Plasmons in semiconductor and topological insulator wires with large dielectric constant
已知沿半径为$a$的细线延伸的等离子体激元的色散规律实际上是线性的。我们表明，在一个线的介电常数$κ$远大于其环境$κ_e$，这样的色散规律交叉到一个无色散的三维类法律时，等离子体激元波长变得短于长度$(a/2) \sqrt{(κ/κ_e)\ln(κ/2κ_e)}$的电场线从线退出到环境。这种情况发生在普通的半导体线和三维拓扑绝缘体线中。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of plasmon-enhanced Foerster energy transfer in optically-excited semiconductor and metal nanoparticles
我们描述了在金属子系统（金属纳米晶体）的存在下，半导体纳米粒子之间的Foerster转移的过程。在金属纳米晶体的存在下，Foerster过程可以变得更快，更长。Foerster转移的增强是由于等离子体辅助放大纳米级组件内的电场的效果而发生的。同时，金属纳米晶体导致在Foerster转移过程中的能量损失增加。在等离子体共振的激励下，我们推导出了能量转移率、光致发光强度和能量耗散率的方便方程。由于金属的强耗散，等离子体增强的Foerster转移的实验观察需要特殊的条件。作为可能的实验方法，我们考虑连续波和时间分辨的光致发光研究，并描述了观察等离子体增强转移的条件。特别是，我们表明，光致发光光谱应仔细分析，因为等离子体增强的福斯特效应可以出现在一起与强激子能量耗散。我们的研究结果可以应用到各种实验纳米系统。
2007-05-23 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
Tunable bandgaps and excitons in doped semiconducting carbon nanotubes made possible by acoustic plasmons
半导体的掺杂在现代电子和光子器件中是必不可少的。虽然掺杂在体半导体中得到了很好的理解，但用于纳米电子和纳米光子应用的碳纳米管和纳米线的出现提出了一些关于低维掺杂的作用和影响的关键问题。在这里，我们表明，对于半导体碳纳米管，带隙和激子结合能可以显着降低实验相关的掺杂，并可以在较宽的能量范围内逐渐调整，相反，更高的维度系统。后者的功能是可能的一种新的机制，涉及强动态屏蔽效应介导的声等离子体。
2010-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Transverse magnetic routing of light emission in hybrid plasmonic-semiconductor nanostructures: Towards operation at room temperature
我们从实验和理论上研究了从混合等离子体-半导体量子阱结构的光发射的横向磁路由的温度依赖性，其中从量子阱的激子发射被路由到沿附近的半导体-金属界面传播的表面等离子体极化激元。在II-VI族和III-V族直接带半导体中，路由的幅度由激子光学跃迁的圆偏振决定，该圆偏振由磁场引起。对于包括（Cd，Mn）Te/（Cd，Mg）Te稀磁半导体量子阱的结构，我们观察到在20 K的低温和485 mT的磁场下高达15%的发射的强方向性，这是由于通过与Mn $^{2+}$离子的强交换相互作用介导的空穴的巨大塞曼分裂。随着温度向室温的升高，磁化率降低，方向性在T = 45 K时强烈降低到4%。我们还提出了一种替代设计的基础上的非磁性（In，Ga）As/（In，Al）As量子阱结构，适用于更高的温度。根据我们的计算，这种结构可以显示出发射方向性高达5%的温度低于200 K和中等磁场的1 T。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exciton-Plasmon Coupling in 2D Semiconductors by Surface Acoustic Waves
