Tailoring reflection of graphene plasmons by focused ion beams
石墨烯等离子体激元的显著特性使得石墨烯等离子体激元元件在集成光子器件中具有良好的应用前景。石墨烯等离激元器件的制备和等离激元传播的控制是至关重要的。通过近场等离子体成像，我们展示了可控修改的反射石墨烯等离子体在离子束刻蚀的边界。此外，通过在适当的值改变离子剂量，可以获得类似反射边界的性质。我们还研究了离子束入射角对等离子体反射的影响。为了说明离子束刻蚀的应用，一个简单的石墨烯楔形等离子体激元结构的制造和性能优异，证明这种技术作为一个简单而有效的工具，用于控制石墨烯等离子体激元。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene-plasmon polaritons: From fundamental properties to potential applications
由于在纳米器件中控制光的独特可能性，石墨烯等离子体为纳米光子学社区开辟了新的前景，在超材料，调制器，光电探测器和传感器中具有潜在的应用。本文简要综述了石墨烯等离子体激元研究的最新进展。我们首先对石墨烯的光学性质进行一般描述，特别关注石墨烯-等离子体激元的色散。空间扩展的石墨烯的石墨烯等离子体激元的色散关系表示在带内贡献的本地响应极限。在此基础上，我们讨论了石墨烯等离子体激元的最新研究进展，重点讨论了石墨烯等离子体激元的激发、极性衬底上石墨烯中的电子-声子相互作用以及可调谐石墨烯等离子体激元在调制器和传感器中的应用。最后，我们寻求解决石墨烯等离子体的一些明显挑战和有前途的前景。
2016-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Regular quantum plasmons in segments of graphene nanoribbons
石墨烯等离子体激元具有贵金属等离子体激元无法比拟的优势，例如高可调谐性和低损耗。然而，对于小于10 nm的石墨烯纳米结构，尽管它们具有潜在的应用，但对它们的等离子体激元或是否存在规则的等离子体激元行为知之甚少。在这里，我们提出了第一性原理计算的锯齿形石墨烯纳米颗粒段的等离子体激元激发。发现了规则的等离子体行为：在低能区（< 1.5 eV）仅存在一个等离子体模式。当宽度（W）大于1.5 nm时，经典的静电标度律仍然近似成立，但当W < 1.5 nm时，由于量子效应，经典的静电标度律完全失效。不同掺杂浓度下的标度表明，等离子体激元近似为自由电子等离子体激元，而不是狄拉克等离子体激元。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Graphene Transverse Electric Surface Plasmon Detection using Nonreciprocity Modal Discrimination
我们提出了一个磁偏置石墨烯铁氧体结构区分TE和TM等离子体模式的石墨烯。在该结构中，石墨烯TM等离子体激元与该结构相互作用。相反，石墨烯TE等离子体表现出非互易性。这种非互易性表现在接近带间阈值频率的频带中的单向TE传播。所提出的结构提供了一个独特的平台，在石墨烯中的TE等离子体激元模式的不寻常的存在的实验演示。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Dynamics of Plasmon-Exciton Interaction of Ag Nanowire-Graphene Hybrids for Surface Catalytic Reactions
利用超快泵浦-探测瞬态吸收光谱技术，在可见-近红外波段对石墨烯-银纳米线杂化材料的飞秒等离子体激子相互作用进行了实验研究。银纳米线的等离子体激元寿命约为150飞秒（fs）。对于单层石墨烯，在275 fs处的快速动力学过程是由于石墨烯激子的激发，而在1.4皮秒（ps）处的缓慢过程是由于等离子体激元热电子与石墨烯声子的相互作用。对于石墨烯-Ag纳米线杂化材料，等离子体激元诱导的热电子向石墨烯的转移时间尺度为534 fs，金属等离子体激元增强的石墨烯等离子体激元在可见光区的时间尺度约为3.2 ps.石墨烯-银纳米线杂化物可用于等离子体激元驱动的化学反应。这种石墨烯介导的表面增强拉曼散射基底与单层石墨烯或单个Ag纳米线单独驱动的反应相比，显著增加了由石墨烯-Ag纳米线杂化共同驱动的表面催化反应的概率和效率。这意味着石墨烯-Ag纳米线杂化物不仅可以导致高密度热电子的显著积累，而且由于强的等离子激元-激子耦合，还可以显著增加等离子激元到电子的转换效率。
