Superluminal plasmons with resonant gain in population inverted bilayer graphene
AB-堆叠的双层石墨烯具有超过光学声子能量的可调电子带隙，这是一种有趣的活性介质，我们在这项工作中考虑了这种理论可能性。我们认为，在不对称间隙附近的高谐振光学增益的可能性。与这种共振增益相关联的是强烈放大的等离子体激元、具有负群速度和超光速效应的等离子体激元以及定向漏模。
2017-12-28 cond-mat.mes-hall
Tunneling Plasmonics in Bilayer Graphene
我们报告了由于相邻石墨烯层之间的电子隧穿等离子体效应的实验签名。在亚纳米分离下，这样的层可以形成具有Bernal堆叠的强耦合双层石墨烯或具有随机堆叠顺序的弱耦合双层石墨烯。由于层间隧穿的影响在前一种情况下占主导地位，但在后者可以忽略不计。我们通过红外纳米成像发现，与单层和双层石墨烯相比，双层石墨烯支持具有更高限制程度的等离子体，这是层间隧穿的直接结果。此外，我们能够通过在宽电压范围内的门控关闭双层石墨烯中的等离子体激元。理论模型表明，这种等离子体激元关闭区域直接与双层石墨烯的带隙绝缘状态有关：这是层间隧穿的另一个含义。我们的工作揭示了双层石墨烯中的基本等离子体性质，并提出了在石墨烯少层中实现新型等离子体功能的可能性。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall
Plasmon modes in double-layer biased bilayer graphene
我们研究了垂直静电偏压下双层石墨烯结构中的零温等离子体激元模式。数值结果表明，在长波极限下存在两个无阻尼的集体模。与无偏压情况相比，有限偏压使等离子体激元能量在较大波矢范围内显著降低，使等离子体激元分支在较高波矢处变为朗道阻尼。我们发现，等离子体激元色散对系统参数，如层间分离和载流子密度的依赖性是相似的，在两种情况下，有和没有静电偏压。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Collective excitations and plasmon spectrum in twisted bilayer graphene near the magic angle
具有微小旋转角的扭曲双层石墨烯由于具有非常规的超导和相关绝缘行为而引起了人们的极大关注。本文采用全紧束缚模型研究了扭曲双层石墨烯在魔角附近的集体激发。极化函数由紧束缚传播方法得到，无需对哈密顿矩阵进行对角化。在考虑原子弛豫的情况下，在室温和超导转变温度下，在魔角附近发现了阻尼和无阻尼的带间等离激元模。特别地，在超导转变温度下，在魔角扭曲的双层石墨烯中可以直接探测到窄带中的无阻尼等离子体激元模式。无阻尼等离子体激元模式是可调的角度和逐渐消失的温度和化学势。在实践中，扭曲双层石墨烯中的平带可以通过从测量的能量损失函数探索集体等离子体来检测。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall
Spectral thermal gaps due to plasmon-phonon mode interaction in bilayer systems
本文从理论上研究了由杂质半导体和极性电介质组成的双层体系中声子-等离子体激元耦合对近场辐射传热的影响。通过调节前一种材料的表面等离子体激元模式与后一种材料的声子模式共振，可以在频带间隙内抑制近场光谱辐射传热。我们区分每个双层内的层间模式耦合和两个双层之间的intragap之一。我们阐明他们中的每一个在形成的带隙的作用，我们确定的距离范围内，其中一个机制占主导地位的其他。此外，我们表明，最顶层的表面等离子体激元允许优化的总传热作为两个双层的分离的函数。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall
Dynamic screening and plasmon spectrum in bilayer graphene
在无规相位近似下，我们从理论上研究了双层石墨烯中二维手征电子气的集体响应特性。外部控制因素如垂直电偏压、温度、掺杂和衬底背景的合作提供了很大的自由度来操纵系统的动态介电函数和低能等离子体激元色散。有趣的情况与潜在的应用系统地探讨和讨论。额外的无阻尼等离子体激元模式可能会出现在电偏置。它们的群速度几乎为零，并且易于操纵。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
One-dimensional plasmons confined in bilayer graphene p-n junctions
石墨烯的无间隙光谱允许利用外部面内电场容易地空间分离电子和空穴。引导的集体等离子体激元模可以沿分离线传播，其振幅随距离的增加而衰减，其频谱和传播方向可以通过面内电场的强度和方向来控制。在双层石墨烯的情况下，可以通过在电子的带谱中打开间隙的垂直电场进行额外的控制。利用带电电子液体的流体力学研究了双层pn结中的引导等离子体激元谱。
2012-05-21 cond-mat.mes-hall