我们从理论上证明了二维半导体中的激子与金属薄膜中的表面等离子体激元之间的耦合，通过表面声波（SAW），证明了所产生的激子-等离子体激元极化激元（或plexcitons）是在强耦合制度。SAW的应变场产生动态衍射光栅，为表面等离子体提供动量匹配，而可以使激子解离的压电场被金属抵消。这对于单层MoS $\mathrm{_{2}}$和在LiNbO $\mathrm{_{3}}$压电衬底上的薄银层顶部上的单层和少层黑磷是示例性的，提供100-150 meV的拉比分裂。因此，我们证明，SAW是强大的工具来调制支持的二维半导体的光学特性的装置的高频局部变形量身定制的声学换能器，可以作为电可切换发射器的传播plexcitons适合于主动高速纳米光子应用。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Imaging localized plasmon resonances in vacancy doped Cu3-xP semiconductor nanocrystals with STEM-EELS
由于Cu（I）空位的存在，铜二元化合物通常是本征p型半导体，在价带中具有相应的空穴载流子。如果自由载流子浓度足够高，则相对于在金属（Ag、Au、.）的情况下在可见光范围中看到的典型共振，可以在纳米晶体中维持局部等离子体共振，其频率在红外（<1 eV）。共振的局部化可以用扫描透射电子能量损失谱（STEM-EELS）结合高空间分辨率和高能量分辨率来证明。在这里，我们证明，Cu（I）空位可以直接测量从STEM图像在Cu（3-x）P六方纳米晶体。从STEM-EELS中可以看到两个局域共振，这与从STEM获得的空位浓度计算的共振一致。
2019-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrical tuning of exciton-plasmon polariton coupling in monolayer MoS2 integrated with plasmonic nanoantenna lattice
半导体中的光-物质相互作用的主动控制对于实现下一代光电子器件是至关重要的，通过外场可调谐地控制系统的光学性质。操纵通过几何参数耦合到腔体的活性物质中的光学相互作用的能力，所述几何参数与利用施加的场的动态控制一起固定，开辟了控制激子寿命、振子强度及其弛豫性质的可能性。在这里，我们展示了电控制激子等离子体激元耦合强度的二维半导体集成与等离子体激元纳米谐振器组装在场效应晶体管器件之间的强耦合和弱耦合限制静电掺杂。因此，激子-等离子体激元极化子色散可以动态地改变所施加的电场通过调制的激子性质的单层二硫化钼所产生的多体效应与载流子浓度。此外，强耦合带电激子等离子体激元也观察到后增加载流子注入。利用等离子体纳米谐振器和电场动态控制超薄半导体的光学特性的能力证明了耦合系统的多功能性，并为具有精确定制响应的光电子器件的设计提供了新的平台。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface plasmons mediated energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic overlayer
我们考虑的共振能量转移从一个二维的Wannier激子（施主）的Frenkel激子的分子晶体覆盖层（受体）时，有源介质被分隔的金属层，可能是一个电极。我们表征了表面等离子体对这一过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率通常在一个因素为5（根据几何配置高达44）。然后，我们考虑到由于与金属的接近而导致的有机发光的猝灭。后者是显着的，并产生负面影响的总内部效率，我们讨论不同的几何形状。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electron emission from plasmonically induced Floquet bands at metal surfaces
通过研究预泵浦等离子体相干态环境中规范变换的电子-表面等离子体相互作用，探讨了金属表面等离子体产生电子Floquet带的可能性.这些能带可以促进从暴露于与强电磁场的初级相互作用的金属表面的非爱因斯坦电子发射。计算了Ag（111）表面的共振行为和发射产额随母电子结构和等离子体状态参数的变化。光电子谱中非爱因斯坦发射通道的相对产额强度提供了校准介导等离子体场和由此产生的表面Floquet带的手段。
2022-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Plasmon to exciton spin conversion in semiconductor-metal hybrid structures