2016-08-06 cond-mat.mes-hall
Plasmons in graphene on uniaxial substrates
将石墨烯放置在单轴衬底上可能对石墨烯基光子和光电子器件具有有趣的应用潜力。在这里，我们解析地推导出单轴衬底上的石墨烯等离子体激元的色散关系，并讨论它们的动量，传播长度和偏振作为频率，传播方向和基底的正常和异常介电常数的函数。我们发现，等离子体激元表现出各向异性的传播，产生径向不对称的场模式时，点发射器发射等离子体在石墨烯层。
2013-12-16 cond-mat.mes-hall
Low-dimensional gap plasmons for enhanced light-graphene interactions
针对石墨烯原子层厚与光学模式尺寸失配导致光-石墨烯重叠不足的问题，提出低维石墨烯间隙等离激元波，实现更强场集中及高效线性调制。
2016-12-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene Terahertz Plasmon Oscillators
本文提出并讨论了基于二维石墨烯中电荷密度波（等离子体激元）放大的相干太赫兹光源。在粒子数反转的石墨烯层中等离子体激元与带间电子-空穴跃迁的耦合可以通过受激发射导致等离子体激元放大。石墨烯中的等离子体激元增益值可以非常大，这是由于等离子体激元的小群速度和等离子体激元场在石墨烯层附近的强限制。我们提出了一个传输线模型的等离子体激元在石墨烯中的传播，包括等离子体激元耗散和等离子体激元带间增益由于受激发射。使用这个模型，我们讨论了太赫兹等离子体激元振荡器的设计，并推导出振荡的阈值条件，同时考虑到内部损耗和由于外部耦合的损失。石墨烯中在太赫兹频率下可用的大增益值可以导致具有1-10微米范围内的尺寸的集成振荡器。
2007-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Plasmon and coupled plasmon-phonon modes in graphene in the presence of inter-band excitation channels
采用图解自洽场论对石墨烯中的等离子体激元和耦合等离子体激元-声子模式进行了理论研究。结果表明，通过带内和带间跃迁通道可以激发出两个等离子体激元模和四个耦合的等离子体激元-声子模。研究发现，随着q值和载流子密度的增加，石墨烯中的等离子体激元模与光-声子模的耦合增强。耦合等离子体声子模式表现出一些有趣的功能，可以用来实现等离子体器件。我们的研究结果表明，载流子-声子相互作用应该被认为是理解和解释的基本电子激发在石墨烯的属性。
2011-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Experimental demonstration of graphene plasmons working close to the near-infrared window
石墨烯等离子体激元由于其强的模式约束、长的传输距离和独特的可调谐性，在中红外和太赫兹波段得到了广泛的研究。然而，将石墨烯等离子体激元推向更短的波长，以便将石墨烯等离子体激元概念与近红外区域的现有成熟技术相结合，仍然是一个巨大的挑战。我们研究了由石墨烯纳米盘支撑的局域化石墨烯等离子体，并在完全可扩展的嵌段共聚物自组装方法的帮助下实验证明了石墨烯等离子体在2 μm处工作。我们的研究结果显示了一种很有前途的方法，以促进石墨烯等离子体激元的基础研究和潜在的应用在近红外窗口。
2016-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Unconventional plasmon-phonon coupling in graphene
利用自洽线性响应理论计算了石墨烯中等离子体激元和内禀光学声子的杂化。我们发现，纵向等离子体激元（横向磁模式）只耦合到横向光学声子，而石墨烯的横向等离子体激元（横向电模式）只耦合到纵向光学声子。这种偏振的混合与其他系统中通常的等离子体-声子耦合相反。通过增加载流子的浓度，对于横向（纵向）声子，声子频率的所得变化增加（减小）。
2011-04-04 cond-mat.mes-hall
Plasmon Generation through Electron Tunneling in Graphene
