Effects of two dimensional plasmons on the tunneling density of states
我们表明，无带隙等离子体导致一个普遍的$(δν(ε)/ν\propto |ε|/E_F)$修正的清洁的二维库仑相互作用电子气的隧穿态密度。我们还讨论了对应的“复合费米子金属”中的这种效果的存在下，对应于半满朗道水平的量子化垂直磁场的形式。我们认为，后者的现象可能是相关的偏离一个简单的缩放观察到的量子霍尔液体的隧道$I-V$特性。
1997-06-13 cond-mat.mes-hall
Hybridization of quantum plasmon modes in coupled nanowires: From the classical to the tunneling regime
我们提出了完整的量子力学计算的两个纳米线在小间距的杂化等离子体激元模式，提供真正的空间可视化的模式在从经典到量子隧穿制度的过渡。等离子体激元模式作为动力学介电函数的某些本征函数得到，该动力学介电函数是使用含时密度泛函理论（TDDFT）计算的。对于独立导线，表面和体等离子体激元模式的能量偏离经典的结果，低线半径和高动量转移由于电子溢出，非本地响应，耦合到单粒子跃迁的影响。对于线二聚体的杂化等离子体模式的形状不断改变，减少分离，低于6 μ m的能量色散的模式偏离经典的结果，由于弱隧穿的发病。低于2 - 3 μ m的分离，该模式被电荷转移等离子体所取代，该等离子体随着与实验一致的分离的减小而发生蓝移，并且标志着强隧穿状态的开始。
2013-06-13 cond-mat.mes-hall
Direct observation of near-field induced resonant electron tunneling in a sub-nanometer plasmonic gap
纳米结构的局域表面等离子体共振（LSPR）激发和等离子体纳米腔中的电荷转移在纳米级光电子学和等离子体器件的应用中起着核心作用。然而，近场诱导电荷转移的直接观察仍然是一个具有挑战性的实验。在这里，我们提出了LSPR辅助共振电子隧穿从Ag或Au针尖的图像电位状态的Ag（111）表面使用扫描隧道显微镜（STM）。LSPR辅助隧穿过程导致带隙中场发射共振（FER）的红移与入射光子能量相关。使用的STM结中的间隙距离的精确控制，我们展示了调谐的相对贡献，从LSPR辅助和正常的STM电子隧穿过程。此外，表面上的局部缺陷的FER强度映射允许在有和没有激光激发的情况下明确地分配相应的FER水平。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall
Electroluminescence from a polythiophene molecular wire suspended in a plasmonic scanning tunneling microscope junction
用扫描隧道显微镜研究了悬挂在两个金属电极之间的聚噻吩线的电致发光。在正样品电压下，发射光的光谱和电压依赖性与由局部等离子体介导的线结的荧光一致。这种发射在相反极性时被强烈衰减。发射机制和极性依赖性都类似于有机发光二极管（OLED）中发生的情况，但处于单个分子线的水平。
2014-01-10 cond-mat.mes-hall
Dynamical Coulomb blockade theory of plasmon-mediated light emission from a tunnel junction
电子的非弹性隧穿可以产生光子的发射，光子的能量直观地受到所施加的偏置电压的限制。然而，实验表明，涉及电子与等离子体激元的相互作用的更复杂的过程导致具有过偏压能量的光子发射。我们最近在Phys.Rev.Lett中提出了这种观察的模型。\textbf{113}，066801（2014），类似于最初为处理介观电路中的电磁环境而开发的动态库仑阻塞。该模型描述了两个电子与局部等离子体极化激元模式相互作用的相关隧穿，由谐振电路表示，并表明过偏压发射是由于非高斯波动。在这里，我们扩展我们的模型来研究在有限温度下的过偏压发射。我们发现，热拖尾强烈掩盖了过偏压发射。因此，相关隧穿过程的检测需要远低于偏置能量$eV$和等离子体激元能量$\hbarω_0$的温度$k_BT$，该条件幸运地通过实验实现。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Electrically Driven Hot-Carrier Generation and Above-threshold Light Emission in Plasmonic Tunnel Junctions
当发射的光子具有显著高于入射电子的能量标度时，来自等离子体隧道结的超阈值光发射最近吸引了纳米光学的兴趣，而潜在的物理机制仍然难以捉摸。我们研究了电迁移隧道结中的阈值以上光发射。我们对大量设备的测量表明，光子产率（每入射电子发射的光子）对材料的依赖性很大，高达四个数量级。这种戏剧性的效果不能解释仅仅由辐射场增强效应，由于在隧道间隙中的局域等离子体激元。发射是很好地描述了玻尔兹曼光谱的有效温度超过2000 K，耦合到一个等离子体修改的光子态密度。的有效温度是近似线性的施加的偏置，与建议的理论模型，其中热载流子产生的电激发局域等离子体激元的非辐射衰变一致。电驱动的热载流子产生和相关的非传统光发射可以为活性光化学，光电子学和量子光学开辟新的可能性。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall
Ab-initio approach for gap plasmonics
间隙等离子体处理在形成间隙的两个金属纳米颗粒之间的狭窄区域中的表面等离子体的性质。对于亚纳米间隙距离，电子可以在纳米颗粒之间隧穿，导致新的电荷转移等离子体的出现。通过在间隙区域内引入具有隧道导电性的人造材料，这些在量子校正模型内方便地描述。在这里，我们开发了一种方法来计算这样的隧道电导率的第一性原理框架内的密度泛函理论，并将我们的方法应用到一个jeldom模型代表钠。我们表明，在红外和光学频率的隧道电导率的频率依赖性可以显着比以前认为的更复杂。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall
Plasmon modes of coupled quantum Hall edge channels in the presence of disorder-induced tunneling
耦合量子霍尔边缘通道显示有趣的非平凡模式，例如，在朗道能级填充因子2和2/3的电荷和中性模式。我们提出了一个适当的和有效的模型，库仑相互作用和无序诱导隧穿的耦合电容和隧穿电导的特点，分别。该模型解释了如何传输本征模，在相互作用和无序为主的制度，改变与耦合电容，隧穿电导，和测量频率。我们提出了频域和时域传输实验，从本征模式可以确定使用这个模型。
2021-08-07 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
Gap plasmonics of silver nanocube dimers
我们从理论上研究了通过分子隧道结耦合的两个银纳米立方体的能隙等离子体。在没有隧穿的情况下，键合模式的红移随着带隙距离的减小而饱和。在小的间隙距离的调谐导致阻尼和轻微的蓝移的键合模式，但没有低能电荷转移等离子体振子模式出现在光谱中。这一发现与Tan et al. [Science 343，1496（2014）]的近期工作形成鲜明对比。
2016-01-28 cond-mat.mes-hall
Sequential resonant tunneling in quantum cascade lasers
考虑到明确的弹性散射的二维子带之间的顺序共振隧穿输运模型进行了研究。它是比较量子级联激光器的共振隧穿过程中进行的运输测量是已知的占主导地位。在很大的电流，温度和器件结构范围内，实验和理论之间的良好协议。
2008-10-01 cond-mat.mes-hall
Excitation of plasmonic nanoantennas with nonresonant and resonant electron tunnelling
一个严格的理论光子发射伴随着非弹性隧道内的间隙等离子体纳米天线已经开发。在这些结构中的表面等离子体激元的电激发的令人惊讶的低效率可以增加的数量级时，共振隧穿结构被纳入内的间隙。共振隧穿辅助表面等离子体发射极可能成为未来电驱动纳米等离子体电路的关键元件。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Highly Efficient Midinfrared On-Chip Electrical Generation of Graphene Plasmons by Inelastic Electron Tunneling Excitation
非弹性电子隧穿为表面等离子体激元的激发和光发射提供了一条低能途径。我们从理论上研究了基于金属和石墨烯的隧道结。我们表明，石墨烯是一种潜在的高效材料，因为它的窄等离子体激元线宽，强发射，和大的可调谐性在中红外波长区的隧穿激发的等离子体激元。与金和银相比，对于相似的波长，增强可以高达10倍，并且在它们各自的等离子体激元工作波长下可以高达5个数量级。石墨烯等离子体激元的调谐激发有望成为石墨烯基光电子和纳米光子集成电路的片上电产生和等离子体激元操纵的有效技术。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tuning light emission crossovers in atomic-scale aluminum plasmonic tunnel junctions
原子尺寸的等离子体隧道结是人们的基本兴趣，在各种光电应用中作为最小的片上光源具有很大的前景。已经提出了电驱动等离子体隧道结中的光发射的几种机制，从单电子或更高阶的多电子非弹性隧穿到来自热载流子的稳态种群的复合。通过逐步改变铝结的隧穿电导，我们第一次通过这些可能性调整主导的发光机制，在每个制度中找到与理论定量一致。在感兴趣的能量范围内的改进的等离子体共振将光子产率增加两个数量级。这些结果表明，主导的发射机制是由隧穿速率，热载流子弛豫时间尺度，和结等离子体性质的组合。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Selectively addressing plasmonic modes and excitonic states in a nanocavity hosting a quantum emitter