电子自旋的光学控制是超快自旋电子学的基础：圆偏振光结合电子态的自旋轨道耦合允许在凝聚态中进行自旋操纵。然而，传统的方法限于沿着由光子传播方向指示的一个特定取向的自旋取向。等离子体开启了新的能力，允许人们在纳米尺度上定制光的偏振。在这里，我们展示了飞秒时间尺度上的电子自旋的超快光激发通过等离子体激元激子自旋转换。通过时间分辨的太赫兹自旋动力学的混合（Cd，Mn）Te量子阱结构覆盖的金属光栅，我们明确地确定的光激发电子自旋的方向被锁定到表面等离子体极化激元的传播方向。利用入射光子的自旋作为额外的自由度，人们可以在二维平面中任意定向光激发电子自旋。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electron-plasmon and electron-phonon satellites in the angle-resolved photoelectron spectra of n-doped anatase TiO2
我们发展了一种基于多体微扰理论的第一性原理方法来研究电子与载流子等离子体激元之间的相互作用对高掺杂杂质半导体和氧化物电子性质的影响。通过电子自能的评价，我们同时考虑电子-等离子体激元和电子-声子耦合的角度分辨的光电子能谱，电子线宽和弛豫时间的理论计算。我们将这种方法应用于电子掺杂的TiO 2作为一个说明性的例子。模拟的光谱表明，电子等离子体激元耦合在TiO 2支持卫星形成的能量相媲美的极化光谱特征。然而，与声子不同的是，等离子体激元的能量及其光谱指纹强烈依赖于载流子浓度，揭示了等离子体激元和声子卫星之间复杂的相互作用。电子-等离子体激元相互作用约占总电子-玻色子相互作用强度的40%，这是提高与测量准粒子谱一致性的关键。
2018-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction and coupled phonon--plasmon modes
在考虑库仑屏蔽和电子-声子形变相互作用的情况下，发展了金属和重掺杂杂质半导体中电子-声子耦合系统的喇曼散射理论。载流子的玻尔兹曼方程。由于与载流子的相互作用，声子频率和光学耦合常数被重新标准化。其中涉及的$k-$依赖的半经典介电函数，而不是Lindhard-Mermin表达式。给出了不同载流子浓度和电子-声子耦合常数的计算结果。
2003-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-exciton polaritons in 2D semiconductor/metal interfaces
极化激元的实现和控制是新型光子器件的重要组成部分。在这里，我们调查的出现等离子激元极化激元的混合结构组成的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）沉积到金属基板上或涂层的金属薄膜。我们确定的极化激元光谱，并表明，在前一种情况下，添加顶部介电层，并在后者中，金属膜的厚度，可以用来调整和促进等离子激元激子相互作用以及强耦合制度内。我们的研究结果表明，拉比分裂超过100毫电子伏，可以很容易地实现在平面介质/TMDC/金属结构在环境条件下。因此，我们相信，这项工作提供了一个简单而直观的图片，以定制强耦合plexcitonics，工程紧凑的光子器件具有可调的光学特性的潜在应用。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Semiconductor-to-Metal Transition in the Bulk of WSe2 upon Potassium Intercalation
我们提出了电子能量损失光谱测量钾（K）插入二硒化钨（WSe 2）。原始的WSe 2膜暴露于钾后，我们观察到约0.97 eV的载流子等离子体激元激发，这表明半导体到金属的过渡。我们的数据信号形成一个特定的掺杂K-WSe 2相。Kramers-Kronig分析（KKA）允许确定介电函数并估计约K0.6WSe 2的组成。动量相关的测量揭示了大量的等离子体分散到更高的能量。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Leveraging Plasmonic Hot Electrons to Quench Defect Emission in Metal -- Semiconductor Nanostructured Hybrids: Experiment and Modeling
该研究通过实验与半经典建模，揭示了嵌入金纳米颗粒的氧化锌纳米棒中缺陷发光猝灭、近带边发射增强的机制，为杂化等离子体系统热载流子动力学研究提供了通用基础。
2023-07-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Intervalence Plasmons in Boron-Doped Diamond
该研究首次在掺硼金刚石中发现价带间等离激元，通过谱学实验和第一性原理计算证实其存在与金属性特征，为掺杂半导体诱导类等离激元行为提供了新机制，也为金刚石在量子信息领域的应用拓展了方向。