石墨烯等离子体相对于光波长的短波长使其在光电子学和传感领域的应用具有吸引力。然而，这种特性限制了它们与外部光的耦合以及我们创造和检测它们的能力。因此，期望产生等离子体激元的更有效的方式。在这里，我们证明，通过现实的理论模拟，石墨烯等离子体可以有效地激发通过电子隧穿在由两个石墨烯单层由几个原子层的hBN分离形成的三明治结构。我们得到的等离子体激元产生率的$\sim10^{12}-10^{14}/$ s的平方等离子体激元波长的区域上的间距和偏置电压的现实值，而产量（等离子体激元每隧穿电子）具有统一的顺序。我们的研究结果支持在隧穿器件中的石墨烯等离子体激元的电激发作为一种可行的机制，用于开发无光学的石墨烯等离子体激元器件。
2017-08-25 cond-mat.mes-hall
Efficient nonlinear generation of THz plasmons in graphene and topological insulators
石墨烯中的表面等离子体可以提供贵金属等离子体的有吸引力的替代方案，这是由于其更紧密的限制、特有的色散和更长的传播距离。我们目前的理论研究的非线性差频产生的太赫兹表面等离激元模式支持的二维层的无质量狄拉克电子，其中包括石墨烯和表面态的拓扑绝缘体。我们的研究结果表明，在等离子体共振附近的DFG效率的强烈增强和相位匹配的非线性产生的等离子体激元在很宽的频率范围内的可行性。
2013-12-01 cond-mat.mes-hall
Graphene plasmons and retardation: strong light-matter coupling
我们研究了掺杂的石墨烯等离子体激元的延迟制度，由未延迟的等离子体激元和光锥的名义交叉。除了在等离子体色散关系中的修改之外，延迟意味着传播光和物质之间的强耦合，即使对于均匀的石墨烯，这也开辟了在简单的石墨烯设备中有效的等离子体的可能性。我们在双层结构中，表现出{ \em完美}（如果无损耗）的光传输在一个经典的禁止区域，提供了一个简单的模拟相应的现象在穿孔的金属片的增强。我们还表明，（宽）Fabry-Pérot共振目前没有石墨烯变成尖锐的峰值，准离散模式的存在下，石墨烯的响应函数是由典型的Fano线形。
2012-07-20 cond-mat.mes-hall
Confined Plasmons in Graphene Microstructures: Experiments and Theory
石墨烯是一种具有高迁移率和可调电导率的二维材料，特别适合于等离子体激元。体石墨烯中的等离子体激元的频率色散已经在理论和实验上进行了研究，而没有理论模型已经被报道，并针对石墨烯微结构中的受限等离子体激元模式的实验进行了测试。在本文中，我们提出了实验测量以及分析和计算模型，这样的限制模式。我们比较实验测量与理论的等离子体激元模式在相互作用的石墨烯条阵列，并表现出良好的协议。实验和理论结果之间的比较揭示了相邻石墨烯结构的等离子体激元模式之间的相互作用所发挥的重要作用。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall
Active graphene plasmonics with a drift-current bias
我们从理论上证明了由碳化硅衬底上的漂移电流偏置石墨烯片形成的系统能够实现损耗补偿和等离子体激元放大。石墨烯片的主动响应植根于石墨烯等离子体激元的光泵浦，其具有由流动载流子提供的增益。所提出的系统作为一个光学放大器的等离子体与漂移电子共同传播和作为一个强衰减器的对等离子体。此外，我们表明，通过连接系统的输入和输出，例如，因为环形石墨烯-碳化硅纳米谐振器与漂移电子所提供的光学增益相结合，可能导致Spasing。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall
Directional excitation of graphene surface plasmons
我们提出了一种方案，通过将石墨烯片放置在磁光衬底上，将光定向耦合到石墨烯等离子体激元中。当平行于表面施加磁场时，石墨烯等离子体激元色散关系在向前和向后方向上变得不对称。可以通过将光栅应用于衬底来实现具有垂直入射照明的石墨烯等离子体的单向激发。方向性可以通过电门控石墨烯或通过改变磁偏置来主动控制。该方案可能在基于石墨烯的光电子学和传感中具有应用。
2014-11-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Evidence for graphene plasmons in the visible spectral range probed by molecules
基于结合的紧密束缚模型和随机相位近似计算，石墨烯被认为仅在红外线以下是等离子体激元活性的。在这里，我们表明，通过椭圆偏振测量和密度泛函理论模拟的石墨烯的光学性质意味着在可见光的线宽为0.1 eV的强烈局域化的石墨烯等离子体的存在。使用小的发射器，提供高的波矢量激发石墨烯等离子体在光学频率所需的，我们证明了石墨烯等离子体诱导的激发增强近3个数量级。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nonequilibrium plasmons with gain in graphene
石墨烯支持强约束的横向磁片等离子体激元，其光谱特性取决于狄拉克粒子的能量分布。问题是，当石墨烯被泵入反转状态时，等离子体振子是否会被放大。在建立动态非平衡极化率的理论时，我们能够确定光反转石墨烯的精确复频率等离子体激元色散，并研究掺杂、碰撞损耗和温度对等离子体激元增益的影响。我们自洽地计算了自发发射谱和载流子复合率，并与基于费米黄金法则的近似结果进行了比较。我们的研究结果表明，在现实条件下，等离子体激元的放大是可能的，但不可避免地与超快自发发射竞争，这对于本征石墨烯来说，比以前估计的快5倍。这项工作对非平衡等离子体激元的性质有了新的认识，并可能有助于基于石墨烯的有源等离子体激元器件的实验实现。
2015-02-04 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
Coupling of Plasmon Modes in Graphene Microstructures
各种不同的石墨烯等离激元结构和装置已经被提出并实验证明。石墨烯微结构中的等离子体激元模式通过去极化场强烈地相互作用。等离子体激元模式之间的耦合的精确定量描述是设计和理解复杂的等离子体激元器件所必需的。从微光子学中汲取灵感，我们提出了一个耦合模式理论的石墨烯等离子体，其中耦合系统的等离子体本征模表示在其未耦合的子系统的等离子体本征模。耦合模理论使得能够精确计算等离子体激元模式之间的耦合和所产生的动力学。我们比较理论与实验上进行的等离子体激元模式耦合阵列的石墨烯条。在实验中，我们通过改变阵列中石墨烯条之间的间距来调整耦合。结果表明，由耦合模理论得到的耦合参数和由耦合引起的等离子体激元频率变化与实验符合得很好。这里提出的工作提供了一个框架，设计和理解耦合石墨烯等离子体结构。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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 dissipation in gapped-graphene open systems at finite temperature
数值和封闭形式的解析表达式的等离子体色散关系和耗散率的第一次获得在有限温度下的自由站立的带隙石墨烯。这些封闭系统的结果被推广到一个开放的系统与库仑耦合的石墨烯电子的外部电子库。在这个开放系统中发现了新的等离子体激元模式以及新的等离子体激元耗散通道，包括由电子的热激发和带隙石墨烯中的能带隙的组合效应引起的显著修改。此外，可以通过调节石墨烯层与厚导体的表面之间的间隔来完全控制新的等离子体激元模式和附加的等离子体激元耗散的特性。数值计算结果的等离子体激元的频率在掺杂间隙石墨烯层的热偏移，以及其对局部环境的敏感性，进行了演示和分析。与等离子体激元的频移相关联的这种现象可以应用于晶体管和纳米等离子体激元结构中的局部电子温度的直接光学测量。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall
Electrical plasmon detection in graphene waveguides
我们提出了一个简单的设备架构，允许在石墨烯波导等离子体激元的全电检测。我们的电等离子体激元检测方案的关键原理是描述在室温下和在宽范围的载流子密度下石墨烯中的传输的流体动力学运动方程的非线性性质。这些非线性响应于传播的等离子体激元的振荡场而产生直流电压。为了说明的目的，我们计算的直流电压所产生的传播的最低能量模式在一个完全的分析方式。我们的全电等离子体探测器件架构为石墨烯等离子体波导在电子电路中的集成铺平了道路。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall
Plasmons in a Planar Graphene Superlattice
研究了平面石墨烯超晶格中的等离子体激元集体激发，该超晶格由周期性交替的无间隙石墨烯及其带隙改性区域形成。的等离子体激元色散定律确定为准一维的情况下（费米能级位于minigap内）和准二维的情况下（费米能级位于miniband内）。还考虑了等离子体激元激发时调制电磁辐射的吸收问题。
2016-04-30 cond-mat.mes-hall
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
Large-area nanoengineering of graphene corrugations for visible-frequency graphene plasmons
石墨烯载流子的量子限域是对其性质进行调控的有效途径。它通常通过与迁移率的恶化和等离子体共振的强抑制相关联的物理边缘来实现。在这里，我们展示了一个简单的，大面积的，无边缘的纳米结构化技术，基于放大随机的纳米级结构波纹的水平，他们有效地限制载流子，而不会引起显着的谷间散射。这种软限制允许石墨烯等离子体的低损耗横向超限制，将其共振频率从原生太赫兹放大到商业相关的可见光范围。可见的石墨烯等离子体定位到纳米波纹介导几个数量级更强的光-物质相互作用（拉曼增强）比以前实现的石墨烯，使特定分子的检测从飞摩尔溶液或环境空气。此外，纳米波纹石墨烯片还支持传播可见等离子体振子模式，通过扫描近场光学显微镜观察它们的干涉图案来揭示。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall
Directional dependence of the plasmonic gain and nonreciprocity in drift-current biased graphene
在这里，我们调查的非互易性传播和放大的漂移电流偏置的石墨烯表面等离子体，使用伽利略和相对论型多普勒频移变换的石墨烯的导电性。与以前的研究一致，这两个电导率模型预测强烈的非互易传播的表面等离子体由于漂移电子所造成的拖曳效应。特别是，伽利略多普勒频移模型导致更强的光谱不对称性的等离子体色散与制度的单向传播。值得注意的是，它示出了两个电导率模型预测制度的非互易等离子体激元放大在一个宽的角度扇区的平面内方向时，漂移电流偏置的石墨烯片耦合到等离子体激元衬底（即，SiC），与等离子体激元放大率是相当高的相对论多普勒频移模型。
2022-11-01 cond-mat.mes-hall
Electrodynamic properties of graphene and their technological applications
石墨烯是一种新型的二维材料，具有迷人的电动力学特性，如支持集体电子振荡（等离子体）伴随着电磁场的紧密限制的能力。我们的目标是在等离子体和其他技术应用的背景下探索石墨烯中的光-物质相互作用，同时也将石墨烯用作研究许多身体物理学的平台，如等离子体，声子和其他基本激发之间的相互作用。在自洽线性响应近似下分析了等离子体激元和等离子体激元-声子相互作用。我们表明，电子-声子相互作用导致大的等离子体激元阻尼时，等离子体激元的能量超过光学声子，但也是一个奇特的混合等离子体激元和光学声子的偏振。当这两种激发具有相似的能量和动量时，等离子体声子耦合最强。我们还分析了双层石墨烯中横向电等离子体激元的性质。最后，我们表明，热激发的等离子体激元强烈介导和增强近场辐射传输之间的两个紧密分离的石墨烯片。我们还表明，石墨烯可以用作热发射器在近场热光致发光导致大的效率和功率密度。在波动电动力学的框架下分析了近场传热。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall
Plasmons in dimensionally mismatched Coulomb coupled graphene systems
我们计算了库仑耦合金属扶手椅型石墨烯纳米带和掺杂单层石墨烯的等离子体色散关系。发生在未耦合的1D和2D系统中的等离子体激元曲线的交叉被层间库仑耦合分裂成下部和上部等离子体激元分支。上分支表现出非常不寻常的行为，端点在有限的$q$。因此，结构因子根据等离子体激元波长显示出单峰或双峰行为。新的等离子体激元结构与最近的实验相关，其性质可以通过改变系统参数来控制，并可用于等离子体激元应用。
2017-09-11 cond-mat.mes-hall
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
Plasmons in tunnel-coupled graphene layers: backward waves with quantum cascade gain
由石墨烯和相关层状材料组成的范德华异质结构中的等离子体激元表现出深亚波长限制和大的传播长度。在这封信中，我们表明，石墨烯-绝缘体-石墨烯隧道结构可以作为等离子体增益介质。增益源于受激电子隧穿伴随着层间粒子数反转下相干等离子体激元的发射。在对应于具有共线动量的电子状态之间的跃迁的频率和层间电压的特定值下，具有等离子体发射的隧穿概率似乎是共振大的-这是石墨烯的线性能带结构所特有的特征。等离子体激元的色散由于隧穿也经历了相当大的转变，在几个频率范围内表现出负群速度。
2016-03-13 cond-mat.mes-hall
Guided plasmons in graphene p-n junctions
石墨烯中电子和空穴的空间分离引起局限于边界区域的等离子体波的存在。发展了电子空穴液体流体动力学中的这种引导等离子体激元模式的理论。当等离子体激元波长小于带电畴尺寸时，等离子体激元色散为ω~ q^（1/4）。通过外加电场可以很容易地控制等离子体导模的频率、速度和传播方向。在有磁场存在的情况下，得到了附加的无带隙磁等离子体激元激发谱。我们的研究结果表明，石墨烯是一种很有前途的纳米等离子体材料。
2010-04-16 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
Comment on "Dielectric screening and plasmons in AA-stacked bilayer graphene"
在这篇评论中，我们指出了题为“AA堆叠双层石墨烯中的介电屏蔽和等离子体激元”的论文中的一些方程和结果是不正确的。此外，我们提出了我们的结果，这似乎是更正确的。
2014-10-17 cond-mat.mes-hall
Terahertz Nonlinearity in Graphene Plasmons
亚波长石墨烯结构支持太赫兹和中红外光谱范围内的局部等离子体共振。在共振频率处的强场限制被预测为显著增强光-石墨烯相互作用，这可以在原子薄的亚波长器件中实现低强度的非线性光学。到目前为止，石墨烯等离子体激元的非线性响应及其能量损失动力学尚未进行实验研究。我们测量和理论模型的太赫兹非线性响应和能量弛豫动力学的等离子体在石墨烯纳米带。我们采用太赫兹泵浦太赫兹探测技术在等离子体频率和观察等离子体吸收的强饱和，随后由10 ps的弛豫时间。与没有等离子体共振的未图案化的石墨烯相比，观察到的非线性增强了两个数量级。我们进一步提出了一个非线性等离子体吸收的热模型，支持实验结果。
2015-12-23 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
Nonlinear atom-plasmon interactions enabled by nanostructured graphene
电可调石墨烯等离子体有望实现与共振量子发射器的强光-物质相互作用。然而，石墨烯中的等离子体共振通常限于红外频率，低于鲁棒量子光源和许多生物学上感兴趣的分子中的光学激发的频率。在这里，我们建议利用纳米结构石墨烯的等离子体辅助的非线性光学响应所产生的近场与在近红外操作的邻近量子发射器共振耦合。我们发现，石墨烯纳米盘产生的非线性近场可以强烈激发和相干控制量子态在二能级和三能级原子系统时，其等离子体共振的三次谐波被调谐到一个特定的电子跃迁。在本方案中，发射体和等离子体共振是非简并的，避免了自发发射的强烈增强。我们设想的非线性等离子体激元耦合方案在传感和时间量子控制的潜在应用。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Finite temperature dynamical polarization and plasmons in gapped graphene
在本研究中，我们报告了在无规相位近似下，掺杂单层带隙石墨烯的有限温度非相互作用动力学极化函数、等离子体激元模式和电子能量损失函数的数值结果。我们发现线性能带色散、手性、带隙和温度的相互作用赋予了单层带隙石墨烯奇异的极化率行为，它是2DEG、单层和双层石墨烯的混合物，因此等离子体激元光谱也表现出惊人的奇特行为。观察到等离子体激元分散被抑制，直到温度高达~0.5Tf，类似于无带隙石墨烯的情况，但超过0.5Tf，对于带隙的所有值，在带隙石墨烯中看到趋势的逆转。电子能量损失函数的密度图也证实了这种行为。一个小的间隙的开放也产生一个新的无阻尼等离子体激元模式，被发现在高温下消失。进一步发现带间隙的石墨烯的等离子体行为受到带间隙的石墨烯片所处的衬底的巨大影响，这表明在制造期望的基于石墨烯的等离子体器件时需要仔细选择衬底。
2015-04-06 cond-mat.mes-hall
Excitation of localized graphene plasmons by a metallic slit
在本文中，我们表明，石墨烯表面等离子体激元可以激发时，电磁波包撞击在一个单一的金属狭缝覆盖的石墨烯。在吸收光谱中的特征峰揭示了在狭缝上局部化的等离子体激元的激发。它示出的峰的位置可以调谐由石墨烯掺杂水平或由填充狭缝的材料的介电函数。当狭缝填充有分析物时，整个系统形成等离子体传感器的基础。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall
Dopant-induced plasmon decay in graphene
化学掺杂的石墨烯可以支持高达电信甚至可见频率的等离子体激元激发。除此之外，掺杂剂的存在可能影响石墨烯中的电子散射机制，从而影响等离子体衰减速率。在这里，我从第一原理研究这些影响在单层和双层石墨烯掺杂各种碱金属和碱土金属。我发现新的掺杂剂激活的阻尼通道：由于平面外的石墨烯和平面内的掺杂剂的振动，和石墨烯和掺杂剂状态之间的电子跃迁的损失。后者激发与石墨烯等离子体相互作用，并一起形成新的混合模式。该研究指出，这些特征强烈依赖于掺杂剂的类型和层数，这可以用作未来石墨烯等离子体器件的调谐机制。
2017-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of intraband plasmons in doped carbon nanotubes: rolled surface-plasmons of graphene
单壁碳纳米管具有两种不同类型的等离子体激元，由方位角和轴向方向的波数指定。人们已经研究了由带间跃迁引起的方位等离子体激元，而电荷掺杂的影响尚不清楚。在本文中，我们表明，当纳米管是重掺杂，带内跃迁导致的方位角等离子体出现在近红外区域的吸收光谱，这是不存在的光掺杂由于屏蔽效应的等离子体共振。纳米管的圆柱形波导结构中固有的轴向等离子体激元解释了在太赫兹区域中观察到的金属纳米管的吸收峰。轴向（方位角）等离子体激元的激发需要平行（垂直）于管轴的线性偏振光。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear light mixing by graphene plasmons
石墨烯具有很强的光学非线性。石墨烯等离子体激元可以进一步增强其非线性响应。在这里，我们报告了一种新的非线性电吸收效应观察到纳米结构的石墨烯由于激发的石墨烯等离子体。我们实验检测和理论解释增强的非线性混合的近红外和中红外线的石墨烯纳米带阵列。石墨烯等离子体激元对光的强压缩意味着这种效应本质上是非局域的，并且比传统的局域石墨烯非线性大几个数量级。该效应可用于各种应用中，包括非线性光调制器、光多路复用器、光逻辑和传感器件。
2017-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
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
Broadband Focusing of Acoustic Plasmons in Graphene with an Applied Current
从理论上探讨了电流驱动的、各向同性的、具有近端金属栅的均质石墨烯中的非互易等离子体激元。附近的金属门屏幕库仑相互作用，导致线性色散声等离子体靠近其粒子-空穴连续对应物。我们表明，所施加的偏压导致光谱宽带聚焦等离子体激元的共振线宽是依赖于相对于由于朗道阻尼电流的角度方向。我们预测，前向聚焦非互易等离子体是可能的，与访问的实验参数和设置。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall
Generation and morphing of plasmons in graphene superlattices
最近对六方氮化硼（hBN）上的石墨烯的实验研究表明，hBN不仅是一种确保石墨烯载流子优异电子特性的无源衬底，而且它通过周期性莫尔电位主动修改了它们的无质量狄拉克费米子特性。在这项工作中，我们提出了一个理论的无质量狄拉克费米子的等离子体激元激发谱的云纹超晶格。我们证明，石墨烯-hBN堆叠为等离子体提供了丰富的平台，其中等离子体模式的控制不仅可以通过静电门控发生，而且可以通过调节例如相对晶体结构来发生。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall
Plasmon generation through electron tunneling in twisted double-layer graphene and metal-insulator-graphene systems
通过远场光学照明产生高度受限的等离子体激元对于技术应用似乎是不切实际的，这是由于它们与外部光的大的能量-动量失配。等离子体激元的电产生提供了一个可能的解决方案，这个问题，虽然它的性能取决于材料和几何参数的仔细选择。在这里，我们从理论上研究了石墨烯基结构，并特别显示了（i）由电介质分隔的两层石墨烯和（ii）金属$|$绝缘体$|$石墨烯三明治作为非弹性电子隧穿辅助的传播等离子体激元的发生器之间的非常不同的性能。对于双层石墨烯，我们研究了两个片之间的相对倾斜角的依赖性，并表明$4^\circ$扭转角的等离子体激元产生效率下降到其最大值的$\sim20$ \%，以完美堆叠。对于金属$|$绝缘体$|$石墨烯夹层，非弹性隧穿效率相对于双层石墨烯下降了几个数量级，而不管掺杂水平、金属$|$石墨烯分离、金属的选择和隧穿方向（金属到石墨烯或来自石墨烯）如何，我们将这一结果归因于由石墨烯狄拉克锥覆盖的表面投影金属布里渊区的小部分。我们的研究结果揭示了一个合理的容忍石墨烯晶格错位和涉及金属的结构的性能差，从而支持使用双层石墨烯作为一个最佳选择的电等离子体产生隧穿器件。
2019-02-26 cond-mat.mes-hall
Trapping and guiding surface plasmons in curved graphene landscapes
我们证明，石墨烯放置在结构化衬底的顶部提供了一种新的方法捕获和引导表面等离子体。具有空间上变化的曲率的单层石墨烯在弯曲区域（诸如凸块、隆起和阱）附近表现出对石墨烯等离子体的有效捕获电势。我们推导了描述这种弯曲石墨烯引导的局域通道等离子体激元的控制方程，并通过第一性原理数值模拟验证了我们的理论。所提出的限制机制使等离子体激元引导的最大曲率的区域，它提供了一个通用的平台，用于操纵光在平面景观。此外，孤立的变形的石墨烯，如凸点，以支持本地化的表面模式和共振，提出了一种新的方式来工程等离子体超颖表面。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficiencies of Aloof-Scattered Electron Beam Excitation of Metal and Graphene Plasmons
我们评估了金属和石墨烯上的高空散射电子束的表面等离子体激元激发效率。石墨烯显示出在非常低的电子动能要求下表现出高的能量转移效率。我们表明，石墨烯的优异性能是由于其独特的等离子体分散，低电子密度和薄膜结构。从相干辐射的角度讨论了这些孤立散射的石墨烯等离子体激元的潜在应用。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-energy plasmon spectroscopy of freestanding multilayer graphene
我们提出了几个应用程序的分层电子气模型的电子能量损失谱的自支撑薄膜组成的$N$石墨烯层的扫描透射电子显微镜。使用一个双流体模型的单层极化率，我们讨论了高能等离子体光谱与$N$的演变，并发现与最近的实验数据都与$N<10$的多层石墨烯，厚片的石墨。这些分析模型的这种应用有助于阐明在这些结构的等离子体光谱中观察到的几个特征，包括等离子体色散的作用、各种等离子体本征模的激发中的动态干扰，以及在对等离子体峰进行分类时体等离子体带而不是表面等离子体的相关性。
2011-10-14 cond-mat.mes-hall
Probing Plasmons in Graphene by Resonance Energy Transfer
我们提出了一种新的方法来探测石墨烯中的电子激发，通过监测荧光猝灭的半导体量子点（或染料分子）由于共振能量转移到石墨烯片。我们展示了如何通过控制背栅电压和量子点与石墨烯之间的距离来准确提取石墨烯中等离子体激元（以及其他电子激发）的色散关系。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
