整化学势。
2020-11-05 cond-mat.mes-hall
Double-layer graphene and topological insulator thin-film plasmons
我们提出了耦合无质量狄拉克二维电子系统的光学和声学等离子体激元集体模式的数值和分析结果。我们的研究结果适用于拓扑绝缘体（TI）薄膜和两个石墨烯片由薄的电介质阻挡层分开。我们发现，由于强体介电屏蔽TI声学模式被锁定到顶部的粒子-空穴连续，因此可能无法观察到。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall
Ultrasensitive acoustic graphene plasmons in a graphene-transition metal dichalcogenide heterostructure: strong plasmon-phonon coupling and wavelength sensitivity enhanced by a metal screen
针对实际异质结构中屏蔽石墨烯等离激元-声子极化激元耦合强度增强难的问题，本研究用量子静电异质结构模型证明金属衬底可增强其耦合强度与波长灵敏度，实现单层分辨率的异质结构探测。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metal surface induces strong acoustic plasmons in chemically doped graphene
最近的理论研究表明，掺杂有碱金属（AC x）的独立石墨烯支持强狄拉克和弱声学等离子体。在这里，我们表明，当AC x沉积在金属表面上，强烈的库仑屏蔽完全洗出这些集体模式。然而，即使AC X和金属表面之间的分离的小的增加也会导致AC X等离子体特性的恢复，特别是在独立的情况下不存在的声等离子体强度的增强。我们进一步提供了这些有趣的现象的物理背景。所研究的系统由沉积在Ir（111）表面上的锂和铯掺杂的石墨烯组成。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective plasmonic excitations in double-layer silicene at finite temperature
我们探讨了n掺杂的双层硅烯系统的温度依赖的等离子体模式，该系统由两个空间上分离的单层硅烯组成，其距离足够大以防止层间电子隧穿。通过施加外加电场，我们在所谓的无规相位近似下数值计算得到了损失函数的极点，研究了温度和几何形状对三种不同体系中等离子体分支的影响：拓扑绝缘体、谷自旋极化金属和能带绝缘体。此外，我们提出了有限温度的数值结果，随着零温度的分析支持讨论的外部电场和温度对等离子体激元色散的不同影响。我们的研究结果表明，在零温度下，无论是声学和光学模式减少，通过增加所施加的电场和经验的不连续性在谷自旋极化金属相的系统从拓扑绝缘体带绝缘体的过渡。在有限的温度下，光学等离子体激元阻尼在这个不连续性和声学模式可以表现出连续的过渡。此外，虽然等离子体激元的光学分支随温度非单调且显著地变化，但对于硅烯的所有相，声学分支色散随温度显示出可忽略的增长。此外，我们的有限温度的结果表明，两个等离子体激元分支的层间分离的依赖性是不受温度的影响，在长波长的声学模式的能量略有变化，随着层间距离的增加，而光学模式保持不变。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Coherent interplay between surface acoustic waves and coupled mechanical resonators: transition from plasmon-like to surface mediated coupling
在微尺度上对机械运动的操纵一直吸引着人们的关注，导致了各种对经典和量子信息处理具有潜在影响的策略的成功实施。在这里，我们提出了一种基于一对本地化的机械谐振器和行波表面声波（SAW）之间的相互作用的方法。我们证明了一个双边的相互作用的存在，允许使用SAW触发和控制谐振器振荡，并通过谐振器耦合操纵基板上的弹性能量分布。的谐振器运动的矢量结构的观察揭示了两个耦合制度的存在，偶极-偶极样的相互作用在小的分离距离与表面介导的机械耦合在较大的分离。这些结果说明了这个平台的潜力，在谐振器水平的机械振动的相干控制，并使用亚波长元件操纵SAW传播的控制。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall
Coupling light into graphene plasmons through surface acoustic waves
我们提出了一个方案，耦合激光到石墨烯等离子体的帮助下，电产生的表面声波。表面声波形成衍射光栅，其允许用红外激光激发杂化石墨烯等离子体-声子色散的长寿命声子状分支。我们的方法避免了石墨烯片的图案化，不依赖于复杂的光学近场技术，并允许电切换远场辐射和传播石墨烯等离子体之间的耦合。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Confining graphene plasmons to the ultimate limit
石墨烯等离子体激元由于其可调谐性、长寿命和在垂直方向上的高度场限制而最近吸引了大量的关注。附近的金属栅极已被证明可以改变石墨烯等离子体激元分散并进一步限制它们的电场。我们研究了沉积在金属上的石墨烯片的等离子体激元，在该制度中，金属带不与无质量狄拉克费米子带杂交。我们推导出这样的混合系统的等离子体激元的色散和寿命的精确结果，考虑到金属的非局域性。石墨烯等离子体激元分散被发现是声学的，并且在能量上被向下推到带内石墨烯粒子-空穴连续体的上边界，从而强烈地增强了这些激发的垂直限制。发现由于金属栅极中的粒子-空穴激发引起的这种声等离子体激元的朗道阻尼令人惊讶地弱，品质因数超过$Q = 10^{2}$。
2018-02-19 cond-mat.mes-hall
Hydrodynamic acoustic plasmon resonances in semiconductor nanowires and their dimers
从金属等离子体激元学已知的流体动力学Drude模型也适用于尺寸在单粒子量子限制和体之间的半导体结构。但与金属相反，对于半导体，可能必须考虑两种或更多种类型的等离子体，以便正确描述它们的等离子体特性。在这种结合分析和计算的研究中，我们探讨了最近提出的双流体动力学Drude模型的等离子体半导体纳米线的光学性质的预测，特别是热激发InSb纳米线。我们专注于低频声表面和体等离子体共振，这是这个模型的独特指纹，尚未观察到。我们确定这些共振的光谱单纳米线的基础上分析计算，他们是在我们的数值实现的模型完全一致。对于纳米线的二聚体，我们预测的消光截面和声学局域表面等离子体共振场增强，这使得它的观察在二聚体的大幅增加更有可能。
2019-05-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Acoustic plasmons at the crossover between the collisionless and hydrodynamic regimes in two-dimensional electron liquids
二维电子系统中的流体动力学流动，迄今为止只探测直流传输和扫描门显微镜测量。在这项工作中，我们讨论了理论签名的流体动力学制度在近场光学显微镜。我们分析的声学等离子体激元模式在二维电子液体中的分散使用非本地电导率，考虑到（动量守恒）电子-电子碰撞，（动量松弛）电子-声子和电子-杂质碰撞，和多体相互作用的影响超出了著名的随机相位近似。我们推导出的色散，最重要的是，声等离子体激元模式和它们的耦合到近场探头的阻尼，确定无碰撞和流体动力学制度之间的交叉的关键实验签名。
2018-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous Acoustic Plasmon Mode from Topologically Protected States
等离子体激元，即电子在体相或表面的集体激发，对材料的性质起着重要的作用，并产生了等离子体激元学领域。我们报告了一个非常不寻常的声学等离子体模式的三维拓扑绝缘体（TI），Bi 2 Se 3，使用动量分辨非弹性电子散射的表面上的观察。与普通的等离子体激元模式形成鲜明对比，这种模式表现出几乎线性色散到第二布里渊区，并保持突出的显着弱阻尼没有看到在任何其他系统。这种行为必须与TI表面态中电子的固有鲁棒性相关联，因此不仅表面狄拉克态而且它们的集体激发都受到拓扑保护。另一方面，该模式具有比从连续介质激发图片预期的小得多的能量色散，这可以归因于与表面声子的强耦合。