Plasmons in metallic monolayer and bilayer transition metal dichalcogenides
在无规相位近似下，利用含时密度泛函理论研究了过渡金属双硫族化合物（TMDC）单层和双层中的集体电子激发。对于非常小的动量转移（低于$q\approx0.02$ ~ $^{-1}$），等离子体激元色散遵循二维中自由电子预期的$\sqrt{q}$行为。对于较大的动量转移，等离子体激元能量由于带间跃迁的屏蔽而显著红移。在约$q\approx 0.1$-$^{-1}$处，等离子体激元进入耗散电子-空穴连续体，并且等离子体激元分散在约0.6-1.1 eV的能量处变平，这取决于材料。以双层NbSe $_2$为例，我们证明了双层结构的等离子体振子模式是单层模式的对称和反对称混合模式。空间反对称模式是相当弱的线性色散趋于零的$q=0$，而对称模式的能量遵循单层模式色散与轻微的蓝移。
2013-11-01 cond-mat.mes-hall
On the plasmon dispersion in biased graphene bilayer
研究了掺杂石墨烯双层膜在零温下的等离子体振荡。在无规相位近似下，研究了偏压对双石墨烯等离子体激元色散曲线的影响。证明了通过改变偏置电压来控制等离子体色散曲线曲率的可能性。该曲率对偏置电压的依赖关系被预测为具有非单调特性。即发现了这种依赖关系的断点存在。对应于断裂点的偏置电压被示出为随着自由载流子浓度作为浓度的平方根而增加。
2018-07-22 cond-mat.mes-hall
Effect of uniaxial strain on the Drude weight of graphene
我们研究了石墨烯导电性中的Drude重量对施加的单轴应变的强度和取向的依赖性。我们发现一个非单调应变依赖，这可能与接近几个应变诱导的电子拓扑转变。考虑到德鲁德重量和长波长等离子体频率之间的关系，这种应变依赖性可以通过红外光谱测量来证明。
2010-09-17 cond-mat.mes-hall
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
Non-local quantum effects in plasmons of graphene superlattices
通过使用非局域的量子力学响应函数，我们研究了一维超晶格（SL）势$V_0 \cos G_0x$中的石墨烯等离子体。SL引入与电子子带跃迁相关联的量子能量标度$E_G \sim \hbar v_F G_0$。在低于$E_G$的能量下，等离子体激元色散是高度各向异性的;等离子体激元垂直于SL轴传播，但被沿着SL方向的电子跃迁阻尼。这些结果的有效性的半经典近似描述周期性结构中的低能等离子体激元的问题。在更高的能量，分散体成为各向同性和Drude类与有效Drude重量有关的局部化学势的绝对值的平均值。因此，对动能的全量子力学处理引入了使SL中的等离子体离域的非局部效应，使得系统甚至在电荷密度消失的奇点附近表现为超材料。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall
Long-lived domain wall plasmons in gapped bilayer graphene
双门控带隙双层石墨烯中的拓扑畴壁具有门可调和谷极化的边缘态。在这里，我们预测，等离子体激元集体模式可以沿着这些拓扑结构域的墙壁，甚至在零体积密度传播，并具有显着不同的字符从散装等离子体激元。引人注目的是，畴壁等离子体激元的寿命非常长，等离子体激元的寿命可以比体中的输运散射时间大几个数量级。虽然在低温下最明显，但长畴壁等离子体激元寿命即使在室温下也持续存在，其值高达几皮秒。畴壁等离子体激元具有丰富的现象学，包括宽范围的频率（高达中红外）、可调谐的亚波长电磁约束长度以及用于前向/后向传播模式的谷偏振。它的不寻常的功能，使他们成为一个新的工具，实现低耗散等离子体，超越了限制的体积。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall
Twisted bilayer graphene as a terahertz plasmonic crystal
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
研究最小扭角双层石墨烯作为太赫兹等离子体晶体的特性，通过网络模型计算其能带结构并模拟太赫兹成像实验。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall
Plasmon reflections by topological electronic boundaries in bilayer graphene
在双层石墨烯中分隔AB和BA层间堆叠区域的畴壁作为结构孤子、拓扑电子边界和纳米级等离子体散射体的新例子引起了人们的注意。我们表明，强耦合域壁的红外纳米成像实验中观察到的表面等离子体是由于拓扑手性模式局限于墙壁。这些手征模之间的光学跃迁和连续带增强了局域交流电导率，这导致了畴壁的等离子体反射。成像揭示了两种等离子体驻波干涉图案，我们归因于剪切和拉伸畴壁。我们计算的电子结构的两个壁品种，并表明，拉伸壁包含额外的限制带产生的局部导电性的结构特定的对比。计算的等离子体干涉轮廓与我们的实验定量一致。
2017-07-13 cond-mat.mes-hall
Quasi-flat plasmonic bands in twisted bilayer graphene
在狄拉克锥和随机相位近似下研究了扭曲双层石墨烯的电荷极化率。对于足够小的扭转角$θ\lesssim 2^\circ$，我们发现弱朗道阻尼带间等离子体，即~例如，集体激子模式存在于未掺杂的材料中，具有几乎恒定的能量色散。在这个制度中，损失函数可以被描述为一个法诺共振，我们认为，这些激发产生的准局域态与入射光场的相互作用。这些预测可以通过纳米红外成像进行测试，可能的应用包括不需要左手材料的“完美”透镜。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
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
Coulomb screening and collective excitations in biased bilayer graphene
研究了垂直偏压下双层石墨烯的库仑屏蔽特性和等离子体激元谱。施加在两个石墨烯层之间的偏置电压打开了单粒子能谱中的间隙，并修改了多体关联和集体激发。能隙可以软化等离子体振子模式，并导致等离子体振子从朗道阻尼模式到非阻尼模式的交叉。长寿命的等离子体激元模式可以在实验中观察到，并且可能具有器件应用的潜力。
2010-01-15 cond-mat.mes-hall
Novel mid-infrared plasmonic properties of bilayer graphene
我们研究了Bernal堆叠双层石墨烯的中红外等离子体响应。与单层对应物不同，双层石墨烯可容纳光学活性声子模式和红外频率下的共振带间跃迁。它们强烈地改变了双层石墨烯的等离子体性质，导致Fano型共振、红外声子吸收的巨等离子体增强、光学透明性的窄窗口以及比经典等离子体更高能量的新等离子体模式。
2014-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transverse electric plasmons in bilayer graphene
我们预测了双层石墨烯中横电等离子体的存在。我们发现，它们的等离子体特性在双层中比在单层石墨烯中显著得多，在某种意义上说，对于足够的掺杂值，它们可以在略低于$\hbarω=0.4$ ~eV的频率处更加局部化。这是双层石墨烯中完美嵌套的带的结果，其被$\sim 0.4$ ~eV分开。
2011-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Collective excitations in biased bilayer graphene: Temperature effects
在无规相位近似下，研究了温度对偏压双层石墨烯中集体激发的影响。从系统的温度动力学介电函数的零点出发，我们发现了一个弱阻尼等离子体激元模。对于给定的静电势偏压，在低（高）温度T下，等离子体激元频率随温度T变化很小（显著增加）。我们还研究了在有限温度下，偏压和载流子密度对系统等离激元频率的影响。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Negative terahertz conductivity in disordered graphene bilayers with population inversion
无带隙的能带谱使得基于石墨烯和石墨烯双层膜的结构具有由光学或注入泵浦产生的布居数反转，是用于带间太赫兹（THz）激光的有希望的介质。然而，太赫兹频率下的强带内吸收仍然对高效太赫兹激光发射构成挑战。在本文中，我们表明，在泵浦石墨烯双层结构中，间接带间辐射跃迁伴随着无序引起的载流子散射可以提供实质性的负贡献的太赫兹电导率（连同直接带间跃迁）。在具有点电荷缺陷的高- $κ$衬底上的石墨烯双层结构中，这些跃迁几乎完全补偿了由于带内（Drude）吸收引起的损失。我们还表明，在石墨烯双层的延伸缺陷（如带电的杂质团簇，表面缺陷，和纳米孔）的THz电导率的间接带间贡献可以超过几倍的基本限制与直接带间跃迁和德鲁德电导率。这些预测可能会影响基于石墨烯的太赫兹激光器的实现策略。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall
Comment on "Negative Landau damping in bilayer graphene"
在[Phys. Rev. Lett. Vol.119，p.133901（2017）]有人认为，在存在电子漂移的情况下，两个平行的石墨烯层支持不稳定的等离子体振子模式。在这里，我们表明，预测的等离子体激元不稳定性是一个人工制品的错误后，评价石墨烯极化率的存在，如果电子漂移。打破伽利略不变性和空间分散的导电性抑制等离子体激元不稳定性的关键作用突出。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall
Collective excitations in spin-polarized bilayer graphene
我们计算了自旋极化BLG系统中等离子体振荡的频率和阻尼率。利用动力学介电函数的长波近似，我们得到了等离子体频率的解析表达式，表明自旋极化度P对长波等离子体频率的影响可以忽略。数值计算表明，自旋极化度对等离子体频率的影响在小（大）波矢处较小（较大），且阻尼率的最大值随P的增大而增大。我们还研究了不同自旋极化度下载流子密度和衬底介电常数对等离子体特性的影响。数值计算的临界波矢，在等离子体色散曲线击中电子-空穴连续体的边缘，减少与P，可以用来确定实验的自旋极化的程度。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Combined Effect of Stacking and Magnetic Field on Plasmon Excitations in Bilayer Graphene
利用Peierls紧束缚模型和无规相位近似（RPA）研究了双层石墨烯（BLG）在磁场作用下的电子激发.介电函数矩阵同时考虑了层间原子相互作用、层间库仑相互作用和磁场效应。这使我们能够推导出不同堆叠结构的磁库仑激发谱。本文考虑了两种典型的BLG布局，AB和AA。AB-BLG表现出许多离散的能量损失峰，这对应于电子能量的量子化。另一方面，AA-BLG光谱在低频处具有独特且明显的峰。该峰代表整个低频朗道态的集体激发。给出了能量损失峰与动量转移和磁场强度的关系。因此，两种由层堆叠产生的等离子体激元模式被清楚地区分。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated dark to bright plasmon conversion
本研究针对Drude-Lorentz模型在二维电子气量子受限等离激元与光学声子强相互作用场景下失效的问题，提出新量子模型，揭示亮声子-极化激元与暗等离激元间振子强度转移机制，为纳米结构光学响应设计提供新量子自由度。
2023-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Linear response of twisted bilayer graphene: continuum vs. tight-binding models
我们提出了一个扭曲双层石墨烯的线性响应计算。计算进行了连续和紧束缚模型，目的是评估前者的有效性。所有定性的重要特征以前我们报道过[T. Stauber等人，Phys. Rev. Lett. 120，046801（2018）]的连续介质模型中的德鲁德矩阵也存在于紧束缚计算中，随着扭转角的减小，定量一致性增加。这些特征包括与等离子体模式相关的手性纵向磁矩，以及中性点周围的异常逆流，更好地解释为顺磁响应。我们已经解决了德鲁德和平衡响应之间的差异，并表明，轨道顺磁性是一个平行的磁场的平衡响应超过一个实质性的掺杂区域周围的中性点。在紧束缚计算中，手征也使得平衡响应表现出与层间键的非垂直特征相关的非平凡电流结构。
2018-09-10 cond-mat.mes-hall
Flat-band plasmons in twisted bilayer transition metal dichalcogenides
扭曲双层过渡金属双硫族化合物是研究平带现象的理想平台。本文采用全紧束缚模型和无规相位近似，研究了掺空穴的双层扭曲MoS $_2$（tb-MoS $_2$）中的平带等离子体激元.当考虑tb-MoS $_2$中的晶格驰豫时，平带没有与远程价带分离，这使得带间跃迁在转换等离子体激元色散和能量方面的贡献显着不同。特别是，低阻尼和准平坦的等离子体出现，如果我们只考虑带内跃迁在掺杂的平带，而一个$\sqrt q$等离子体色散出现，如果我们也考虑带间跃迁的平带和远程带之间。此外，等离子体激元能量是可调的扭曲角和掺杂水平。然而，在没有晶格弛豫的刚性样品中，较低能量的准平坦等离子体激元和较高能量的带间等离子体激元可以共存。对于具有高掺杂水平的刚性tb-MoS $_2$，强烈增强的带间跃迁淬灭准平坦等离子体激元。基于晶格弛豫和掺杂效应，我们得出结论，两个条件，孤立的平带和适当的空穴掺杂水平，是必不可少的观察到低阻尼和准平坦的等离子体模式在扭曲双层过渡金属二硫属化物。我们希望我们对平带等离子体激元的研究能对将来研究扭曲双层过渡金属双硫族化合物等离子体激元介导的超导电性的可能性有所指导。
2022-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric screening and plasmons in AA-stacked bilayer graphene
在无规相位近似下研究了AA-堆叠双层石墨烯的屏蔽特性和集体激发（等离子体激元）。而在单层石墨烯和AB-堆叠的双层石墨烯中的长寿命的等离子体激元可以仅存在于掺杂的样品中，我们发现相干等离子体激元可以分散在AA-堆叠的双层石墨烯{ \it即使在没有掺杂的情况下}。此外，我们表明，特征低能量色散关系是不受载流子数量的变化，除非掺杂样品的化学势超过层间跳跃能量。我们进一步考虑的外部电场施加垂直的层的效果，并显示如何的模式的色散可以通过施加栅极电压进行调谐。
2013-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optical response of doped mono- and bilayer graphene: length gauge tight-binding model
我们使用基于紧束缚模型的全色散计算了掺杂单层和双层石墨烯的非线性光学响应。的响应是来自与密度矩阵的形式主义，使用长度规范，是有效的任何周期性系统，任意掺杂。通过收集条款，定义有效的非线性响应张量，我们确定所有非线性Drude类条款（三阶），并显示所有额外的杂散发散存在于感应电流消失。石墨烯的非线性响应包括一个大的类德鲁德发散和三个与费米能级附近发生的跃迁紧密相连的共振。使用狄拉克近似得到的解析解准确地捕获了石墨烯的一阶和三阶响应，即使在非常高的掺杂水平。带隙石墨烯的二次响应也通过掺杂强烈增强，即使对于具有小间隙的系统，例如SiC上石墨烯的相称结构。双层石墨烯的非线性响应明显更丰富，结合了源于掺杂的共振与其固有的强低能共振。
2018-09-25 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
Tunable plasmon modes and topological transitions in single- and bilayer semi-Dirac materials
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Instituto de Estructura de la Materia, CSIC（物质结构研究所，西班牙国家研究委员会）；Escuela Superior Politécnica del Litoral（拉蒂拉尔高等理工学院）；Universidad Complutense（康普顿斯大学）
研究通过调节参数δ，在单层和双层半狄拉克材料中实现等离子体模的可调性，揭示拓扑转变与等离子体响应的关系，为拓扑等离子体学和干涉应用提供新途径。
2025-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Chiral plasmons with twisted atomic bilayers
具有旋转错位的原子薄层的范德华异质结构，例如扭曲的双层石墨烯，具有有趣的结构莫尔超晶格。由于扭曲原子层之间的量子耦合，光-物质相互作用本质上是手性的;因此，它们为极端纳米尺度的手性等离子体提供了一个有前途的平台。然而，虽然层间量子耦合可能是显着的，其影响手性等离子体仍然难以捉摸。本文从全麦克斯韦方程组出发，考虑层间量子耦合，给出了扭曲双层原子中手征等离子体激元的一般解。我们发现扭曲原子双层膜与手征超颖表面有着直接的对应关系，手征超颖表面除了具有一般的表面导电性外，还同时具有手征和磁性表面导电性。换句话说，扭曲范德华异质结构中的层间量子耦合可以促进各种（例如，双各向异性）原子级薄超颖表面。此外，由层间量子耦合确定的手性表面电导率决定了手性等离子体的存在并导致独特的相位关系（即，+/-π/2相位差）。重要的是，这种独特的相位关系的手征等离子体激元可以用来构建丢失的纵向自旋的等离子体激元，除了共同的横向自旋的等离子体激元。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Feature-rich plasmon excitations in sliding bilayer graphene
紧束缚模型与改进的基于层的无规相近似紧密结合，以深入研究滑动双层石墨烯中的电子-电子相互作用。库仑相互作用和层内、层间原子相互作用主导了集体激发和电子-空穴激发。这些不寻常的能带直接反映在不同的转移动量-频率相图中。一般而言，在滑动双层石墨烯中，掺杂浓度的变化会导致两种等离子体激元模式的产生，并伴随着复杂的带内和带间单粒子激发。两个石墨烯层之间的相对位移极大地改变了激发行为。理论预测可以通过高分辨率的实验检查来验证。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Screening and plasmons in pure and disordered single- and bilayer black phosphorus
在低能连续近似下，我们研究了无序单层和双层黑磷的集体等离子体激元激发和屏蔽。磷烯的动力学极化率计算使用紧束缚模型，适当占能带结构在较宽的能量范围内。电子-电子相互作用被认为是在随机相位近似。由于不同种类的障碍，如共振散射体和长程无序势的等离子体激元模式的阻尼进行了分析。我们进一步表明，施加垂直于双层磷烯的电场可以用来调整等离子体激元模式的色散。对于足够大的电场，双层BP进入一个拓扑相的特征等离子体光谱，这是在扶手椅方向的缺口。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Plasmon modes in three-dimensional multifold semimetals. I. Triple-point semimetal, its quadratic cousin, and Hopf semimetal
Shiv Nadar Institution of Eminence（Shiv Nadar卓越机构）
该研究在随机相位近似下分析赝自旋-1三重点半金属及其二次修正模型的集体电荷激发，对比外尔、霍普夫半金属，揭示能带结构与量子几何对集体电荷动力学的调控机制。
2026-10-21 cond-mat.mes-hall hep-th
Moiré-Enhanced Plasmonics in Non-Hermitian Twisted Bilayer Graphene
University of Crete（克里特大学）；Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), FORTH（FORTH电子结构与激光研究所）；Harvard University（哈佛大学）
研究非厄米框架下扭曲双层石墨烯的等离激元激发，发现增益-损耗工程可减小空间阻尼并增强传播长度，归因于莫尔能带重构、双正交光学矩阵元和非厄米修正的联合作用。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Twist-angle and thickness-ratio tuning of plasmon polaritons in twisted bilayer van der Waals films
本文研究了WTe2薄膜双层结构中厚度比（TR）与扭曲角（TA）对太赫兹面内双曲等离激元拓扑的协同调控作用，基于有效面层光电导模型解释了该拓扑转变机制，证明TR是调控等离激元拓扑的新自由度，在生物传感等领域具应用前景。
2023-07-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Plasmon modes of bilayer molybdenum disulfide: A density functional study
采用密度泛函理论和无规相近似研究了双层二硫化钼（MoS $_2$）的集体电子激发.使用{ \it ab initio}为基础的模型，涉及材料现实的物理性质的多体介电函数和电子能量损失谱计算。发现双层MoS $_2$系统的电子能量损失函数对电子或空穴掺杂都很敏感，这是由于Kohn-Sham能带色散在零费米能级以上和以下的能量不对称的缘故.三个等离子体激元模式的预测。一种阻尼高能模式，一种光学模式（同相模式），其中等离子体激元色散在源自低能电子散射的长波长极限中表现出$\sqrt q $，最后是一种高度阻尼的声学模式（异相模式）。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized plasmons in bilayer graphene nanodisks
我们研究了双层石墨烯（BLG）纳米盘中的局部等离子体激元激发，比较AA-堆叠和AB-堆叠BLG，并将结果与两个单层的情况进行对比，而没有电子杂化。的BLG电子气的电动力学响应中描述的空间均匀的表面电导率，和一个有效的替代二维静电的方法进行所有的等离子体共振的数值计算。由于独特的电子能带结构，AA堆叠的BLG纳米盘中的传统偶极等离子体激元模式的共振频率在低掺杂区域中大致与掺杂无关，而当费米能级接近与两层之间的电子隧穿相关联的层间跳跃能量$γ$时，该模式被高度阻尼。除了传统的偶极模式，我们发现，AB堆叠的BLG纳米盘也主机一个新的等离子体模式的能量大于$γ$。该模式可以通过掺杂水平或结构尺寸来调谐，并且此外，该模式可以主导现实结构条件下的等离子体响应。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Screened topological plasmons in graphene plasmonic crystals
University of Minho（米尼奥大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）
研究了由周期性调制的石墨烯层上金属基底上产生的屏蔽等离子体形成的二维等离子体晶体中的拓扑效应，通过开发适用于无损耗石墨烯的屏蔽等离子体量子化理论，分析所得带结构，证明晶体具有非平凡的拓扑带和量化几何相位，并展示了在有限开放系统中带隙内出现的边缘态经历拓扑相变并随着调制增加与本征态合并。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall
Plasmonic Dirac Cone in Twisted Bilayer Graphene
我们讨论了费米能级位于带隙内时，有偏压的扭曲双层石墨烯的等离子体激元。集体激发是完全由出现在AB-BA界面处的拓扑电子边缘态（EES）中的激发组成的手征边缘等离子体激元（CEP）网络。CEP形成具有唯一能量标度$ε_p=\frac{e^2}{ε_0εt_0}$的六边形网络，其中$t_0$为莫尔晶格常数，$ε$为介电常数。从介电矩阵，我们得到的等离子体激元光谱，具有两个主要特征：（i）发散的状态密度在零能量，和（ii）存在的等离子体狄拉克锥在$\hbarω\simε_p/2$与声速$v_D=0.0075c$，这是由锯齿形和扶手椅电流振荡形成。一个网络模型表明，等离子体激元带的反对称性意味着CEP散射在六边形顶点最大的偏转手征出射方向，与电流比为4/9到每个偏转方向和1/9到前一个。我们表明，扫描近场显微镜应该能够观察到预测的等离子体狄拉克锥和对称性破缺相。