2024-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Band-Gap Engineering in two-dimensional periodic photonic crystals
从理论上研究了嵌入在介质（半导体）背景中的二维半导体（介质）柱周期系统中等离子体激元的色散特性。我们考虑正方形和六边形的安排和计算广泛的能带结构等离子体激元使用平面波方法的框架内的局部理论。研究发现，这样一个系统的超导体-电介质复合材料可以引起巨大的全带隙（与间隙中隙比$\approx 2$），其中等离子体激元的传播是禁止的。这项研究最有趣的方面是巨大的最低间隙发生在阈值频率以下，并延伸到零。该间隙的最大幅度由夹杂物或背景的等离子体激元频率定义，视情况而定。一般来说，我们发现介电（和等离子体频率）失配越大，最低带隙越大。无论是否出现一些更高的能隙，最低的能隙总是存在于两种几何结构的整个填充分数范围内。就像光子和声子带隙晶体一样，半导体带隙晶体对于在固态等离子体中设计有用的半导体器件具有重要的意义。
1999-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial Exciton Localization at Interfaces of Metal Nanoparticles and Atomically Thin Semiconductors
提出自洽Maxwell-Bloch理论解析金属纳米粒子与二维半导体复合系统，发现等离激元诱导势中的激子束缚态，并证实强激子-等离激元耦合具有避免交叉和数十meV的Rabi分裂特征。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Approaching Petavolts per meter plasmonics using structured semiconductors
一种新的强激发等离子体模式，打开了前所未有的每米千伏特电磁场的访问，承诺广泛的，变革性的影响。这些模式由导电介质中固有的超致密、离域的自由电子费米气体的大振幅振荡构成。这里，引入具有适当浓度的n型掺杂剂的结构化半导体，以调节费米气体的性质，用于使用容易获得的10微米总体尺寸的电子束和在管内发射的数百个皮库仑电荷来匹配激发静电表面“挤压”等离子体激元。通过匹配费米电子气的相对论振荡结果，使强激发成为可能，并揭示了独特的现象。相对论诱导弹道电子输运是由于平均自由程的相对论成倍增加而产生的，获得的弹道输运还导致超出欧姆定律的非常规热沉积。这解释了在导电样品与短于$\rm 10^{-13} seconds$的电子束相互作用的实验中没有观察到损伤或固体等离子体形成。此外，相对论动量导致电子气大量隧穿，使其能够穿过表面并在管内紧缩。相对论效应以及这些模式下的费米气体密度的大的局部变化需要动力学方法与粒子模拟相结合。实验验证的加速和聚焦的电子束在这里建模使用几十千兆伏每米的字段中激发的半导体与$\rm 10^{18}cm^{-3}$自由电子密度将铺平道路千伏特每米等离子体。
2022-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ex
Hybrid Exciton-Plasmon-Polaritons in van der Waals Semiconductor Gratings
范德瓦尔斯材料和异质结构表现出强束缚的室温激子态，表现出涌现的物理现象，并在光电应用中有很大的希望。在这里，我们证明了纳米结构的多层过渡金属二硫属化物本身提供了一个理想的平台，激发和控制激子模式，铺平了道路激子光子学。因此，我们表明，通过图案化的TMDC纳米谐振器，强色散和避免交叉的激子和混合极化激元的相互作用势超过410毫电子伏，可以控制具有很高的精度。我们进一步观察到，由于混合光子态的激发及其干扰，固有的强TMDC激子吸收共振可能被完全抑制。我们的工作为下一代集成激子光电纳米器件和光产生，计算和传感应用铺平了道路。
2019-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Microscopic theory for a minimal oscillator model of exciton-plasmon coupling in hybrids of 2d semiconductors and metal nanoparticles
本文提出改进的耦合振子模型，从微观麦克斯韦方程推导二维TMDC激子与金属纳米颗粒等离激元的有效耦合常数，揭示亮激子与动量暗激子的不同耦合行为，并建议用三振子方程描述实验光谱。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Surface Plasmon Enhanced Strong Exciton-Photon Coupling in Hybrid Inorganic-Organic Perovskites Nanowires
