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
Local field topology behind light localization and metamaterial topological transitions
我们重新审视的机制，在表面等离子体激元（SPP）模式的光的亚波长空间定位调查在SPP频率的光功率流的本地和全球的功能。对瞬时坡印廷矢量的仔细检查揭示了在金属-电介质界面处形成的光学涡旋-循环功率流的局部区域。因此，光能通过金属和电介质之间的亚波长厚的“传送带”循环，在那里它产生高密度的光学状态（DOS），紧密的光能局域化和与SPP波相关的低群速度。金属-电介质-金属波导中成键和反键SPP模式的形成也可以方便地用两个金属界面之间局部功率流涡旋的不同空间布置来解释。最后，我们研究了由多个金属和电介质薄膜组成的超材料中全局拓扑转变的潜在机制，即，过渡的等频面从椭球到双曲面，这是不伴随着打破晶格对称性。我们的分析表明，这种全球性的拓扑转变是由动态的局部重新安排的局部拓扑特征的光学干涉场，如旋涡和鞍点，重新配置全球光学功率流内的超材料。这些对等离子体光局域化和DOS操纵的新见解不仅有助于解释SPP波的众所周知的性质，而且还为各种实际应用的等离子体元件和材料的设计提供了有用的指导方针。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Uniaxial plasmon polaritons $\textit{via}$ charge transfer at the graphene/CrSBr interface
该研究构建石墨烯/CrSBr异质结界面，通过界面电荷转移实现高度各向异性的单轴表面等离子体激元极化激元传输，传播长度在面内两晶轴间差一个数量级，为极化激元器件提供新平台。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrodynamics of tilted Dirac/Weyl materials: A unique platform for unusual surface plasmon polaritons
外尔半金属的电动力学是麦克斯韦理论的扩展，其中除了场强张量$F_{μν}$之外，还引入了由四矢量$b^μ=(b_0,\bf b)$参数化的轴子场。在倾斜外尔物质（TWM）中，一组额外的参数${\bfζ}=(ζ_x,ζ_y,ζ_z)$进入理论，可以编码成TWM中电子感受到的时空度规。这允许扩展麦克斯韦电动力学，描述电场和磁场在TWM和倾斜狄拉克材料（TDM）时，$b^μ=0$。倾斜参数$\bfζ$表现为混合时间和空间分量的非对角度量项，混合了$\bf E$和$\bf B$场，由此修改了非均匀麦克斯韦方程。在这些系统中，表面等离子体激元（SPP）描述了电磁波在{两种不同时空几何结构的\it界面}的传播。在TDM的情况下，我们发现SPP光谱的倾斜参数$ζ$，它可以用来映射$ζ$从SPP测量的特性依赖。在TWM的情况下，取决于与真空的界面是否支持费米弧或不，以及是否传播方向是沿着费米弧或横向于它，我们发现许多不寻常的光谱特征的SPP模式。我们详细研究了SPP光谱对三个矢量$(\bf b, q,ζ)$排列的依赖性，其中前两个矢量在我们的控制下，可以用来映射SPP测量的倾斜特性和费米弧特性。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el gr-qc
Near dispersion-less surface plasmon polariton resonances at a metal-dielectric interface
全方向光耦合到表面等离子体激元（SPP）模式以利用等离子体激元介导的近场增强是具有挑战性的。我们报告的可能性，近色散模式的结构与未图案化的金属-电介质界面上的2-D介电图案。我们发现，激发模式的位置和色散可以控制的激发几何形状和2-D模式。还示出了由不同SPP模式的面内耦合引起的反交叉。
2012-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Modification of Tin (Sn) Metal Surfaces by Surface Plasmon Polariton Excitation
本文研究激光辐照激发SPP对锡薄膜表面的改性，发现强电场诱导形成类似锡晶须结节的凸起颗粒，可用于加速寿命测试和纳米颗粒成核。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of surface plasmon polaritons in 2D electron gas of surface electron accumulation in InN nanostructures
最近，重杂质半导体作为低损耗等离子体材料的替代物而出现。InN属于III族氮化物，具有独特的表面电子积累（SEA）特性，可提供二维电子气（2DEG）系统。在这份报告中，我们证明了InN纳米粒子的表面等离子体特性源于SEA使用的真实空间映射的表面等离子体场的第一次。拉曼光谱研究证实了SEA的存在，光致发光和光电子能谱研究进一步证实了SEA的存在。与SEA对应的2DEG的频率被发现是在太赫兹区域。在InN纳米结构的近场扫描光学显微镜图像中观察到周期性条纹。观察到的条纹归因于传播和背反射表面等离子体激元（SPPs）的干涉。SPPs的观测仅归因于InN的SEA对应的2DEG。此外，在InN纳米结构的近场图像中观察到了共振类的行为与近场强度的增强。表面等离子体激元的观察表明，具有SEA的InN是一种很有前途的光约束THz等离子体激元材料。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast excitation of Bloch plasmon polaritons in hyperbolic metamaterials with an extreme ultra-violet transient grating
Umeå University（于默奥大学）；Elettra Sincrotrone Trieste（的里雅斯特同步辐射中心）；CIC nanoGUNE BRTA（nanoGUNE研究中心）；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯克，巴斯克科学基金会）；Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；Wallenberg Initiative Materials Science for Sustainability（瓦伦堡可持续材料科学倡议）
通过光操控材料性质推动材料科学和光子学发展，超高压电介质作为下一代量子光学介质具有潜力，支持布洛赫等离子体极化子，但无法通过直接光照射激发，本文通过极紫外瞬态光栅实验实现了在超高压电介质中激发布洛赫等离子体极化子，有限元模拟验证了瞬态光栅在相位匹配和模式激发中的作用，展示了空间时间上激发布洛赫等离子体极化子的途径，为永久性纳米结构光栅提供替代方案，可能实现超快光学模式激发控制。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory for heating of metals assisted by Surface Plasmon Polaritons
我们提出了一个模型占等离子体激元内的两个温度的描述，调查的作用，表面等离子体激元极化激元（SPP）在激光激发的电子和晶格之间的能量重新分配，导致表面重组的材料。这种能量转移可以导致在超短激光脉冲照射下在金属中产生激光诱导的表面结构。应用微扰论方法，从金属中自由电子的能量、动量和密度守恒方程出发，建立了双温模型+等离子体激元（TTM+P）方程。我们考虑三个子系统：晶格，热化电子和SPP，受到外部激光场照射。激光场和SPP场之间的干涉导致电子系统的空间调制能量吸收，并且通过电子-声子碰撞，周期性地形成晶格温度。对金的一维模型进行了数值分析。我们显示的晶格温度，这可能有助于激光诱导的周期性表面结构（LIPSS）的周期性调制的出现。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Surface plasmon polaritons assisted diffraction in periodic subwavelength holes of metal films with reduced interplane coupling
在Si基片上制备了周期性亚波长孔阵列金属薄膜，观察到了中红外波段的反常增强透射。高次透射峰直到Si（2，2）被清楚地揭示，这是由于在相对界面处的介电常数的大对比度。Si（1，1）峰在TE和TM偏振方向上都发生了斜入射时的分裂，证实了反常透射增强是表面等离子体激元（SPPs）辅助的衍射现象。理论透射光谱与实验结果吻合得很好，并证实了晶格的SPPs衍射的作用。
2007-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface Exciton Polaritons and Near-Zero Permittivity Surface Waves Supported by Artificial Organic Hyperbolic Metamaterials
CINBIO, Universidade de Vigo（维戈大学）；Centro de Física das Universidades do Minho e do Porto (CF-UM-UP), Universidade do Minho（米尼奥大学与波尔图大学物理中心）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（马德里材料科学研究所，西班牙高等科学研究理事会）；ALBA Synchrotron Light Source（阿尔巴同步辐射光源）
本文提出了一种有机双曲超材料的制备方法，通过多层薄膜实现强光学各向异性，支持表面激子极化子和近零介电常数表面波，为纳米尺度的极子动力学研究提供了新平台。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci
A Cascade Neural Network Architecture investigating Surface Plasmon Polaritons propagation for thin metals in OpenMP
University of Catania（卡塔尼亚大学）
金属-电介质界面上的表面等离子体激元（SPPs）由于其强的场约束和增强效应，在超紧凑光子电路、光伏器件等领域引起了人们的极大兴趣。本文研究了一种新型的级联神经网络（NN）结构，以找到金属厚度对SPP传播的依赖性。此外，一个新的训练过程中提出的级联神经网络已开发使用基于OpenMP的框架，从而大大减少了训练时间。所进行的实验证实了所提出的神经网络架构的有效性，手头的问题。
2014-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.DC
Toward theoretically limited SPP propagation length above two hundred microns on ultra-smooth silver surface
我们证明了表面等离子体激元-极化激元波（SPP）传播的光学介质具有超低损耗，对应于理论上的极限值。光学介质的独特元素是原子级平坦的单晶银薄膜，其提供极低的损耗。在这种薄膜的表面上激发的SPP（在780 nm处）的特征在于SPP传播长度等于200 μ m，这是先前报道的实验结果的两倍长，并且对应于银膜的理论极限值。
2018-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical amplification of surface plasmon polaritons in a graphene single layer integrated with a random grating
在本文中，我们设计和模拟了太赫兹（THz）可控有源等离子体波导结构的基础上，是放置在一个随机的硅光栅衬底上的单石墨烯层。所提出的太赫兹有源等离子体激元波导结构中的光学增益由光激发的石墨烯单层中的受激发射过程提供，该过程导致表面等离子体激元（SPP）波的放大。我们使用一个随机的光栅衬底，以引入安德森局域化的SPP波传播通过石墨烯单层，以提高其在谐振频率的光放大。结果表明，石墨烯表面等离子体的共振峰的增强因子可以高达175。我们还分析了它们对应的场强沿石墨烯单层的分布，发现它们的强度和局域化位置彼此不同。通过研究该结构的透射率随泵浦和温度的变化，发现随着温度和外泵浦强度的增加，其共振峰频率发生蓝移。此外，我们表明，增加环境温度由60 K可以显着降低输出放大强度的一个因素为70。所提出的基于石墨烯的THz等离子体激元波导结构的这种性质使其在温度传感应用和开/关可切换激光器件中是有用的。
2021-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tetra-hyperbolic and tri-hyperbolic optical phases in anisotropic metamaterials without magnetoelectric coupling due to hybridization of plasmonic and magnetic Bloch high-k polaritons
在本文中，我们揭示了在没有磁电耦合的各向异性超材料中形成三-和四-双曲相的物理机制，并描述了由于等离子体和磁布洛赫高k极化激元的杂交而产生的双曲色散中的反交叉分裂现象。这大大加深了对高k极化激元和k空间中光学等频面拓扑结构的理解，并将在光学纳米分辨率成像和发射率和方向性控制中找到应用。为了实现这一点，我们开发了一系列新的技术的理论光学的双各向异性材料，包括二次折射率算子方法，适合于研究高k极化激元与有限折射率和显式表达式的特征矩阵在一般的双各向异性介质。本文介绍了各向异性均匀介质的电磁响应的空间分层方法，分析了其下伏的布洛赫波。我们相信，这里开发的形式主义可以为研究人员在各向异性和双各向异性介质的理论光学领域的未来有用。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