2020-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz conductivity of twisted bilayer graphene
利用太赫兹时域光谱技术，在0.3 - 3 THz的频率范围内，测量了不同温度（10 - 300 K）下扭曲双层石墨烯的光学电导率实部[ $σ_{1}(ω)$ ].在Drude样响应的顶部，我们看到$σ_{1} (ω)$在$\sim$ 2.7 THz处的强峰。我们使用无序依赖（单一散射）模型分析了整体Drude样响应，然后将2.7 THz处的峰值归因于该能量处的增强态密度，这是由两个石墨烯层的相称扭曲引起的van Hove奇点的存在引起的。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Real-space imaging of the tailored plasmons in twisted bilayer graphene
我们报告了一个系统的等离子体研究扭曲双层石墨烯（TBLG）-两个石墨烯层堆叠的扭曲角。通过对具有宽扭曲角分布的TBLG单晶的实空间纳米成像，我们发现TBLG支持敏感地依赖于扭曲角的受限红外等离子体。在小的扭转角下，TBLG具有与单层石墨烯相当的等离子体激元波长。在较大的扭转角，TBLG的等离子体激元波长显着增加，明显较低的阻尼。进一步的分析和建模表明，观察到的扭曲角依赖的TBLG等离子体在狄拉克线性制度主要是由于费米速度重整化，层间电子耦合的直接后果。我们的工作揭示了TBLG的定制等离子体特性，加深了我们对新颖的范德华耦合二维材料中有趣的纳米光学物理的理解。
2023-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Emission and amplification of surface plasmons in resonant - tunneling van der Waals heterostructures
我们预测了石墨烯-绝缘体-石墨烯范德华异质结构中表面等离子体激元放大的一种新机制。放大发生在受激层间电子隧穿伴随着相干等离子体激元的发射。非局域高频隧穿电导率的量子力学计算表明，相对较小的隧穿指数可以通过强共振来补偿，这是由于相邻石墨烯层中具有共线动量的电子态之间的隧穿增强。通过对势垒层的优化选择，非弹性隧穿引起的表面等离子体激元增益可以补偿甚至超过Drude和带间吸收引起的损耗。表面等离子体激元的隧穿发射对石墨烯层的轻微扭曲是鲁棒的，并且可以解释在最近的实验中观察到的来自隧道耦合石墨烯层的电致发光。
2015-09-12 cond-mat.mes-hall
Collective magnetic excitations in AA- and AB-stacked graphene bilayers
我们讨论了新的横向等离子体激元，主办AA和AB堆叠的双层石墨烯由于完美的嵌套。它们是由层间的振荡逆流电流组成的，对这些集体模式给出了一个清晰的解释，即携带平行于平面的磁矩的磁激发。对于AA堆叠的双层石墨烯，这些模式可以在中性点达到零频率，因此我们预测对称破缺基态导致面内轨道铁磁性。尽管在真正的固态设备中很难检测到它们，但这些新颖的磁性等离子体应该可以在人工设置中观察到，例如光晶格。此外，我们的结果可能是相关的魔角扭曲的双层石墨烯样品，因为它们的电子性质主要是由有限的AA堆叠区域。
2021-12-11 cond-mat.mes-hall
Plasmonic Quantum Dots in Twisted Bilayer Graphene
从第一性原理出发，推导出了扭曲双层石墨烯的真实空间多体哈密顿量，包括$p_z$电子的单粒子跳跃项和长程库仑相互作用项.通过解开低和高能量的电子色散的子空间，我们能够利用国家的最先进的约束随机相位近似计算可靠地描述非本地的背景屏蔽从高能量$s$，$p_x$，和$p_y$电子状态的任意扭曲角。随后添加来自$p_z$态的扭曲依赖的低能屏蔽以获得全屏蔽模型。我们使用这种方法来研究电子掺杂的扭曲双层石墨烯超单元中的实空间等离子体模式，并发现，除了经典的偶极模式，还具有$s$和$p$对称性的扭曲角依赖的等离子体量子点激发。基于它们的层间电荷调制和它们在电子能量损失谱中的足迹，我们可以将这些模式分为“亮”和“暗”状态，它们对扭曲角表现出不同的依赖性。
2021-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative terahertz conductivity in remotely doped graphene bilayer heterostructures
在石墨烯双层（GBL）中注入或光学产生电子和空穴可以导致带间粒子数反转，从而实现太赫兹（THz）辐射激光。带内辐射过程与带间跃迁相互竞争。我们证明，远程掺杂增强了所提出的GBL异质结构中间接带间光子的产生。因此，这种远程掺杂有助于超越带内（德鲁德）吸收，并导致在升高的（包括室温）温度下在宽频率范围内的负动态太赫兹电导率的大绝对值。与以前提出的基于GBL的THz激光器相比，远程掺杂GBL异质结构THz激光器有望实现更高的THz增益。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall
Energy-Momentum dispersion relation of plasmarons in bilayer graphene
在Overhauser方法中，电子-等离子体激元相互作用被描述为一个场论问题，研究了双层石墨烯中等离子体激元的能量和动量之间的关系。我们发现类狄拉克谱随电子浓度$n_{e}$和电子动量的变化而移动$ΔE(\mathbf{k})\sim 100\div150\,{\rm meV}$。随着等离子体激元能量的增大，位移随电子浓度的增大而增大。等离子体子的分散比单层石墨烯的情况更明显，这可以通过电子的能量分散是二次的而不是线性的这一事实来解释。我们希望这些预测可以使用角分辨光电子能谱（ARPES）进行验证。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall
Plasmon dynamics in graphene
Columbia University（哥伦比亚大学）；University of California at San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid ICMM-CSIC（马德里材料科学研究所 ICMM-CSIC）；Stony Brook University（石溪大学）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）；The Flatiron Institute（平顿研究所）；Universidad del País Vasco UPV/EHU（巴斯克地区大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
本研究通过太赫兹计量学揭示了石墨烯中等离子体动力学的异常行为，发现电子相互作用和波函数结构影响集体激发，拓展了量子材料的研究视角。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable interband and intraband plasmons in twisted double bilayer graphene
扭曲莫尔超晶格中的平带支持各种拓扑和强关联现象以及容易调谐的电学和光学性质。在这里，我们证明了扭曲的双层石墨烯中存在可调谐的，长寿命的，平坦的带内和带间太赫兹等离子体。我们发现，带间等离子体激元起源于一个范霍夫奇点的存在下，在联合状态密度和一个有限的Berry连接对涉及的频带。我们发现带隙的带间等离子体激元模具有普遍的色散，等离子体激元带隙由范霍夫奇点在联合态密度中的位置决定。金属云纹系统支持一个额外的带内等离子体激元模式，由于带间相关性的影响，该模式在大动量极限下变得平坦。我们表明，无阻尼和平坦的等离子体模式在莫尔系统是高度可调的，可以通过改变垂直电场和电子掺杂控制，他们坚持在很宽的扭转角范围。
2022-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optical and plasmonic properties of twisted bilayer graphene: Impact of interlayer tunneling asymmetry and ground-state charge inhomogeneity
本文对不同填充因子和扭曲角$θ$下扭曲双层石墨烯（TBG）的局域光学电导率、等离子体光谱和热电性能进行了理论研究。我们的计算是基于从一个连续模型，有两个可调参数，$u_0$和$u_1$，参数化的亚晶格层间和亚晶格层间隧道速率，分别获得的电子能带结构。在这篇文章中，我们专注于两个关键方面：i）我们研究我们的结果对$u_0$值的依赖性，探索整个范围$0\leq u_0\leq u_1$ ; ii）我们考虑到TBG中存在的本征电荷密度不均匀性所产生的影响，通过计算自洽Hartree近似内的能带结构。在零填充因子处，即在电荷中性点处，光学电导率对$u_0$的值和扭转角非常敏感，而电荷不均匀性仅引起适度的校正。另一方面，远离零填充，静电屏蔽占主导地位，光学电导率明显受到电荷不均匀性的影响，最大的影响被认为是带内贡献。这些发现也反映了等离子体光谱。我们将我们的结果与文献中现有的结果进行了比较，其中上述效应i）和ii）尚未得到系统的研究。作为我们计算的自然副产品，我们得到了Drude重量和Seebeck系数。前者表现出增强的粒子-空穴不对称性，这是由于不均匀的基态电荷分布造成的。与单层石墨烯相比，后者显示出即使在低温（$\approx 5~{\rm K}$）下也显示出宽的符号变化特征，这是由于带的斜率减小。
2020-09-02 cond-mat.mes-hall
Temporal control of graphene plasmons
静电门控和光泵浦方案使得能够对石墨烯的自由载流子密度或德鲁德重量进行有效的时间调制。我们发展了一个理论，在时间调制下的石墨烯等离子体传播。当调制的时间尺度上的等离子体激元周期，我们表明，它是可能的，以创建一个向后传播或驻波等离子体激元波和放大等离子体激元。理论模型与直接Maxwell模拟结果吻合得很好。
2018-01-09 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