在半导体微腔中操纵强的光-物质相互作用是发展高性能激子极化激元器件的关键，在下一代全固态量子技术中具有巨大的潜力。在这项工作中，我们报告了表面等离子体增强强激子-光子相互作用的CH 3 NH3 PbBr 3钙钛矿纳米线。在室温下，在混合介质-绝缘体-金属波导腔中，在激子共振附近观察到特征的反交叉行为，表明Rabi分裂能量高达~ 560 meV。激子-光子耦合强度增强因子约为1.4倍，这主要归因于表面等离子体激元诱导的局域激发场重新分布。此外，系统地研究了纳米线和绝缘体尺寸对激子-光子相互作用的影响。这些结果为实现极高的耦合强度提供了新的途径，并推动了电泵浦和超低阈值小型激光器的发展。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Rise of Refractory Transition-Metal Nitride Films for Advanced Electronics and Plasmonics
该综述聚焦难熔过渡金属氮化物薄膜，总结其原子级外延生长、超导等物理性质及在先进电子与等离激元器件中的应用进展。
2025-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Two-dimensional electronic spectroscopy of organic semiconductor nanostructures
本文围绕方酸染料基有机半导体纳米结构展开研究，利用其独特电子性质实现强激子-等离子体耦合混合纳米结构，首次通过10飞秒二维电子光谱开展相干耦合时域研究，发现等离子体场驱动长程相干激子传输的证据。
2024-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-plasmon interaction induced plasmonic-polaron band replication in epitaxial perovskite SrIrO$_3$ films
电子-玻色子相互作用对于深入理解多体物理学中出现的各种奇异性质至关重要。在光电子能谱中，由于光子吸收引起的光电子发射会在固体中引发各种集体激发，包括声子、磁振子、电子空穴对和等离子体激元的出现，这自然为研究电子-玻色子耦合提供了可靠的途径。虽然在这种最先进的技术中电子-声子/磁振子相互作用的指纹已经得到了很好的研究，但对电子-等离子体耦合知之甚少，并且直接观察仅仅由于电子-等离子体相互作用引起的能带重整化是非常具有挑战性的。在这里，通过利用集成氧化物分子束外延和角分辨光电子能谱，我们发现了长期追求的纯电子等离子体激元耦合诱导的低躺在等离子体极化子复制带在外延半金属SrIrO $_3$膜，其中的特征低载流子浓度和窄带宽相结合，提供了一个独特的平台，电子等离子体激元相互作用可以在光电子能谱中进行运动学研究。这一发现丰富了固体中集体模的电子带归一化形式，并表明，为了获得对5d电子系统中准粒子动力学的完整理解，电子-等离子体相互作用应与公认的电子-电子相互作用和自旋-轨道耦合同等看待。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spectral Fingerprints of Electron-Plasmon Coupling
我们研究了电子-等离子体激元耦合在集成（PES）和角度分辨光电子能谱（ARPES）中的光谱指纹。为了以降低的计算成本来考虑电子-等离子体相互作用，我们推导了等离子体极化子模型，这是一种基于多体微扰理论的累积展开的方法，该方法规避了GW自能的计算。通过等离子体极化子模型，我们预测了完整的光谱函数和电子-等离子体耦合的影响，硅，锗，砷化镓和金刚石。Si、Ge和GaAs表现出良好限定的等离子体激元极化子能带结构，即，价带的加宽复制品被等离子体激元能量红移。基于这些结果，（i）我们将硅等离子体卫星的结构（如PES实验所揭示的）分配给在L、$Ω$和X高对称点处发生的等离子体范霍夫奇异性，以及（ii）我们预测了Si、Ge、GaAs和金刚石的电子-等离子体激元耦合的ARPES特征。总的来说，等离子体极化子带的概念作为一种新的范式出现，用于解释凝聚态物质中的电子过程，这里提出的理论方法提供了一种计算负担得起的工具，以探索其在广泛的材料中的作用。
2015-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multiple Excitation of Confined Graphene Plasmons by Single Free Electrons