2017-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conventional and Acoustic Surface Plasmons on Noble Metal Surfaces: A Time-dependent Density Functional Theory Study
采用第一性原理计算方法研究了Cu、Ag和Au（111）表面的常规表面等离子体和声学表面等离子体。通过比较局域密度近似和轨道相关交换相关（xc）势的结果（该势改善了$d$带的位置和宽度），研究了$s-d$带间跃迁对两种类型等离子体激元的影响。用后者xc势计算的等离子体色散与电子能量损失谱（EELS）实验吻合得很好。对于CSP和ASP，对于等离子体激元能量，发现Cu $<$ Au $<$ Ag的相同趋势，并且归因于从Cu到Au和Ag的带间跃迁的减少的屏蔽。然而，ASP的这种趋势与先前的模型预测相矛盾。虽然ASP在EELS中被视为弱特征，但它可以在静态和动态介电能带结构中被清楚地识别。
2012-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling surface charge and spin density oscillations by Dirac plasmon interaction in thin topological insulators
我们研究了薄拓扑绝缘体支撑的光学和声学等离子体激元模在红外和太赫兹频率的选择性激发。这些模式的特点是有效的净电荷或净自旋密度，分别，我们研究了它们的激发相结合的多体和电磁计算。我们首先表明，非局域性可以显着修改等离子体响应：它改变了传播等离子体的能量高达百分之几十。然后，我们讨论如何，通过改变偶极源和半无限的10 nm薄膜之间的距离，它是可能的控制激发的声学和光学传播等离子体，它可以传播超过几个等离子体波长的距离。此外，我们考虑10 nm薄TI纳米盘和研究的声学和光学局部等离子体激元模式的激发点偶极子源和平面波照明，分别。共振等离子体激元模式出现在强烈依赖于盘的大小的频率处，并且可以通过应用静电门控来潜在地调谐以修改在TI的界面处形成的导电二维层的费米能量。通过改变费米能从250 meV到350 meV，我们观察到了从~29 $μ$ m到~34 $μ$ m的谱移。最后，这些等离子体激元模式的电磁能量可以被限制在非常小的区域内，对于所考虑的较小圆盘，有效体积为~（120 nm）^3，远小于自由空间波长的立方$λ$ ^3 ~（35000 nm）^3。强约束对于实现与附近系统的非常有效的耦合是期望的。因此，我们的详细研究表明，薄的拓扑绝缘体是一个有前途的系统，以控制与等离子体共振相关的自旋和电荷振荡，与快速，紧凑和电控自旋电子器件的可能应用。
2018-11-09 cond-mat.mes-hall
Exciton-Plasmon Coupling in 2D Semiconductors by Surface Acoustic Waves
我们从理论上证明了二维半导体中的激子与金属薄膜中的表面等离子体激元之间的耦合，通过表面声波（SAW），证明了所产生的激子-等离子体激元极化激元（或plexcitons）是在强耦合制度。SAW的应变场产生动态衍射光栅，为表面等离子体提供动量匹配，而可以使激子解离的压电场被金属抵消。这对于单层MoS $\mathrm{_{2}}$和在LiNbO $\mathrm{_{3}}$压电衬底上的薄银层顶部上的单层和少层黑磷是示例性的，提供100-150 meV的拉比分裂。因此，我们证明，SAW是强大的工具来调制支持的二维半导体的光学特性的装置的高频局部变形量身定制的声学换能器，可以作为电可切换发射器的传播plexcitons适合于主动高速纳米光子应用。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of intrinsic acoustic plasmons in twisted bilayer graphene
本文基于随机相位近似并同时考虑层赝自旋、空间非局域性、局域场效应和 Hartree 自洽，研究了扭曲双层石墨烯等离激元谱随扭转角的演化，揭示了从强耦合带内等离激元到弱耦合声学等离激元的平滑过渡，并指出其可用于实现可调谐中红外亚波长腔以调控强关联电子基态。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron Correlations in an Electron Bilayer at Finite Temperature: Landau Damping of the Acoustic Plasmon
我们报告的角度分辨拉曼散射观测的温度相关的朗道阻尼的声学等离子体在电子双层系统中实现的GaAs双量子阱结构。相应的计算的电荷密度激发光谱的电子双层使用的形式的随机相位近似（RPA），和静态局部场形式主义的Singwi，Tosi，土地和Sjölander（STLS）扩展到将非零电子温度$T_{\rm e}$和唯象阻尼，也提出。STLS计算包括层内和层间局部场因子和对关联函数的温度依赖性的细节。实验和各种理论之间的良好协议获得的声学等离子体激元能量和阻尼$T_{\rm e} \lesssim T_{\rm F}/2$，费米温度。然而，与目前的预期相反，所有的计算都显示出与我们的$T_{\rm e} \gtrsim T_{\rm F}/2$实验数据的显著偏离。从这一点，我们继续明确地证明，真正的局部场因素不能提供一个物理上准确的描述交换相关行为在低维电子气。我们的研究结果表明，而必须诉诸{ \em{dynamical} }局部场论，其特征在于由{ \em{complex} }场因子，以提供更准确的描述。
1999-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Plasmonics in topological insulators: Spin-charge separation, the influence of the inversion layer, and phonon-plasmon coupling
我们通过三个例子证明了拓扑绝缘体（TI）为等离子体提供了一个新的平台。首先，我们证明了TI薄板的集体激发显示自旋-电荷分离。这分别产生纯电荷状光学和纯自旋状声学等离子体。其次，我们认为，耗尽层混合狄拉克和薛定谔电子，可以导致新的功能，如高调制深度和带间等离子体。该分析是基于光学等离子体激元，取决于板的宽度和TI的介电常数的通常公式的扩展。第三，我们讨论了TI表面声子的等离子体激元的耦合，并发现强杂交，特别是对于大的板宽度的样品。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon Strongly-Coupled Mode in Epitaxial Graphene
我们报告的色散测量，使用角分辨反射电子能量损失光谱（AREELS），在二维（2D）等离子体在单层和多层石墨烯的表面光学声子（FK声子）模式的碳化硅衬底强烈耦合。耦合模在单层和双层石墨烯中表现出离散的色散行为。随着SiC（0001）上石墨烯层的增加，观察到从类等离子体激元分散到类声子分散的转变。对于类等离子体激元模，色散在进入单粒子连续区时被电子-空穴对激发强烈阻尼，而类声子模是无阻尼的。在没有耦合的区域中，石墨烯2D等离子体表现出具有线性色散的声学行为，其斜率和阻尼由费米表面拓扑结构确定。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall
Acoustically-driven surface and hyperbolic plasmon-phonon polaritons in graphene/h-BN heterostructures on piezoelectric substrates
石墨烯中的表面等离子体激元与极性基底中的表面声子强烈耦合，导致杂化表面等离子体激元-声子极化激元（SPPP）。我们证明，表面声波（SAW）可以用来发射传播SPPP在石墨烯/h-BN异质结构的压电基板上，如AlN，SAW诱导的表面调制作为一个动态的衍射光栅。与裸石墨烯/AlN系统相比，通过引入h-BN膜大大提高了光耦合的效率。h-BN中间层不仅显著改变了SPPP的分散性，而且还提高了它们的寿命。SPPPs的强化与石墨烯中诱导的较高载流子迁移率以及与h-BN和AlN表面声子的耦合有关。除了表面声子，双曲声子出现在多层h-BN膜的情况下，导致杂化双曲等离子体-声子极化激元（HPPPs），也介导的SAW。这些结果为工程SAW基石墨烯/h-BN等离子体器件和覆盖中红外到太赫兹范围的超材料铺平了道路。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Plasmons at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface and Graphene-LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ double layer
