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
Substrate Sensitive Mid-Infrared Photoresponse in Graphene
我们报告中红外光电流光谱的石墨烯纳米阵列上的二氧化硅显示双重签名的基板相互作用。首先，石墨烯等离子体激元和介电表面极性声子的混合极化激元模式在石墨烯中产生热光电流，其具有可通过栅极电压、纳米晶宽度和光偏振来调谐的光谱特征。其次，激发与衬底相关的声子极化激元，这间接加热石墨烯，导致具有固定光谱特征的石墨烯光电流。其他常用衬底的模型表明，石墨烯红外光电探测器的响应度可以通过选择衬底来定制特定的中红外频带。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent measurements of supercollision cooling in graphene
石墨烯中热电子的冷却是激发新的石墨烯基光电和等离子体器件的关键过程，但这种冷却的性质是有争议的。我们提取费米能级附近的热电子冷却速率通过使用石墨烯作为新型光热温度计，测量电子温度（$T(t)$），因为它动态冷却。我们发现石墨烯$p-n$结产生的光电流可以用能量耗散率$C dT/dt=-A(T^3-T_l^3)$很好地描述，其中热容为$C=αT$，$T_l$为基础晶格温度。这些结果与无无序石墨烯系统中电子-声子发射的预测不一致，但与最近的无序增强超碰撞（SC）冷却机制的预测非常吻合。我们发现，SC模型提供了一个完整的和统一的图片附近的费米能级的能量损失在宽范围内的电子（15至$\sim$ 3000 K）和晶格（10至295 K）的温度调查。
2012-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-assisted photoresponse in Ge-coated bowtie nanojunctions
我们证明了等离子体增强的光电导在金蝴蝶结纳米结含有覆盖着非晶锗膜的纳米间隙。等离子体激元在纳米间隙光电流的生产中的作用是通过研究不寻常的偏振依赖性的光响应验证。随着Ge厚度的增加，光响应的纳米间隙偏振旋转90度，指示主导相关等离子体模式的变化，从低厚度的共振横向等离子体到较高厚度的非共振“避雷针”模式。要了解的等离子体响应的存在下的Ge覆盖层和Ge是否降低Au等离子体特性，我们调查的光热响应（从温度依赖的Au电阻率）在无间隙纳米线结构，作为Ge膜厚度和纳米线几何形状的函数。膜厚度和几何形状的依赖性建模使用的横截面，有限元模拟。的无间隙结构和建模证实，纳米间隙的偏振响应的显着变化的结果从共振横模的红移，而不是在Au/Ge属性的退化。我们注意到在确定纳米间隙结构中光电流产生的精确机制方面仍然存在挑战。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmonic quantum nonlinear Hall effect in noncentrosymmetric 2D materials
我们研究了量子几何效应和表面等离子体之间的相互作用，通过表面等离子体结构，基于电子流体力学理论。首先，我们证明了量子非线性霍尔效应可以显着地提高了一个非常广泛的频率范围内，通过利用等离子体共振和近场效应的光栅门。在共振条件下，增强变得比没有纳米结构的情况下大几个数量级，而高谐波等离子体激元的峰广泛扩展，并出现在非共振条件下，导致显着的宽光谱。此外，我们澄清的Berry曲率偶极子诱导的光电流和光吸收之间的普遍关系，这是必不可少的计算材料的长波长光电探测器的设计。接下来，我们讨论了一种新的机制的几何光电流，它起源于振荡磁场诱导的异常力，并描述了在动量空间中的布洛赫电子的轨道磁矩的偶极矩。我们的理论是相关的二维量子材料，如层状WTe ${}_2$和扭曲的双层石墨烯，从而提供了一个有前途的路线走向一种新型的高灵敏度，宽带太赫兹光电探测器。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Hot-Carrier Generation in Plasmonic Nanoparticles: The Importance of Atomic Structure
金属纳米颗粒对于等离子体增强的热载流子的产生是有吸引力的，这可以在光化学反应中利用。在这项工作中，我们使用第一性原理模拟分析了光子吸收、等离子体激元形成以及随后通过等离子体激元退相产生热载流子的相干飞秒动力学。我们预测了小金属纳米颗粒中的能量和空间热载流子分布，并表明热电子的分布对局部结构非常敏感。我们的研究结果表明，表面网站表现出增强的热电子产生相比，散装的纳米粒子。虽然分布的细节取决于颗粒的尺寸和形状，但作为一般趋势，较低配位的表面位点如角、边缘和{100}面表现出比较高配位的表面位点如{111}面或芯位点更高比例的热电子。因此，目前的结果表明，如何热载流子可以通过精心设计的原子尺度的结构，在纳米级系统进行定制。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Photothermoelectric effects and large photovoltages in plasmonic Au nanowires with nanogaps
纳米结构的金属受到局部光学询问可以产生开路光电压，潜在地用于能量转换和光电探测。我们报告了一项研究的光电压作为一个功能的照明位置在单一的金属金纳米线和纳米线形成的电迁移的纳米间隙。我们使用激光扫描显微镜通过激发局部等离子体共振和直接吸收来局部加热金属纳米结构。在没有纳米间隙的纳米线中，电荷传输是扩散的，我们观察到与热电性一致的电压分布，局部塞贝克系数取决于纳米线的宽度。在具有纳米间隙的纳米线中，电荷传输是通过隧穿进行的，我们观察到高达数十mV的大的光电压，其幅度、极化依赖性和空间定位遵循纳米间隙中的等离子体共振。这与由非平衡态、等离子体激元激发后产生的“热”载流子所携带的跨纳米间隙的光电流的模型一致。
2017-04-25 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
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
Optothermal pulling, trapping, and assembly of colloids using nanowire plasmons