我们发现，自由电子可以有效地激发掺杂石墨烯中的等离子体，每个电子的概率为一阶，更准确地说，我们预测在石墨烯纳米结构中的单个受限等离子体模式的多个激发。这些前所未有的大的电子等离子体激元耦合解释使用一个简单的标度定律，并进一步研究通过一般的量子描述的电子等离子体激元相互作用。从基本的观点来看，由单个电子激发的多个等离子体激元为探索这些集体模式的玻色子量子性质提供了独特的工具。我们的研究不仅为单电子多重激发单等离子体模式开辟了一条可行的道路，而且还揭示了石墨烯纳米结构是使用电子探针生产，检测和操纵等离子体的理想系统。
2013-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Observation of Majorana Plasmon by Molecular Topological Superconductor and Its Topological SPASER
等离子体激元，电子的量子化集体振荡，已经在金属和半导体中观察到。这种大质量的电子一直是等离子体和光学超材料研究的基本成分。1此外，在石墨烯、二维电子系统和拓扑绝缘体（TI）中也观察到了狄拉克等离子体。体价带的非平凡Z2拓扑结构导致TI中表面上出现无质量的狄拉克费米子。2，3尽管狄拉克等离子体可以通过额外的光栅或图案化形成，但它们的特性预示着在太赫兹和中红外频率范围内可调谐的新型等离子体超材料。4最近，马约拉纳费米子已通过各种拓扑超导体（TSC）得到验证。特别是在多环芳烃（PAHs）中发现了量子化和成对的自旋波，在多环芳烃的有机晶体中发现了Majorana铰链和角模。有趣的是，规律性和周期性可以在晶体的xy平面中用作TSC谐振器的图案化。在这里，首先，我们报告的实验证据马约拉纳等离子体激元激发的分子拓扑超导体（MTSC）。它是由MTSC谐振器与不同堆叠数的HYLION-12。将载流子分布到多个MTSC谐振器中增强了等离子体共振频率和幅度，这与传统半导体超晶格中的效果不同。6，7无质量马约拉纳费米子共振的独特载流子密度标度律的直接结果被证明。此外，拓扑表面等离子体激元放大受激发射的辐射（SPASER）也首次从MTSC谐振器创建。它有两个相互时间反转的手性表面等离子体模式携带相反的拓扑电荷。
2021-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Efficient Fizeau Drag from Dirac electrons in monolayer graphene
斐索在1850年证明了光在移动介质中传播时的速度可以改变。我们能否通过电流来实现对快速移动的电子介质的光速有效控制？由于电子与光之间的强电磁耦合导致等离子体激元的集体激发，从而表现为等离子体多普勒效应。由于等离子体激元的传播速度远快于传统贵金属中电子的漂移速度，因此在电子系统中等离子体激元多普勒效应的实验观测一直是一个挑战。在这里，我们报告直接观察斐索阻力的等离子体激元在强偏压石墨烯利用高电子迁移率和慢等离子体传播的无质量狄拉克电子。石墨烯中的大偏置电流产生了承载等离子体激元的快速漂移的狄拉克电子介质。它导致非互易等离子体激元传播，其中等离子体激元与漂移的电子介质一起以增强的速度传播。我们使用低温近场红外纳米显微镜测量多普勒频移等离子体波长，该纳米显微镜在低温下直接成像偏压石墨烯中的等离子体极化激元模式。我们观察到等离子体激元的波长差异高达3.6%之间的等离子体激元移动和对漂移的电子介质。我们对等离子体多普勒效应的发现为非平衡系统中非互易表面等离子体极化激元的电控制提供了新的机会。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Dynamical Mechanism of Two-Dimensional Plasmon Launching by Swift Electrons
由快速电子发射的表面等离子体激元长期以来被用于电子能量损失谱（EELS）以研究二维（2D）电子系统的等离子体激元性质。然而，它的时空过程从未被揭示。这是因为电子的撞击不仅会产生等离子体激元，还会产生光子，光子的发射无法在单个时空点实现，这从根本上由不确定原理决定。在这里，我们建议，这样的时空限制也适用于表面等离子体激元产生EELS实验。在石墨烯的平台上，我们在经典电动力学的框架内证明，由电子撞击的2D等离子体激元的发射在流体动力学飞溅过程之后被延迟，该过程发生在等离子体激元“形成时间”期间，当电子穿过“形成区”时。“考虑到这个新揭示的过程，我们表明之前对EELS中石墨烯等离子体激元产率的估计被高估了。
2016-04-19 cond-mat.mtrl-sci hep-ph physics.optics