我们研究了二维电子气在带绝缘体$\rm{LaAlO_3}$和$\rm{SrTiO_3}$（LAO/STO）界面的等离子体激元模式以及石墨烯-LAO/STO双层的等离子体激元激发。在无规相位近似下考虑电子-电子相互作用，数值计算了两个系统的等离子体色散，得到了在长波极限下的集体模的解析表达式，预测了LAO/STO系统的一个光学模和两个（三）声学模（石墨烯-LAO/STO）系统，其中只有两个系统的最高声学模式可以出现在电子上方。孔连续体取决于每个系统的特性。在LAO/STO界面的情况下，由于$\rm{t_{2g}}$轨道之间的空间分离，上声学模式可能在长波长极限处是无阻尼的，这取决于$\rm{SrTiO_3}$的介电常数的精确值。与其他双层系统一样，石墨烯-LAO/STO系统的层间距离在阻尼上声学模式中起着至关重要的作用。与用传统的2DEG代替$\rm{t_{2g}}$电子气的系统相比，本双层系统的所有等离子体激元模式的更快阻尼也被发现是由于气体的更重的有效质量和更强的层间库仑相互作用。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical plasmon injection in double-layer graphene heterostructures
到目前为止，高质量的石墨烯使得门可调谐低损耗等离子体平台能够有效地限制、增强和操纵跨越从中红外到太赫兹域的宽频率范围的光场。虽然已经证明了石墨烯等离子体的全电检测，但对于在没有远场光学装置的阻碍的情况下操作纳米等离子体器件至关重要的电等离子体注入（EPI）仍然是难以捉摸的。在这项工作中，我们提出了一个理论的EPI在双层石墨烯，其中的垂直隧道电流激发声学和光学等离子体模式。我们首先计算由施加的层间电压偏置传递到这些集体模式的功率。然后，我们表明，该系统也可以作为一个光谱分辨的分子传感器。
2018-11-01 cond-mat.mes-hall
Plasmons in layered structures including graphene
我们研究了在有限温度下，在界面处具有石墨烯的层状结构的光学性质，包括通过在Weyl规范下工作的全延迟。作为一种特殊情况，我们得到了具有两个界面的层状结构的全响应和相关的介电函数。我们应用我们的结果讨论了几个单，双层设备，如有限和零电子密度系统的纵向等离子体激元谱。我们进一步表明，一个非均匀的介电背景可以转移的同相和异相模式的相对权重，并讨论如何上层的等离子体激元模式可以被调谐到一个特定的声速的声学模式。
2012-10-05 cond-mat.mes-hall
Damping of Terahertz Plasmons in Graphene Coupled with Surface Plasmons in Heavily-Doped Substrate
从理论上研究了太赫兹（THz）频率下石墨烯中的等离子体与重掺杂衬底中表面等离子体的耦合。我们发现，巨大的散射率可以完全衰减等离子体激元，因此适当选择材料和几何参数对于抑制耦合效应并获得石墨烯中的最小阻尼率至关重要。即使掺杂浓度为10^{19} - 10^{20} cm^{-3}，石墨烯和衬底之间的介电层厚度为100 nm，这是具有重掺杂衬底的真实石墨烯样品中的典型值，与声学声子限制的阻尼率相比，阻尼率的增加也不可忽略。研究了阻尼率与波数、石墨烯与衬底和栅极与石墨烯间隔的厚度、衬底掺杂浓度和周围材料的介电常数的关系。结果表明，阻尼率可以大大降低的栅极屏蔽，这抑制了石墨烯等离子体激元到衬底中的场扩展。
2014-01-15 cond-mat.mes-hall
Femtosecond nonlinear ultrasonics in gold probed with ultrashort surface plasmons
由超快时间尺度上的晶格振动引起的基本相互作用对于现代纳米科学和技术变得越来越重要。在太赫兹频率范围内和整个布里渊区的声学声子的物理性质的实验访问是至关重要的理解电和热传输固体及其化合物。在这里，我们报告的产生和非线性传播的巨型（1%）声应变脉冲的混合金/钴双层结构探测超快表面等离子体干涉。这种新技术允许任意超快声学瞬态的明确表征。在晶体金层中传播距离为100 nm之后，巨大的声脉冲已经经历了实质性的非线性整形。与Korteveg-de Vries模型的良好一致性表明，未来在室温下金属中纳米尺度的定量非线性飞秒太赫兹超声。
2012-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Giant Plasmon Instability in Dual-Grating-Gate Graphene Field-Effect Transistor
我们研究了直流电流注入引起的双栅石墨烯场效应晶体管中等离子体激元的不稳定性，采用玻尔兹曼方程进行自洽模拟。只有声学声子限制的电子散射，它表明，等离子体激元不稳定性的总增长率，与太赫兹/中红外范围的频率，可以超过$4\times10^{12}$ s $^{-1}$在室温下，这是一个数量级大于二维电子气体的基础上通常的半导体。将模拟结果与现有理论进行比较，揭示了巨大的总增长率来源于所谓的Dyakonov-Shur和Ryzhii-Satou-Shur不稳定性的同时发生。
2016-02-01 cond-mat.mes-hall
Optical conductivity, Drude weight and plasmons in twisted graphene bilayers
在连续介质模型下数值计算了扭曲石墨烯双层膜的光学电导率。为了获得虚部，我们采用正则化的Kramers-Kronig关系，使我们能够讨论任意的扭转角，化学势和温度。我们发现Drude重量$D$与化学势$μ$的函数关系与态密度所显示的扭曲双层的壳层结构密切相关。对于某些角度，这导致在有限的$μ$处的传输间隙D=0。我们还讨论了损失函数，低掺杂，其特征在于声学带间“等离子体激元”和过渡接近的范霍夫奇点。对于较大的掺杂，去耦的石墨烯双层的等离子体振子模式被恢复，其特别是对于小波数被阻尼。
2013-07-17 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
Quantum Surface-Response of Metals Revealed by Acoustic Graphene Plasmons
材料的电磁响应的定量理解是必不可少的最大的，通用的，可控的光-物质相互作用的精确工程。特别是材料表面是增强电磁相互作用和定制化学过程的重要平台。然而，在深纳米尺度下，电子系统的电磁响应受到材料界面处的量子表面响应的显著影响，这对于使用标准光学技术进行探测是具有挑战性的。在这里，我们展示了如何在石墨烯-电介质-金属结构中的超受限声学石墨烯等离子体（AGPs）可以用来探测附近金属的量子表面响应函数，这里通过所谓的Feibelman $d$参数进行编码。基于我们的理论形式，我们介绍了一个具体的建议，实验推断的金属的低频量子响应的量子位移的AGP的色散，并证明了高场限制的AGP可以解决本征量子力学电子长度尺度与亚纳米分辨率。我们的研究结果揭示了一个很有前途的计划，探测金属的量子响应，并进一步建议利用AGPs作为等离子体标尺与ngström尺度的准确性。
2021-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Role of electron back action on photons in hybridizing double-layer graphene plasmons with localized photons
双层石墨烯中的狄拉克电子的诱导极化可以影响辐射场和倏逝场的杂化。电子反作用表现为一种局域光场，用以改变入射表面等离子体激元（SPP）的倏逝场。这导致了对局部环境的高灵敏度（超过衍射极限），并为选择性地与碳结合的分子或蛋白质提供了仔细检查工具。一个散射矩阵的频率周围的表面等离子体（SP）共振支持这种审查工具，并表现出明智的增加，减少，甚至完全抑制的极化场附近的导电表面较长的SPP wavelengthes。此外，与SP、声学和光学类石墨烯等离子体相关的三重杂化吸收峰仅在高SP频率下变得显著，但在低SP频率下被圆形SPP峰所掩盖。这些共振特征（不同于3D光子晶格）促进了仅极化激元的激发，从而引起了无阈值激光器的可能的极化激元凝聚。目前的石墨烯-等离子体杂化形式体系可以容易地推广到其他二维材料，如硅烯、锗烯、二硫化钼等。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall
Effect of Temperature and Doping on Plasmon Excitations for an Encapsulated Double-Layer Graphene Heterostructure
我们进行了全面的分析时出现的一对片材被限制在导电材料之间的石墨烯等离子体的光谱。通过调节石墨烯层之间的间隔、能带隙以及二维（2D）层周围的导电介质中的载流子的浓度，可以在纳米尺度上的光操纵中采用相关联的增强的局部场。我们提出了一种理论形式主义，基于表面响应函数的计算，用于确定封装的2D层对的等离子体光谱，并将其应用于石墨烯。我们解决的耦合方程，涉及的连续性的电势和不连续的电场在界面分离的混合结构的组成部分。我们比较了封装的带隙和无隙石墨烯的等离子体激元模式。耦合到“三明治”系统的相关非局域石墨烯等离子体光谱显示出线性声学等离子体模式以及对应于相邻2D电荷密度的同相振荡的低频模式。这些计算是相关的研究通过等离子体激元激发时，石墨烯被限制在一对厚的导电材料的能量转移。
2017-09-01 cond-mat.mes-hall
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
Plasmon losses due to electron-phonon scattering: the case of graphene encapsulated in hexagonal Boron Nitride
封装在六方氮化硼（hBN）板之间的石墨烯片由于来自诸如库仑杂质和波纹的非本征无序源的非常有限的散射而显示出极好的电子性质。因此，这些样品有望成为在宽光谱范围内高度可调谐的低损耗等离子体激元的理想平台。在这篇文章中，我们提出了一个理论的集体电子密度振荡的石墨烯片封装在两个hBN半无限板（hBN/G/hBN）。石墨烯等离子体激元与hBN光学声子杂交，形成混合等离子体激元-声子（HPP）模式。我们专注于这些模式对石墨烯的声学声子和hBN光学声子的散射，预计在hBN/G/hBN堆叠中发挥关键作用的两个散射源。我们发现，在室温下，对石墨烯的声学声子的散射是hBN/G/hBN堆叠的主要限制因素，产生$50$-$60$的顺序的混合等离子体-声子模式的理论逆阻尼比，具有对载流子密度的弱依赖性和对照明频率的强依赖性。我们证实，等离子体激元的寿命是不直接相关的流动性：事实上，它可以是反相关的。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable giant Purcell enhancement of quantum light emitters by means of acoustic graphene plasmons
通过声学石墨烯等离子体实现量子光发射器的可调巨型普尔库效应，利用静电调制实现实时荧光增强。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plasmons in N-layer systems
该研究利用库仑本征矢基和Kac-Murdock-Szegő Toeplitz矩阵，解析推导了N层系统中的等离激元色散，揭示了无隧穿时的线性异相模式和经典√q模式，以及有隧穿时异相模式的能隙，适用于一般耦合层结构。
2025-08-06 cond-mat.mes-hall
Exchange and correlation effects on the plasmon dispersions and the Coulomb drag in low-density electron bilayers
我们研究了空间分离的低密度二维电子层之间的等离子体激元谱和库仑阻力的交换和关联（xc）的效果。我们采用了一种新的方法，它采用动态xc内核的计算双层等离子体光谱和等离子体介导的阻力，和静态的多体局部场因子的计算中的粒子-空穴的阻力的贡献。考虑到层内和层间的相关效应，在很宽的温度范围内计算了双层等离子体激元的光谱和拖曳电阻率。我们观察到，这两个等离子体激元模式的强烈影响xc修正。在包含复杂的动态xc内核后，电子密度的降低引起等离子体激元分支在相反方向上的移位。这与RPA中获得的趋势形成鲜明对比，RPA中光学和声学等离子体激元都随着电子密度的降低而远离粒子-空穴连续体的边界。我们发现，引入xc校正的结果在一个显着的增强的跨阻性和质的变化，其温度依赖性。特别是，大的高温等离子体激元峰，存在于随机相位近似被发现消失时的xc校正。在低温下的数值计算结果与M。Kellogg { \it等人}，固态通信\textbf{123}，515（2002）.
2006-10-31 cond-mat.mes-hall
Enhanced Terahertz Photoresponse via Acoustic Plasmon Cavity Resonances in Scalable Graphene
Ca’ Foscari University of Venice（威尼斯卡福斯卡里大学）
研究通过石墨烯中的声子等离子体腔共振增强太赫兹光电响应，利用天线耦合装置实现对太赫兹场的精确控制和纳米级限制，展示出高效的光电热电信号。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intra-band and Inter-band Plasmons in Transition Metal Dichalcogenide-Graphene van der Waals Heterostructures
在早期的工作中，已经表明石墨烯单层的范德华异质结构（vdWHs）在2D过渡金属二硫属化物（GrTMD）衬底上的分散包括自旋分裂的带隙带。使用这些，它也表明，带内等离子体色散的有限掺杂和长波长限制涉及的Q2/3（非常规）的行为，而不是众所周知的Q1/2的行为。本文报道了这种vdWH的光学电导率和光学性质。我们发现，有没有（带间）等离激元的电子掺杂，只要Gr-TMD异质结构是由正介电常数材料上下包围。然而，如果异质结构被负介电常数（NDC）材料包围，人们发现将有声学等离子体激元。对于空穴掺杂的情况，不需要NDC材料。我们发现，当载流子密度大于一个适度的临界值时，也会出现栅电压可调的带内声等离子体激元。与掺杂石墨烯相比，GrTMD等离子体激元的更强的嵌顿能力是本工作的另一个值得注意的结果。人们发现，带内吸收率是随着频率在一个给定的栅极电压，并在一个给定的频率与栅极电压增加;带间透射率，然而，是一个递减的函数的频率和栅极电压。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Non-local Plasma Spectrum of Graphene Interacting with a Thick Conductor
利用自洽场论，得到了单层石墨烯与厚导体库仑耦合时的非局域等离子体激元色散关系。数值计算了任意波数的无阻尼等离子体激元激发谱。对于有间隙的石墨烯，低频（声学）和高频（表面）等离子体激元都可以位于粒子-空穴区域中的无阻尼开口内。此外，我们得到的等离子体激元激发的频率波矢量空间的区域中不存在的独立的带隙石墨烯。
2014-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Graphene plasmons in a plasmonic realization of the Su-Schrieffer-Heeger Model
由薄绝缘体、石墨烯和金属制成的石墨烯混合物可以支持传播声等离子体（AGPs）。金属屏蔽修改了通常的石墨烯等离子体激元的色散关系，导致缓慢传播的等离子体激元，具有电磁辐射的记录限制。在这里，我们表明，石墨烯单层，由薄的介电材料和金属纳米棒阵列覆盖，可以用作一个强大的平台来模拟苏-施里弗-希格模型。我们计算了不同等离子体激元带的Zak相位，以确定它们的拓扑结构。该系统显示散装边缘对应：强烈本地化的界面态中产生的畴壁分离阵列在不同的拓扑阶段。我们发现签名的非平凡的阶段，可以直接探测远场中红外辐射，从而允许直接实验确认石墨烯拓扑等离子体。强大的场增强，界面态的高度局部化性质，以及它们的门调谐频率扩展了基于AGP的器件的能力。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
First-principles study of ultrafast dynamics of Dirac plasmon in graphene
探索低损耗的二维等离子体模式被认为是实现纳米级光操纵和等离子体科学技术应用的核心。在这种情况下，泵浦探测光谱是一个强大的工具，研究这些集体模式和相应的能量转移过程。在这里，我提出了一个第一性原理研究非平衡狄拉克等离子体在石墨烯，其中阻尼通道在超快条件下仍然没有得到充分的探索。激光诱导的等离子体激元能量蓝移解释的热增加的电子空穴对浓度的带内通道。有趣的是，虽然平衡石墨烯等离子体的阻尼路径完全由声学声子的散射决定，但光致等离子体主要将其能量转移到强耦合的热光学声子，这解释了实验观察到的等离子体线宽增加十倍。本研究铺平了道路，在新的二维系统和异质结构等离子体激元时间动力学的深入理论理解。
2021-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasma echoes in graphene
该研究在声学等离激元区域计算石墨烯的时间与空间等离子体回波，揭示极强空间回波响应，并分析电子碰撞、电子色散及半经典与量子模型差异的影响。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Geometric Effect of High-Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy on the Identification of Plasmons: An Example of Graphene
高分辨电子能量损失谱（HREELS）是探测等离子体激元色散的最有效的方法之一。然而，我们发现，在HREELS测量中，散射几何构型会严重影响等离子体激元的识别。在这里，以石墨烯为例，利用HREELS能够进行二维能量-动量映射，结合强度分布计算，直观地显示了散射几何因子的强度分布。我们表明，从散射几何效应的能量损失峰可能被误解为声学等离子体激元的功能。在任何HREELS测量中，有必要定量地评估散射几何形状的影响，以识别固有的表面激发。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