胶体的光激发可以用来实现不平衡的软物质系统。在本文中，我们提出了我们的实验研究在银纳米线传播表面等离子体激元（SPPs）附近的二氧化硅胶体的动力学。由于光热相互作用，胶体被定向拉向纳米线的激发点。在到达这一点后，它们被时空地捕获在激发位置周围。通过增加体系中胶体的浓度，我们观察到纳米线周围的多粒子组装。这个过程是由SPP热驱动和协助。此外，我们发现这样的组件是敏感的激发极化在输入的纳米线。数值模拟的温度分布周围的照明纳米线证实了灵敏度的激发极化。我们的研究将有助于探索等离子体激元辅助的光热吸引、捕获和组装胶体，并可作为等离子体激元驱动的活性物质的实验平台。
2021-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Plasmonic polarization sensing of electrostatic superlattice potentials
本研究利用红外纳米成像与纳米光电流测量，探究石墨烯-扭曲六方氮化硼异质结的等离子体特性，发现石墨烯等离子体可用于偏振织构传感，且该t-BN为亚铁电体而非此前认为的铁电体。
2024-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Terahertz ratchet effects in graphene with a lateral superlattice
对太赫兹交变电场激发下石墨烯侧向超晶格的棘轮效应进行了实验和理论研究。沉积在单层石墨烯顶部上的横向超晶格通过具有不同宽度和间距的周期性重复的金属条或通过叉指状梳状双光栅栅（DGG）结构形成。我们表明，棘轮光电流太赫兹辐射激发和敏感的辐射偏振态可以有效地控制通过狄拉克点驱动系统的背栅，以及通过施加不相等的电压的DGG子光栅的横向不对称性变化。棘轮光电流包括塞贝克热棘轮效应以及对驱动电磁力的相应极化敏感的“线性”和“圆形”棘轮效应。考虑到计算的潜在的配置文件和近场作用于石墨烯中的载流子的电子和等离子体棘轮的实验数据进行了分析。我们表明，光电流的产生是基于一个空间周期性的面内电位和空间调制的光，由于近场效应的光衍射的组合作用。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Hot-electron dynamics in plasmonic nanostructures
本综述聚焦等离子体纳米结构中的热电子动力学，阐述其产生机制、理论与实验研究方法，以及相关效应在多领域的应用，为相关未来技术发展提供基础支撑。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Polaritons in two-dimensional parabolic waveguides
由二维（2D）材料支持的高度受限的极化激元套件构成了纳米光学的通用平台，提供了在深亚波长尺度上引导光的手段。特别是石墨烯，由于其支持长寿命等离子体激元的能力而引起了相当大的兴趣，这些等离子体激元可以通过电子门控进行主动调谐。虽然石墨烯优异的光电性能在等离子体中被广泛利用，但其机械柔性在相同的背景下仍然相对不足。在这里，我们提出了一个半解析的形式主义来描述等离子体激元和其他极化激元支持的波导弯曲成抛物线形状的2D材料。具体地，对于石墨烯抛物线，我们的理论揭示了与石墨烯等离子体相关联的已经很大的场限制可以通过将原本平坦的石墨烯片弯曲成抛物线形状来显著增加，从而形成等离子体波导，而不会经由图案化引入潜在的有损耗的边缘终端。此外，我们表明，在二维抛物波导中与这种通道极化激元相关的高场约束可以增强抛物顶点附近量子发射体的自发发射率。我们的研究结果一般适用于二维极化激元在原子级薄的材料上沉积到凹槽或楔准备在基板上或自由悬挂在一个准抛物线（悬链线）形状。我们设想，可以利用2D材料的光电和机械灵活性来产生具有多功能特性的2D通道极化激元，这些特性可以应用于广泛的纳米光学功能，包括亚波长极化激元电路和明亮的单光子源。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photoconductivity of biased graphene
石墨烯在光电探测器、太赫兹成像器和等离子体激元器件等光电应用领域具有广阔的应用前景。石墨烯结中光响应的起源已被广泛研究，并归因于热电或光伏效应。此外，热载流子输运和载流子倍增被认为起着重要作用。在这里，我们报告的内在光响应偏置，但否则均匀的石墨烯。在这个经典的光电导实验中，热电效应是微不足道的。相反，光伏和光致辐射热效应占主导地位的光响应，由于热的光生载流子的产生和随后的晶格加热通过电子-声子冷却通道分别。所测量的光电流显示极性反转，因为它在背栅电压扫描中在这两种机制之间交替。我们的分析产生了升高的电子和声子温度，前者比后者高一个数量级，证实了热电子驱动狄拉克点附近的均匀石墨烯的光伏响应。
2012-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Resonant Dyakonov-Shur Magnetoplasmons in Graphene Terahertz Photodetectors
Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；L2C (UMR 5221), Université de Montpellier, CNRS（蒙彼利埃大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
研究通过石墨烯TeraFET实现太赫兹频率下磁等离子体共振，揭示单层和双层石墨烯中磁等离子体色散特性，为磁性可编程光子学提供新平台。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall
Cyclotron- and magnetoplasmon resonances in bilayer graphene ratchets
我们报告了一个可调的-由磁场和栅极电压-转换太赫兹辐射到直流电流在空间调制的双层石墨烯。我们的实验表明，潜在的物理是与所谓的棘轮效应。我们的主要发现是直接观察到的尖锐的回旋共振的光电流和演示的两个效果所造成的电子-电子相互作用：由于远程库仑耦合和部分抑制其二次谐波的共振的等离子体分裂由于快速粒子间碰撞。我们发展了一个理论，完全符合我们的数据。我们认为，棘轮电流产生的非理想电子液体的流体动力学制度。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall
