Surface plasmon lifetime in metal nanoshells
局域表面等离子体激元的寿命在等离子体学及其应用的许多方面起着重要的作用。在小的金属纳米结构中，限制等离子体激元寿命的主要机制是尺寸依赖的朗道阻尼。我们进行了量子力学计算的朗道阻尼的明亮的表面等离子体模式的金属纳米壳。与基于电子表面散射的传统模型相比，我们发现阻尼率随着纳米壳层厚度的减小而减小。这种现象的根源是金属壳层中等离子体激元局域场的空间分布。我们还发现，由于电子从纳米壳层的两个金属表面的散射振幅的干涉，阻尼率随壳层厚度的变化表现出明显的量子拍。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall
On Surface Plasmon Damping in Metallic Nanoparticles
从理论上研究了金属纳米粒子（MNP）中表面等离子体（SP）振荡衰减的两种可能机制：a）SP的辐射衰减，b）SP振荡与基体中电子跃迁的共振耦合。结果表明，辐射阻尼率是成正比的电子在MNP的数量，因此，这个通道的能量流出MNP成为必不可少的相对较大的粒子。第二种机制的研究表明，MNP的SP振荡能量泄漏率不依赖于颗粒尺寸，而完全取决于基质的光学特性。结果表明，对于3-5 nm尺寸的非常小的MNP，其中强的3D尺寸量子化效应抑制了电子-声子相互作用，在某些情况下，共振耦合提供了有效的能量流出。
2003-06-05 cond-mat.mes-hall
Mid-infrared plasmons in scaled graphene nanostructures
等离子体激元利用电子对电磁波的集体响应，使光学器件的缩放超过衍射极限。在这里，我们展示了深度缩放的石墨烯纳米结构中的中红外（4至15微米）等离子体激元，其波长低至50 nm，比自由空间中的共振光波长小100倍以上。我们揭示，第一次，石墨烯等离子体激元通过其固有的光学声子和散射的边缘的关键阻尼通道。当允许通过光学声子的发射进行阻尼时，观察到20飞秒和更小的等离子体激元寿命。此外，与非极性类金刚石碳（DLC）基板相比，石墨烯纳米结构下方的SiO2基板中的表面极性声子导致显著改性的等离子体激元分散和阻尼。当等离子体共振频率接近极性声子频率时，实现了大大降低的阻尼。我们的研究为石墨烯在从亚太赫兹到中红外前所未有的宽波长范围内的等离子体波导，调制器和探测器中的应用铺平了道路。
2012-09-10 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
Plasmon damping rates in Coulomb-coupled two-dimensional layers in a heterostructure
计算了双层异质结中电荷密度振荡的库仑激发。具体而言，我们考虑在衬底上的硅烯和石墨烯的二维（2D）层。从得到的表面响应函数，我们计算的等离子体色散关系，展示了库仑耦合重整化等离子体频率的方式。此外，我们提出了一个新的结果，在这种库仑耦合异质结构的等离子体激元的阻尼率，并比较这些结果的层之间的分离是不同的。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon modes in graphene-GaAs heterostructures
本文研究了由石墨烯和GaAs量子阱组成的双层系统中的等离子体激元色散关系和集体激发的阻尼率。我们使用随机相位近似介电函数，并考虑到系统的介电背景的非均匀性。我们发现等离子体频率和阻尼率在很大程度上依赖于层间相关参数，电子密度和接触介质的介电常数。
2017-05-21 cond-mat.mes-hall
Ultrafast dynamics of three-dimensional Kane plasmons in the narrow-bandgap Hg$_{0.8}$Cd$_{0.2}$Te
本研究通过超快太赫兹光谱研究窄带隙MCT薄膜中的等离激元动力学，发现无质量Kane费米子导致等离子体频率随载流子密度立方根缩放，提供了一种室温识别带色散的便捷方法。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau damping of surface plasmons in metal nanostructures
我们发展了一个量子力学理论的朗道阻尼的表面等离子体在金属纳米结构大于非局域效应的特征长度。我们表明，电子表面散射，这有利于等离子体在小纳米结构的衰减，可以被纳入到金属介电函数与声子和杂质散射。导出的表面散射率是由等离子体激元局部场极化相对于金属-电介质界面，是高度敏感的系统的几何形状。我们说明了我们的模型，提供一些常见形状的纳米结构的表面散射率的分析结果。
2016-12-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-Exciton Coupling Effect on Plasmon Damping
通过表面或界面的等离子体激元衰减是实际能量转换和等离子体激元催化的关键过程。然而，等离子体激元阻尼和等离子体激元与二维材料之间的耦合之间的关系仍然不清楚。由于激子与等离子体相互作用引起的光谱分裂，阻碍了传统的单粒子方法直接用谱线宽度来计算等离子体阻尼率。在这里，我们研究了一个单一的金纳米棒（GNR）和2D材料之间的相互作用，使用单粒子光谱方法辅助原位纳米操纵技术，通过比较散射强度和线宽在一起。我们的方法使我们能够无可争议地确定GNR-WSe 2混合物中的等离子激元-激子耦合将诱导等离子激元阻尼。我们还可以通过与薄hBN层作为中间介质来阻挡电荷转移进行比较，来隔离GNR-石墨烯混合物中的等离子体衰变的电荷转移通道和共振能量转移通道之间的贡献。我们发现GNR和二维材料之间的接触层贡献了大部分的界面等离子体阻尼。这些发现有助于深入了解界面激子对等离子体激元和2D材料混合的影响。
2021-07-17 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
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
Plasmon damping in electronically open systems
固体中电控等离子体的快速发展提出了一个关于电子库对等离子体性质的影响的问题。我们发现，在电子开放系统中的等离子体激元[即在（半）导体连接到引线]是易于额外的阻尼由于载流子渗透到接触和随后的热化。我们发展了一个理论，这样的铅诱导阻尼的动力学方程与自洽电场的基础上，补充微观载流子输运的接口。电子开放弹道系统中等离子体激元的寿命似乎是有限的，导体长度除以载流子费米（热）速度的数量级。等离子体激元入射到半导体和理想导电金属的接触面上的反射损耗也表现为有限的费米速度除以波相速度的量级。最近的实验等离子体激元辅助光电探测的建议铅诱导阻尼现象进行了讨论。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Highly confined low-loss plasmons in graphene-boron nitride heterostructures
石墨烯等离子体被预测同时具有超强的场约束和非常低的阻尼，使深亚波长超材料，单光子非线性，非常强的光-物质相互作用和纳米光电开关的新型器件成为可能。虽然所有这些伟大的前景都需要低阻尼，但到目前为止，观察到了强等离子体阻尼，石墨烯中的杂质散射和多体效应都被认为是可能的解释。随着范德华异质结构的出现，已经开发了将石墨烯与其他原子平坦材料集成的新方法。在这封信中，我们利用近场显微镜图像传播的等离子体在高品质的石墨烯封装在两个薄膜的六方氮化硼（h-BN）之间。我们确定色散，特别是等离子体激元阻尼在真实空间。我们发现了前所未有的低等离子体激元阻尼结合强场约束，并确定了主要的阻尼通道作为内在的热声子在石墨烯和介电损耗的h-BN。对低等离子体激元阻尼的观测和深入理解是石墨烯纳米光子和纳米光电子器件发展的关键。
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Damping effects in hole-doped graphene: the relaxation-time approximation
本文讨论了相互作用多带电子系统的动力学电导率。[1]与沃德恒等式的一般形式一致。利用这个电导率公式的半唯象形式，我们证明了只有当系统中的局域电荷守恒和响应理论的规范不变性得到适当处理时，弛豫时间近似才能用来描述弱相互作用多带系统中的阻尼效应。这样的规范不变的响应理论说明在空穴掺杂的石墨烯中的传导电子的共同紧束缚模型。该模型预测两个明显的解决能量损失函数谱的最大值。第一个对应于带内等离子体（通常称为狄拉克等离子体）。另一方面，第二个最大值（$π$等离子体结构）只是单电子态密度中的范霍夫奇点的结果。的直流电阻率和动态电导率的实部被发现是很好地描述的弛豫时间近似，但只有在参数空间中的阻尼是由直接散射过程为主。因此，狄拉克等离子体的弹道输运和阻尼问题需要放弃弛豫时间近似。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Strong two-dimensional plasmon in Li-intercalated hexagonal boron-nitride film with low damping
等离子体激元领域寻求找到具有低朗道、声子和其他损失（小衰减宽度）的强等离子体激元（大等离子体激元极重量）的材料。在本文中，我们提出了一类新的材料，表现出非常好的等离子体特性。这些材料由范德华堆叠的“等离子体激元活性”层（原子级薄的金属层）和“支撑”层（原子级薄的宽带隙绝缘层）组成。详细研究了一种可以在实验上实现的材料--锂嵌入六方氮化硼。我们发现，它的二维等离子体激元强度优于重掺杂石墨烯中的狄拉克等离子体激元强度，这是很难实现的。我们还提出了计算非常便宜的方法，但在这样的材料中的等离子体激元光谱的准确分析，基于一个带紧束缚的方法和有效的背景介电函数。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kinetic theory of surface plasmon polariton in semiconductor nanowires
基于表面等离子体激元的半经典模型哈密顿量和非平衡格林函数方法，提出了一种研究电子散射对半导体纳米线中表面等离子体激元动力学行为影响的微观动力学理论.表面等离子体极化激元的阻尼源于电子的共振吸收（朗道阻尼），并且相应的阻尼表现出尺寸依赖的振荡和明显的温度依赖性，而没有任何散射。散射通过向共振引入加宽和移位来影响阻尼。为了证明这一点，我们研究了在InAs纳米线中存在的电子杂质，电子声子和电子电子库仑散射的表面等离子体极化激元的阻尼。电子-杂质散射和电子-声子散射的主要作用是引起展宽，而电子-电子库仑散射不仅引起展宽，而且引起共振位移。对于InAs纳米线的调查，由于电子-声子散射的展宽占主导地位。因此，散射对表面等离子体极化激元的阻尼有显著的影响：在散射的存在下，尺寸相关的振荡被消除，温度相关性也被抑制。这些结果表明了散射对半导体纳米线表面等离子体激元阻尼的重要作用。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analysis of damping-induced phase flips of plasmonic nanowire modes
我们从银纳米线的一端发射表面等离子体激元通过不对称照明与白光和使用等离子体激元到光散射在纳米线两端探测光谱的等离子体激元法布里-珀罗线模式。从纳米线两端的散射强度的最大值和最小值的光谱位置被发现是同相或异相，这取决于纳米线的长度和光谱范围。这一现象可以用广义Fabry-Perot模型来解释。这两个制度之间的转折点是敏感的表面等离子体往返损耗，从而打开了一个新的可能性，用于检测纳米线环境中的光吸收的变化。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon attenuation and optical conductivity of a two-dimensional electron gas
在弹道二维电子气中，朗道阻尼在波矢q << k_F的宽范围内不会导致等离子体激元衰减。同样地，在E_F > ω> qv_F（其中E_F，k_F和v_F分别为电子的费米能、波矢和速度）的范围内，它对电导率σ（ω，q）也没有贡献。我们确定的过程中，导致在朗道阻尼的情况下，在等离子体衰减。这些过程是：两个电子-空穴对的激发，一对的声子辅助激发，以及直接的等离子体-声子转换。我们评估相应的贡献的等离子体激元线宽和光学电导率。
2004-04-23 cond-mat.mes-hall
Selective damping of plasmons in coupled two-dimensional systems by Coulomb drag
本文研究库仑拖曳对平行二维系统中等离子体模式的影响，发现其会对耦合双层中的一个基本等离子体模式产生选择性阻尼，具体抑制模式取决于两层掺杂类型，为通过光学和微波散射实验探测二维电子系统中的库仑相互作用强度提供了新途径。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmons in finite spherical ionic systems
讨论了有限离子系统中可能的等离子体激元激发的挑战性问题。为了描述有限电解质体系中离子液体的表面和体积等离子体激元，建立了相应的理论模型。从振荡电荷的洛伦兹摩擦角度研究了离子表面等离子体激元涨落的辐照。在离子球的表面等离子体的衰减计算和最小化相对于球的大小。各种制度的近似描述的阻尼的离子等离子体激元的尺寸效应的确定和交叉阻尼尺寸依赖性的证明。确定了利用离子偶极等离激元进行能量和信息传递的有限电解质体系的最方便维数。与金属中电子的纳米尺度相比，离子的尺寸效应向微米尺度的整体位移被发现，并且通过离子系统中等离子体共振的几个数量级的红移被预测在很宽的变化范围内，取决于离子系统参数。这种调谐共振的便利机会将离子等离子体激元与电子浓度固定的金属中的等离子体激元区分开来。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall
Anisotropic plasmons, excitons and electron energy loss spectroscopy of phosphorene
本文基于从头算含时密度泛函理论研究了磷分子单层膜的各向异性电子能量损失谱。与黑磷类似，未掺杂的单层磷烯的EELS的特征在于在带隙附近的能量的各向异性激子峰，以及更高能量的带间等离子体峰。在掺杂时，对于带隙内的能量，也出现额外的带内等离子体激元峰。与其他二维系统类似，带内等离子体激元峰在长波极限下以$ω_{\rm pl} \propto \sqrt{q}$的形式在Z字形和扶手椅方向上分散，并且随着波矢的增大而偏离。长波长等离子体激元带内色散的各向异性被发现是成反比的有效质量比的平方根：$ω_{\rm pl}(q \hat{y})/ω_{\rm pl}(q \hat{x}) = \sqrt{m_x/m_y}$。
2017-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Intrinsically Undamped Plasmon Modes in Narrow Electron Bands
二维电子系统中的表面等离子体具有窄布洛赫带，具有一个有趣的制度，其中朗道阻尼（通过电子-空穴对激发耗散）完全淬灭。这种令人惊讶的行为是由窄带系统的强耦合，其特征是大值的“精细结构”常数$α=e^2/\hbar κv_{\rm F}$。当分散的等离子体激元模式上升到粒子-空穴连续体之上，延伸到没有粒子-空穴激发的禁止能隙中时，发生耗散猝灭。预测该效应在莫尔石墨烯中是突出的，其中在魔术扭曲角值下，平坦带具有$α\gg1$特征。朗道阻尼的消光增强了空间光学相干性。在无序散射的存在下产生的斑点状干涉，可以作为近场成像实验中直接可访问的无阻尼等离子体的指示信号。
2019-10-01 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
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
Plasmon dispersion and Landau damping in the nonlinear quantum regime
该研究在非线性量子体系中，利用Volkov方法研究等离激元的色散及朗道阻尼的量子特性，探讨波振幅对非线性响应及多等离激元过程的影响。
2023-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Phenomenological plasmon broadening and relation to the dispersion
务实的方式，包括寿命扩大的集体模式的电子液体进行了批判性的比较。特别关注的是对分散的阻尼参数的影响。它是定量例示的二维的情况下，对于这两个，电荷（“片”）等离子体和自旋密度等离子体。预测的偏差落在先进技术的分辨率范围内。
2016-08-11 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
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
Plasmon-Emitter Interactions at the Nanoscale
等离子体激元-发射体相互作用在现代纳米等离子体激元学中是至关重要的，并且通常在短的发射体-表面分离处最大。然而，当间距低于10-20 nm时，经典理论逐渐恶化，因为它忽略了量子力学效应，如非局域性，电子溢出和朗道阻尼。在这里，我们展示了如何可以弥补这种忽视提出了一个统一的理论处理介观电动力学的框架上的Feibelman $d$参数接地。至关重要的是，我们的技术自然地结合了非经典共振位移和表面启用朗道阻尼-非局部阻尼效应-这对等离子体-发射极相互作用的振幅和光谱分布产生了巨大的影响。我们考虑了广泛的等离子体发射相互作用，从偶极和多极自发发射增强，等离子体辅助的能量转移和增强双光子跃迁。这里提出的形式主义给出了一个完整的帐户在纳米尺度上的等离子体激元和等离子体激元发射极相互作用，构成了一个简单而严格的和一般的平台，将非经典效应等离子体激元授权的纳米光子现象。
2019-04-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
How nonlocal damping reduces plasmon-enhanced fluorescence in ultranarrow gaps
理论上探讨了等离子体辅助荧光增强的非经典修饰，通过在典型等离子体结构中遇到的窄间隙处放置两级偶极发射体，即不同金属纳米颗粒的二聚体和三聚体。通过详细的模拟，与适当的分析建模相比，它表明，在经典电动力学，并减少分离探索这里，荧光增强因子的顺序$10^{5}$可以实现，与发散行为的颗粒接触制度接近。这一显著的预测主要是由激发率的急剧增加所引发的相应的领域内的差距增强。然而，一旦非经典修正包括在内，放大因子减少了两个数量级，并达到了较窄的间隙的饱和状态。这些非经典的限制证明了基于广义的非局部光学响应理论，该帐户在一个有效的方式不仅为非局部屏蔽，但也为增强朗道阻尼附近的金属表面的模拟。一个简单的策略，引入非局部修正的解析解也提出了。因此，它示出的金属的非局部光学响应施加更现实的，有限的上限与超小等离子体激元腔可行的增强，从而提供了更接近最先进的实验状态的理论描述。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Suppressed plasmon excitations, enhanced damping and static screening in Kek-Y strained $α-\mathcal{T}_3$ model
Medgar Evers College of City University of New York（纽约市立大学麦格·伊弗斯学院）；Hunter College of the City University of New York（纽约市立大学亨特学院）；Fordham University（福特汉姆大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；US Air Force Research Laboratory（美国空军研究实验室）
研究Kek-α模型的等离激元特性，发现其因特殊电子结构导致稳定等离激元仅在小α或极小波矢时存在，该模型有望用于等离激元和纳米电子领域
2026-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adjustable propagating plasmons in $α-\mathcal{T}_3$ lattice-based armchair nanoribbons
我们得到并分析了具有扶手椅终端的$α- \mathcal{T}_3$基纳米带的电子态、极化函数和等离子体激元激发。所计算的等离子体激元分散体强烈地依赖于跨带的原子行的数量，以及价带和导带之间的能隙的存在，这也是由纳米取向的几何形状确定的。带隙被证明对等离子体激元色散和它们的朗道阻尼具有最强的影响。我们还表明，对于一个小的电子掺杂的等离子体分散体不依赖于所考虑的$α- \mathcal{T}_3$材料在长波极限的相对跳跃参数$α$和调查的条件时，$α$成为一个重要的因素，强烈影响等离子体。我们相信，我们新发现的纳米尺寸$α- \mathcal{T}_3$带的电子和集体性质将在现代电子和纳米器件领域中找到它们的应用。
2021-06-20 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
Parameter-free quantum hydrodynamic theory for plasmonics: Electron density-dependent damping rate and diffusion coefficient
等离子体激元学是一个快速发展的领域，它使基础科学和各种量子光电子器件的发明成为可能。准确、有效地计算纳米尺度金属结构的光学响应具有重要的意义。量子流体力学理论（QHT）提供了一个有效的描述自由电子气，其中考虑了非局域性和溢出的量子效应。在这项工作中，我们介绍了一个一般的QHT，其中包括扩散占的扩大，这是一个关键问题，在实际应用中的表面等离子体激元。我们将引入一个密度相关的扩散系数，以给出非常精确的线宽。这是一种自洽的方法，其中基态和激发态通过使用相同的能量泛函来求解，其中动能由Fermi和von Weizsäcker（vW）形式描述。此外，我们的QHT方法是稳定的，通过引入一个电子密度依赖的阻尼率。对于不同尺寸的钠纳米球，QHT方法计算的等离子体激元能量和展宽与密度泛函理论和Kreibig公式计算的结果吻合得很好。通过将我们的QHT方法应用于钠凝胶纳米棒，我们清楚地表明，我们的方法能够实现无参数模拟，即不依赖于任何经验参数，如尺寸依赖的阻尼率和扩散系数。发现谐振波长与纵横比之间存在着理想的线性关系。宽度随着纵横比和高度的增加而减小。计算结果表明，我们的QHT方法提供了一个明确的和统一的方式来考虑尺寸依赖的频率偏移和任意形状的几何形状的加宽。该方法具有可靠性高、鲁棒性好、可预测性强等特点，为等离子体激元的研究提供了一个通用而有效的平台。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plasmon energy losses in shear bands of metallic glass
观察到冷轧Al $_{88}$ Y $_{7}$ Fe $_{5}$金属玻璃中塑性形变产生的剪切带沿其传播方向呈现交替的密度变化。电子能量损失谱（EELS）被用来研究剪切带内和周围的体积等离子体能量损失。使用开源Python模块（Hyperspy）以洛伦兹函数拟合等离子体激元和零损耗峰的形状，在几meV的精度内精确确定了峰中心的能量偏移和反映阻尼的峰宽（FWHM）变化。最大体等离子体激元能量位移计算为明亮和黑暗的剪切带段相对于矩阵为约38和14毫电子伏，分别。阻尼被观察到是更大的密集的区域。这里提出的分析表明，在等离子体激元的变化是由两个贡献：（i）由于在中程序（MRO）的变化在剪切带段的可变阻尼。这会影响静态结构系数S（k），进而根据Ziman-Baym公式导致阻尼减小或增大。(ii)出现在零动量等离子体频率公式$E_p(q=0)$中的离子密度和有效电子质量是耦合的，并且引起等离子体能量的微小变化。该模型预测的等离子体激元能量转移的顺序meV。
2021-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarizability and plasmons in pseudospin-1 gapped materials with a flat band
本文研究了具有平带和有限带隙的赝自旋-1狄拉克锥材料的集体电子性质，计算了动态极化率、等离激元色散及朗道阻尼衰减率，并发现带隙骰子格与Lieb格具有独特的等离激元谱与阻尼特征。
2024-09-26 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
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
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
Observation of multi-directional energy transfer in a hybrid plasmonic-excitonic nanostructure
混合等离子体激元器件涉及支持局部表面等离子体激元以放大光-物质相互作用的纳米结构金属，以及使电荷激发功能化的非等离子体激元材料。然而，应用相关的外延异质结构，引起弹道超快动力学，挑战传统的半经典理解单向纳米到衬底的能量转移。我们研究外延金纳米岛WSe $_2$与时间和角度分辨的光电子能谱和飞秒电子衍射：这种技术的结合解决了材料，能量和动量的电荷载流子和声子激发的异质结构。我们观察到强烈的非线性等离子激元-激子相互作用，该相互作用非常有效地将子带隙光子的能量转移到半导体，使金属冷却，直到非辐射激子复合在数百飞秒时间尺度上加热纳米颗粒。我们的结果解决了时间尺度比纳米金属电子热化更短的多方向能量交换。电子-声子耦合和扩散电荷转移决定了随后的能量流。这种复杂的动力学为光电和光催化应用开辟了前景，同时为最先进的建模提供了一个约束性的实验测试平台。
2022-11-29 cond-mat.mes-hall
Undamped energy transport by collective surface plasmon oscillations along metallic nanosphere chain
在动态电场存在的情况下，建立了描述大尺寸金属纳米球（半径10- 100 nm）中等离子体激元激发的随机相位近似半经典方法.测定了金属纳米球中等离子体激元的光谱，包括表面型和体积型激发及其相互联系。结果表明，均匀动态电场只能激发偶极型表面等离子体。分析了等离子体激元振荡辐射电子-微电子能量引起的洛伦兹摩擦随球尺度的变化。由于等离子体激元阻尼的共振频率的偏移与实验数据进行比较，为各种球半径。描述了金属球长链中表面等离子体激元的波型振荡的集合。沿链的等离子体波的传播的无阻尼区域被发现与以前的一些数值模拟。
2010-03-28 cond-mat.mes-hall
Topological valley plasmons in twisted monolayer-double graphene moiré superlattices
本研究将拓扑光子学与莫尔超晶格结合，理论证明小角度转角单层-双层石墨烯莫尔超晶格可作为谷保护等离激元的天然平台，其因畴区光导率差异形成完整带隙，具有非零谷陈数和抗谷间散射的边缘态单向输运特性。
2024-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical conductivity and damping of plasmons due to electron-electron interaction
本文重新推导电子-电子相互作用下的光导率实部，澄清二维电子气阻尼标度争议，并推广至三维电子气与掺杂单层石墨烯。
2023-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical and electrical probing of plasmonic metal-molecule interactions
本研究通过光学与电学测量揭示金表面四种吸附分子引发化学界面阻尼的两种机制，并证明电阻率可探测等离激元能量转移。
2025-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Voltage-controlled surface plasmon-polaritons in double graphene layer structures
我们研究了双层石墨烯结构中表面等离子体激元的光谱和阻尼。结果表明，层间偏压的应用转移与带间跃迁的等离子体吸收的边缘。这种效应可用于有效的等离子体激元调制器。我们揭示了电导率的空间色散对等离子体光谱的影响，并表明它导致截止频率向更高的值移动。
2012-11-17 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Interaction-mitigated Landau damping
本文指出相互作用可通过能级排斥机制抑制金属中玻色子集体模式的朗道阻尼，保护部分谱权重，并在简化模型及莫尔石墨烯系统中探讨了观测可能性。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quasiclassical nonlinear plasmon resonance in graphene
石墨烯中的电子表现得像相对论性狄拉克粒子，可以以等离子体激元-极化激元的形式将光速降低两个数量级。在这里，我们将展示这些属性如何导致一个特殊的非线性等离子体激元响应的准经典制度的太赫兹频率。一方面，我们展示了相对论性克莱因隧穿效应是如何抑制带间等离子体阻尼的。另一方面，我们证明了当等离子体速度接近与电子费米速度共振时，非线性带内响应的巨大增强。这种对等离子体强度的极端敏感性可以用于新的太赫兹技术。
2020-02-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Intersubband plasmons in quasi-one-dimensional electron systems on a liquid helium surface
本文研究了液氦表面多子带准一维电子气的集体激发谱。不同的子带间等离子体激元模式被确定通过计算12子带模型内的电子气的光谱权重函数。当等离子体激元能量接近两个子带之间的能量差时，在这个有限温度系统中，朗道阻尼导致等离子体激元在小波矢处产生能隙。
2003-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strong coupling between WS$_2$ monolayer excitons and a hybrid plasmon polariton at room temperature
本研究在室温下探讨了 WS$_2$ 单层激子与混合等离激元极化子的相互作用，通过调节纳米光栅深度实现了强耦合，并强调了设计复合结构时需同时考虑等离激元近场增强与阻尼。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall 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
Screened plasmons of graphene near a perfect electric conductor
本文用含费米修正的流体动力学模型研究完美电导体附近石墨烯的屏蔽等离激元，发现费米修正显著提高表面波频率，并在电中性点附近得到速度接近 $v_{\mathrm{F}}/\sqrt{2}$ 的线性色散，同时推导了能量参数和阻尼等解析表达式。
2023-08-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transfer matrix method for optics in graphene layers
发展了一种用于非相互作用石墨烯层光学计算的传输矩阵方法。在此方法的框架内，光学性质，如反射，透射和吸收的单层，双层和多层石墨烯进行了研究。我们还将该方法应用于由周期性排列的石墨烯层组成的结构，揭示了定义良好的光子能带结构，甚至光子带隙。最后，我们讨论了石墨烯等离子体激元，并介绍了一种简单的方法来调整等离子体激元色散。
2012-12-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene Plasmonics for Terahertz to Mid-Infrared Applications
近年来，由于石墨烯独特的电学和光学性质、可调谐性、长寿命的集体激发和极端的光限制，石墨烯等离子体激元学研究取得了快速的进展。在这里，我们回顾了石墨烯等离激元的基本性质;它们的能量色散，局域化和传播，等离激元-声子杂化，寿命和阻尼途径。石墨烯等离子体的应用空间在于技术上重要的，但相对未开发的太赫兹到中红外区域。我们讨论了新兴的和潜在的应用，如调制器，陷波滤波器，偏振器，中红外光电探测器，中红外振动光谱，等等。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