理解和控制量子发射体的激子态与纳米腔的等离子体激元模式之间的相互作用是当前最相关的科学挑战之一，是从量子信息处理设备到极化激元催化剂的许多应用开发的关键。在本文中，我们证明了封闭在金属表面和扫描隧道显微镜的尖端之间的等离子体纳米腔中的C60纳米晶体的隧道电致发光，并且通过薄NaCl膜与金属表面隔离，可以从宽发射光谱（揭示腔的等离子体模式）切换到窄带发射，通过改变施加到所述结的偏置电压来仅显示所述C60分子的激子态。等离子体激元发射被发现在相同的电压区域中的非弹性隧道跃迁的速率是大的，因此，消失的大电压。激子发射，另一方面，占主导地位的光谱在高电压区，其中的非弹性率低，表明激子不能创建一个非弹性隧道过程。这些结果指出了新的可能机制来解释量子发射体的隧道电致发光，并为开发电可调纳米级光源提供了新的途径。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall
Quantum corrected model for plasmonic nanoparticles: A boundary element method implementation
我们提出了最近开发的用于等离子体纳米颗粒的量子校正模型（QCM）的变体[Nature Commun. 3，825（2012）]使用非局部边界条件。QCM解释了耦合金属纳米颗粒窄隙区域中的电子隧穿，导致新的电荷转移等离子体的出现。我们的方法的优点是，它强调了隧道的非局部性质，只引入接触电阻，而不是欧姆损耗通过隧道。此外，它可以更容易地实现在边界元法（BEM）的方法。我们开发的QCM使用非局部边界条件的方法，并提出了我们的边界元实现的模拟结果与原来的QCM是很好的协议。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall
Photon-Emission Statistics induced by Electron Tunnelling in Plasmonic Nanojunctions
研究了单电子能级等离子体纳米结中隧穿电子发射光子的统计特性。我们计算了连续发射光子的等待时间分布$w(τ)$。当腔阻尼率$κ$大于电子隧穿率$Γ$时，我们证明了在光子反聚束区，$w(τ)$表示两个连续光子发射事件之间的平均延迟时间由$1/Γ$给出.这与通常考虑的发射光子的二阶关联函数$g^{(2)}(τ)$形成对比，后者显示单个时间尺度$1/κ$。我们的分析显示了一个相关的例子，$w(τ)$给出了独立的信息的光子发射统计方面的$g^{(2)}(τ)$，导致物理上的洞察力的问题。我们将讨论如何从实验中提取这些信息，即使在存在一个非完美的光子探测产率。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall
Plasmons in N-layer systems
该研究利用库仑本征矢基和Kac-Murdock-Szegő Toeplitz矩阵，解析推导了N层系统中的等离激元色散，揭示了无隧穿时的线性异相模式和经典√q模式，以及有隧穿时异相模式的能隙，适用于一般耦合层结构。
2025-08-06 cond-mat.mes-hall
Cascade of Quantum Phase Transitions in Tunnel-Coupled Edge States
我们报道了量子霍尔线结中隧道耦合边缘态的量子相变级联。我们确定了一系列的量子临界点之间的连续强和弱隧穿制度的零偏压电导。标度分析表明，临界磁场附近的电导$B_{c}$是一个单一的标度变元$|B-B_{c}|T^{-κ}$的函数，其中指数$κ= 0.42$。这种与量子霍尔-绝缘体跃迁的令人困惑的相似之处表明了耦合边缘态之间的边缘间关联的重要性。
2004-02-04 cond-mat.mes-hall
Cascade Brillouin scattering as a mechanism for photoluminescence from rough surfaces of noble metals
在使用等离子体纳米结构作为基底的表面增强拉曼散射实验中，散射光谱包含通常与光致发光相关的宽背景。该背景存在于入射波频率的上方和下方。该背景的低频部分类似于等离子体纳米颗粒的散射光谱，而高频部分遵循吉布斯分布。我们开发了一个理论，解释实验观察到的光致发光光谱的高频和低频部分的功能，从一个统一的观点。我们发现，光致发光归因于等离子体共振条件下的金属声子的入射波的级联布里渊散射。该理论与我们在整个背景频率范围内的测量结果吻合得很好。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall
Resonant plasmonic terahertz detection in gated graphene p-i-n field-effect structures enabled by the Zener-Klein tunneling nonlinearity
提出并分析了基于栅控石墨烯p-i-n（GPIN）场效应晶体管（FET）结构的太赫兹（THz）探测器。栅极之间的反向偏置i区起到电子和空穴注入器的作用，由于Zener-Klein隧穿而表现出非线性$I-V$特性。该区域能够实现THz信号整流，这提供了它们的检测。门控区作为电子和空穴库和太赫兹共振等离子体腔。电子和空穴等离子体激元振荡的共振激发导致在接近等离子体频率及其谐波的信号频率处THz检测器响应度的大幅增加。由于与渡越时间效应相关联的i区AC电导频率依赖性的特性，对应于较高等离子体激元模式的激发的频率处的GPIN-FET响应可以比基模更强。GPIN-FET在室温下可以表现出相当高的响应度。降低后者可以导致其进一步增强由于削弱的载流子动量弛豫。
2022-09-11 cond-mat.mes-hall
Energy transfer channels of the plasmon excitation process in STM tunnel junctions
我们研究了扫描隧道显微镜针尖和金属衬底之间的间隙等离子体激元的衰减，激发的非弹性隧穿电子。隧穿电子的激发能量分为电阻耗散和电磁辐射两大类，它们又可以进一步分为四个不同的通道，包括针尖上的SPP通道、衬底上的SPP通道、空气模式通道和直接猝灭通道。我们发现，大部分的激发能量去表面等离子体激元的金属STM针尖，而不是在基板上。尖端直接淬火也占相当大的比例，特别是在高频区。
2017-10-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single-photon emission mediated by single-electron tunneling in plasmonic nanojunctions
最近的扫描隧道显微镜（STM）实验报道了由STM针尖和衬底形成的纳米等离子体腔中的隧穿电流诱导的单分子荧光，腔模的电场与电流诱导的分子电荷涨落耦合，使模激发。我们从理论上研究了该系统的实验相关限制的大阻尼率$κ$的腔模式和任意耦合强度的单电子水平。我们发现，当偏压接近光子发射的第一非弹性阈值时，所发射的光表现出反聚束行为，二阶光子关联函数消失。同时，发射光的电流和强度在腔频率$ω_c$的倍数处显示Franck-Condon阶跃，其宽度由$κ$而不是温度$T$控制。对于大的偏置电压，我们预测强光子聚束的顺序的$κ/Γ$其中$Γ$是电子隧穿率。因此，我们的理论预测，强耦合到一个单一的水平允许电流驱动的非经典光发射。
2019-10-30 cond-mat.mes-hall
Hysteresis phenomena in electron tunneling, induced by surface plasmons
利用高空间分辨率的近场扫描隧道显微镜（STM）研究了金表面局部电磁场很强的热点区域的局域表面等离子体（SPO）特性。采用连续半导体激光器和飞秒Ti：Sa激光器激发等离子体激元，SPO激发的隧道电流作为探测器。当扫描STM从负到正偏置和反向，在隧道信号中的滞后被发现，排除（或更确切地说，最小化）的作用，在该过程中的卡西米尔效应的存在。然而，我们发现，多重镜像电荷诱导的双阱势可以解释我们的实验结果。所观察到的磁滞回线的区域的逐步行为是SPO的非经典性质的新的额外指示。
2013-02-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering the directionality of hot carrier tunneling in plasmonic tunneling structures
针对隧穿MIM结的光电压生成机制，研究人员构建金/铂电极的不对称等离子体MIM结构，证实等离子体衰减可诱导热载流子隧穿的方向性及对应开路光电压极性，为光电探测器件设计提供新思路。
2023-05-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunneling Current Spectra of a Metal Core/Semiconductor Shell Quantum Dot Molecule
采用Keldysh格林函数方法，研究了金属核/半导体壳层量子点分子（QDM）嵌入金属电极基体中的输运性质.研究了电子等离子体激元相互作用（EPI）对QDM隧穿电流谱的影响。量子点的能级、点内和点间的库仑相互作用、电子点间跳跃强度和量子点的隧穿速率由EPI重整化。微分电导谱显示了由等离子体辅助隧穿过程、点内和点间库仑相互作用以及量子点之间的相干隧穿引起的峰。
2013-04-15 cond-mat.mes-hall
Active conductivity of plane two-barrier resonance tunnel structure as operating element of quantum cascade laser or detector
本文在平面双势垒共振隧道结构不同单元中电子有效质量不同的矩形势模型下，建立了单能电子流与电磁场相互作用的准定态谱参数和有源电导率理论。结果表明，这种双势垒共振隧道结构可以作为量子级联激光器或探测器的独立元件或有源元件。对于实验研究的In $_{0.53}$ Ga $_{0.47}$ As/In $_{0.52}$ Al $_{0.48}$ As纳米系统，建立了双势垒共振隧道结构，在检测器和激光器制度，最佳操作（在最小的激发电流下具有最大的电导率）在最低的准稳态之间的量子跃迁。
2011-06-25 cond-mat.mes-hall
Terahertz quantum cascade lasers with thin resonant-phonon depopulation active regions and surface-plasmon waveguides
我们报道了三阱，共振声子减少太赫兹量子级联激光器与半绝缘表面等离子体波导和减少有源区（AR）的厚度。比较了厚度为10、7.5、6和5 μm的器件的阈值电流密度、最高工作温度、输出功率和AR温度。较薄的AR对外延生长的技术要求较低，并且导致器件的电加热减少。然而，发现7.5 μ m厚的器件在阈值处提供最低的电功率密度，因为它们代表了低电阻和低阈值增益之间的最佳权衡。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electrical excitation of surface plasmons
我们利用等离子体介导的两步动量下转换方案将低能隧穿电子转换为传播光子。沿着延伸的金纳米线传播的表面等离子体激元（SPP）在一端被低能电子隧穿激发，然后在另一端被转换为自由传播的光子。激发和外耦合的分离证明隧穿电子激发间隙等离子体激元，间隙等离子体激元随后耦合到传播等离子体激元。我们的工作表明，电子隧穿提供了一个非光学的，电压控制和低能量的路径发射表面等离子体激元纳米结构，如波导
2011-03-28 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
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
Fluorescence quenching in plasmonic dimers due to electron tunneling
等离子体纳米粒子提供了一个理想的环境，用于增强荧光发射。一方面，它们局部放大电磁场，增加发射体激发速率，另一方面，它们提供高的局部态密度，加速自发发射。然而，当发射体被放置在靠近单个金属纳米颗粒的位置时，非辐射状态的数量急剧增加，导致荧光淬灭。理论上已经预测，通过明智地放置发射器，等离子体纳米腔中的荧光可以单调地增加。在这篇文章中，我们表明，这种单调增加是由于使用局部响应近似的金属纳米粒子的等离子体响应的描述。我们证明，考虑到电子隧穿和周围系统的非局部性，通过量子流体动力学理论的结果最终在荧光增强淬灭时，也发射器被放置在一个纳米腔，而不是本地响应和Escheras-Fermi流体动力学理论的结果。这一结果标志着考虑量子效应的重要性，特别是，电子隧穿，以正确地描述在纳米尺度上的等离子体系统的发射效应。
2022-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
The effect of interface phonons on operating electron states in three-barrier resonant tunneling structure as an active region of quantum cascade detector
利用第一性原理，在有效质量和极化连续模型下，建立了三势垒共振隧穿结构中电子与界面声子相互作用的哈密顿量.利用格林函数方法，计算了量子级联探测器有源区GaAs/Al三势垒纳米结构$_{x}$ Ga $_{1-x}$ As的温度漂移和工作电子态的衰减率。它建立了独立的温度，在电磁场吸收过程中的量子跃迁的能量是一个非线性弱变化的函数的内部屏障相对于外部屏障的结构的位置。
2014-07-09 cond-mat.mes-hall
A cascade electronic refrigerator using superconducting tunnel junctions
在亚开尔文状态下工作的微型制冷机是量子技术中的关键设备。一个经过充分研究的候选者，使用普通金属-绝缘体-超导体（NIS）隧道结的电子冷却器提供了可观的性能和功率。然而，其超导电极由于其热导率对低温的指数抑制而严重过热，并且冷却器的性能不能令人满意-特别是在实际应用所需的强大设备中。我们采用了第二个NIS冷却阶段的热超导体在主NIS冷却器的背面。不仅提供较低的浴温度，第二阶段冷却器主动地将准粒子从热超导体中排出，特别是在低温极限下。NIS冷却器接近其理想的理论预期，而不会影响冷却功率。这种级联设计也可以用于管理其他低温电子设备中的多余热量。
2016-05-03 cond-mat.mes-hall
Theory of plasmon spectroscopy with the quantum twisting microscope
本文建立了量子扭转显微镜中等离激元辅助电子隧穿的理论框架，通过微分电导对扭转角和偏压的依赖关系探测等离激元谱及电子-等离激元相互作用，并对魔角附近扭转双层石墨烯的隧穿谱特征进行了微观计算预测。
2025-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photocurrent Enhancement of Graphene Photodetectors by Photon Tunneling of Light into Surface Plasmons
我们证明了通过相邻电介质的光子隧穿激发的表面等离子体共振增强了石墨烯光电探测器检测到的光电流。该装置是通过将石墨烯片覆盖在沉积在玻璃上的金膜中的蚀刻间隙上来创建的。检测到的光电流进行比较，为五个不同的激发波长，从nm到nm。与s-偏振光（没有表面等离子体激元共振）相比，用入射p-偏振光（共振表面等离子体激元激发的情况）激发的光电流被显著放大。我们观察到，光电流是更大的较短的波长（s和p-偏振），由于增加光热电流产生更高的阻尼在较短的波长激发的表面等离子体激元。光激发的石墨烯光电探测器的位置相关拉曼光谱分析表明金属边缘附近存在载流子。此外，我们表明，光电流的极性开关的间隙作为入射光穿过间隙移动的斑点。基于石墨烯的光电探测器提供了一种简单的架构，其可以在电介质波导上制造以利用用于检测的倏逝场的等离子体光电流增强。这些器件的应用包括光电检测、光学传感和直接等离子体检测。
2016-10-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmons in nanoscale metal junctions: optical rectification and thermometry
我们同时使用电子输运和光学特性的测量，揭示了新的信息，电子和光学过程中制造的电迁移纳米结。通过比较电子隧穿和光电流，我们可以推断出由结的等离子体激元响应产生的光频电势差。结合测量的隧穿电导，我们可以确定结内的局部增强电场。在含有分子的类似结构中，反斯托克斯和斯托克斯拉曼发射使我们能够推断出有效的局部振动和电子温度作为直流电流的函数，检查纳米尺度上的加热和耗散。
2011-07-06 cond-mat.mes-hall
Inelastic Light Scattering in the Vicinity of a Single-Atom Quantum Point Contact in a Plasmonic Picocavity
本研究结合低温光学STM实验与含时密度泛函理论，揭示皮腔中单原子QPC形成时原子结构弛豫对等离子体场和TERS振动信号的突变影响。
2023-12-11 cond-mat.mes-hall
Over-Bias Light Emission due to Higher Order Quantum Noise of a Tunnel Junction
理解从原子级尖端到金属表面的隧穿需要考虑纳米尺度上的相互作用。电子的非弹性隧穿会产生光子发射，其能量直观上应该受到所施加的偏置电压的限制。然而，Schull等人的实验[Phys. Rev. Lett. 102，057401（2009）]表明，涉及电子与等离子体激元相互作用的更复杂的过程导致以过偏置能量为特征的光子发射。我们提出了一个类似于动态库仑阻塞的观察模型，最初是为了治疗介观电路中的电子环境而开发的。我们解释了实验结果定量的相关隧道的两个电子相互作用的LRC电路建模本地等离子体极化激元模式。为了解释过偏压发射，电子隧穿动力学的非高斯统计是必不可少的。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall
Optimization of quantum cascade laser operation by geometric design of cascade active band in open and closed models
利用有效质量近似和矩形势近似，在开放纳米系统模型下，建立了置于恒定电场中的平面多层共振隧道结构的电子动态电导率理论，在封闭纳米系统模型下，建立了量子跃迁的振子力理论.对于实验上制备的四势垒分立级联量子级联激光器，证明了只有开级联模型中的动态电导率理论才能充分描述电子在恒定电场驱动下通过共振隧道结构输运时高频电磁场的辐射。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional crossover and strong coupling of plasmon excitations in arrays of one-dimensional atomic wires
利用高能动量分辨电子损失谱（ELS-LEED）结合低能电子衍射（SPA-LEED）和隧道显微镜研究了规则台阶Si（553）和Si（775）表面Au链阵列的集体电子激发.这两个表面都含有一个双链的金原子每个平台。尽管仅沿着导线观察到一维金属性和等离子体激元分散，但二维效应很重要，因为等离子体激元分散明显取决于导线的结构图案和平台宽度。每个平台上的电子密度被调制，如隧道光谱（STS）所示。由等离子体激元色散确定的Si（553）-Au的有效线宽为7.5 μ m，Si（775）-Au的有效线宽为10.2 μ m，与STS数据符合得很好。除了最近邻耦合之外，还可以看到导线之间耦合的明显证据。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic interaction between a metallic nanoparticle and surface in tunnelling proximity modelling and experiment
我们模拟的局域表面等离子体共振的Au纳米粒子内的Au衬底的隧道附近，并表明，模式可以确定与负责从扫描隧道显微镜的光发射。相对于孤立的纳米粒子的模式，这些模式显示出显着的红移，进一步延伸到红外线的半径增加，主要是由于邻近诱导的有效体等离子体频率的降低。场增强因子的空间映射示出了场的振荡变化，在介电基板的情况下不存在;还示出了模式的局部化程度，以及因此电磁可实现的分辨率主要取决于纳米颗粒半径，仅对波长具有弱依赖性。
2009-07-01 cond-mat.mes-hall
Coherence of resonant-tunneling transport in terahertz quantum-cascade lasers
我们发展了简单的密度矩阵模型来描述量子级联激光器（QCL）的共振隧穿（RT）输运中相干性的作用。具体地说，我们研究了激光能级与其他能级之间的相干耦合对输运性质和增益谱的影响。在本文的第一部分，我们使用三能级密度矩阵模型，获得有用的解析表达式，电流传输通过注入势垒在QCL。导出了激光阈值处电流-电压特性曲线斜率不连续性的表达式。这个值被证明是一个直接的测量在阈值的粒子数反转，并反驳了以前持有的信念，它是激光能级寿命的比率的指示。在论文的第二部分，我们使用密度矩阵计算共振声子太赫兹QCL设计的增益谱。较低的辐射水平的双峰的大的反交叉反映在一个广泛的增益线宽由于相干RT辅助的人口减少过程。在一定的偏置条件下，增益谱呈现双峰，这得到了实验观测的支持。
2009-10-15 cond-mat.mes-hall
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
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
Electrically driven plasmon-polaritonic bistability in Dirac electron tunneling transistors
Columbia University（哥伦比亚大学）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）；ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（巴塞罗那光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；ICREA-Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）
研究通过电驱动在石墨烯/六方氮化硼/石墨烯隧道晶体管中实现等离子体极化双稳态，展示了通过动量守恒共振隧穿实现的双稳态行为，并探讨了其在范德瓦尔异质结构中的非线性光学和电子现象应用。
2025-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.AO
Fano description of single-hydrocarbon fluorescence excited by a scanning tunneling microscope
亚分子分辨率的荧光检测使得能够在单分子水平上探索空间变化的光子产率和电子振动特性。通过将单个多环芳烃分子置于由扫描隧道显微镜的尖端和NaCl覆盖的Ag（111）表面形成的等离子体腔中，获得了解开振动进程的分子发光光谱。此外，即使当隧穿电流与分子发射体很好地分离时，光谱也揭示了分子的特征。该签名表现出距离依赖性的Fano轮廓，其反映了非弹性隧穿电子、分子激子和定域等离子体激元在距离以及分子荧光之间的微妙相互作用。所提出的研究结果打开了一个不同类别的分子比以前研究的发光的路径，并有助于在一个统一的图片在表面的单分子发光的理解。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall
Biased Nanoscale Contact as Active Element for Electrically Driven Plasmonic Nanoantenna
电驱动的光学天线可以用作在光学频率下操作的电磁辐射的紧凑源。在最广泛探索的配置中，当跨隧穿间隙施加偏置电压时，由结构的金属部分之间的电子隧穿产生辐射。我们建议使用弹道纳米收缩作为支持等离子体模式的光学天线的馈电元件，而不是依赖于间隙中固有的低效非弹性光发射。我们讨论了负责光发射的基本机制，并表明，与这样的纳米级接触，可以达到量子效率的数量级大于标准的发光隧道结构。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Directional picoantenna behavior of tunnel junctions in the presence of atomic-scale defects
本研究发现扫描隧道显微镜针尖与带单原子台阶的金属表面间的等离子体皮腔具有定向发射特性，可作为皮天线，其方向性源于皮腔等离子体的发光倾斜，为纳米尺度光-物质相互作用调控提供了新途径。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-efficiency spontaneous terahertz emission from electrically-excited plasmons in AlGaN/GaN two-dimensional electron gas
太赫兹科学技术的进步还有待于室温下高效率、高功率固态太赫兹光源的突破。二维电子气中的等离子体激元是一种很有前途的太赫兹辐射源有源介质。然而，还没有实现足以用于高功率操作的高壁插效率。在这里，我们报告的自发太赫兹发射可调的频率范围从0.3至2.5太赫兹通过电激发等离子体或等离子体极化激元模式在光栅栅耦合AlGaN/GAN 2DEG在7 K。通过调节光栅栅和2DEG之间的隧穿电子的能量（4.5 eV到0.5 eV），发现了从$10^{-6}$到$10^{-1}$的壁插效率。总发射功率虽然低于15 nW，但已经可以通过使用基于相同类型的2DEG的直接太赫兹场效应晶体管检测器来检测。研究结果表明，适当注入低能量、高电流密度的隧穿电子，可以获得高效率、高功率的太赫兹等离子体激元-极化激元发射。
2017-02-04 cond-mat.mes-hall
Theory of Fano resonance in single molecule electroluminescence induced by a scanning tunneling microscope
在扫描隧道显微镜（STM）诱导的单分子电致发光中，分子激子与带隙等离子体激元之间的耦合起着关键作用。但要弄清复杂的实验现象一直很困难。采用非平衡格林函数方法，我们提出了一个一般的理论模型来理解光发射光谱从单分子和间隙等离子体从能量输运的观点。间隙等离子体激元和分子激子之间的相干相互作用导致发射光谱中显著的Fano共振。我们分析了Fano线形状对系统参数的依赖关系，在此基础上，我们提供了一个统一的帐户最近的几个实验观察。此外，我们强调的尖端分子的电子耦合上的光谱，这是迄今为止没有被考虑的效果。
2018-03-03 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Plasmonic heating in Au nanowires at low Temperatures: The role of thermal boundary resistance
在分子尺度上的非弹性电子隧穿和表面增强光学光谱需要低温局部温度，即使在照明条件下，这是具有挑战性的实现与等离子体共振金属纳米结构。我们报告了一个详细的研究激光加热等离子体活性纳米线在衬底温度从5到60 K。的纳米线的局部温度的增加是量化的热测量方法，并可以高达100 K的基板温度为5 K和激光强度的典型值。我们还表明，一个$\sim 3\times$减少局部温度升高是可能的，通过切换到蓝宝石或石英衬底。散热的有限元建模表明，在低于$\sim$ 50 K的温度下，纳米线的局部温度增加主要由金属-衬底界面的热边界电阻决定。该模型再现了惊人的实验趋势，在此制度的纳米线的温度随入射光功率的非线性变化。的热边界电阻被证明是一个主要的限制达到必要的低温同时进行非弹性电子隧穿和表面增强拉曼光谱。
2017-04-03 cond-mat.mes-hall
Strong Purcell effect observed in single thick shell CdSe/CdS nanocrystals coupled to localized surface plasmons
设计成纳米级精度的高品质因数电介质腔主要用于增加单个发射器的自发发射率。在这里，我们表明，在室温下，厚壳的CdSe/CdS纳米晶体和随机金属薄膜之间的耦合提供了一个非常有前途的替代方法。限制在纳米尺度的光学模式诱导强的Purcell因子达到高达60的值。此外，量子发射特性可以定制：可以获得强反聚束或辐射双激子级联，具有高光子收集效率和极低的闪烁。
2011-11-16 cond-mat.mes-hall
Terahertz plasmonic resonances in coplanar graphene nanoribbon structures
本文分析了共面石墨烯纳米带（GNR）结构在外加太赫兹信号下的等离激元振荡并计算了其阻抗，发现较低的GNR间电容可激发长GNR的太赫兹共振，该结构可应用于多种太赫兹器件。
2024-03-10 cond-mat.mes-hall
Electrical plasmon injection in double-layer graphene heterostructures
到目前为止，高质量的石墨烯使得门可调谐低损耗等离子体平台能够有效地限制、增强和操纵跨越从中红外到太赫兹域的宽频率范围的光场。虽然已经证明了石墨烯等离子体的全电检测，但对于在没有远场光学装置的阻碍的情况下操作纳米等离子体器件至关重要的电等离子体注入（EPI）仍然是难以捉摸的。在这项工作中，我们提出了一个理论的EPI在双层石墨烯，其中的垂直隧道电流激发声学和光学等离子体模式。我们首先计算由施加的层间电压偏置传递到这些集体模式的功率。然后，我们表明，该系统也可以作为一个光谱分辨的分子传感器。
2018-11-01 cond-mat.mes-hall
