Plasmon-phonon coupled modes in graphene tuned by the carrier concentration of the semiconductor substrates
研究了石墨烯等离子体激元与半导体衬底表面声子之间的相互作用，该相互作用可以通过衬底的载流子注入来有效地控制。衬底中表面声子的能量和寿命很大程度上依赖于载流子浓度，这为等离子体-声子耦合模（PPCM）的调谐提供了一种新的机制。更具体地，PPCM的分散和寿命可以通过基板的载流子浓度变化来控制。对于给定的动量，PPCM的能量随着衬底的载流子浓度的增加而增加。另一方面，当衬底的载流子浓度增加时，对于给定能量的PPCM的动量减小。PPCM的寿命总是大于没有等离子体-声子耦合的石墨烯等离子体的本征寿命。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall
Cyclotron Resonance of an Interacting Polaron Gas in a Quantum Well. Magneto-Plasmon-Phonon Mixing
在考虑磁等离子体声子混合和能带非抛物性的情况下，对GaAs/AlAs量子阱中相互作用极化子气体的回旋共振谱进行了理论研究.不同的磁等离子体声子模式的总的磁极化子耦合强度的贡献作为电子密度的函数进行了研究。从理论上证实了高密度GaAs/AlAs量子阱中的磁极化子共振耦合发生在GaAs的TO声子频率附近，而不是GaAs的LO声子频率附近。计算的CR光谱与最近的实验数据一致。
2003-08-26 cond-mat.mes-hall
Enhancement of the electron-phonon scattering induced by intrinsic surface plasmon-phonon polaritons
我们研究了金属晶体中的光-物质耦合，其中等离子体激元与声子共存，表现出大的振子强度。我们从理论上证明，这种共存可以导致强烈的光-物质相互作用，而无需外部谐振器。当等离子体激元和声子的频率相当时，这些集体物质模式的杂交发生在晶体中。我们发现，这些模式的耦合光子自由度引起的内在表面等离子体声子极化激元，这提供了独特的可能性，通过调整电子密度和晶体厚度来控制声子的性质。特别是，出现在准二维晶体的情况下，减少频率和大波矢的缀饰声子，这导致在振动超强耦合制度的电子-声子散射的大增强。这表明光子在确定某些材料的量子特性方面可以发挥关键作用。提出了一种非微扰自洽哈密顿方法，该方法适用于任意大的耦合强度。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Plasmonics in topological insulators: Spin-charge separation, the influence of the inversion layer, and phonon-plasmon coupling
我们通过三个例子证明了拓扑绝缘体（TI）为等离子体提供了一个新的平台。首先，我们证明了TI薄板的集体激发显示自旋-电荷分离。这分别产生纯电荷状光学和纯自旋状声学等离子体。其次，我们认为，耗尽层混合狄拉克和薛定谔电子，可以导致新的功能，如高调制深度和带间等离子体。该分析是基于光学等离子体激元，取决于板的宽度和TI的介电常数的通常公式的扩展。第三，我们讨论了TI表面声子的等离子体激元的耦合，并发现强杂交，特别是对于大的板宽度的样品。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall
Tunable coupling of terahertz Dirac plasmons and phonons in transition metal dicalchogenide-based van der Waals heterostructures
当材料以所谓的范德华异质结构（vdWh）结合时，石墨烯中的狄拉克等离子体与过渡金属二硫属化物（TMD）的声子杂交，从而形成表面等离子体-声子极化激元（SPPP）。这些模式耦合的程度取决于TMD的组成和结构，但也取决于等离子体激元的性质。通过执行现实的模拟，分别占vdWh的每一层的贡献，我们计算等离子体-声子耦合的强度如何取决于TMD层的数量和组成，石墨烯费米能量和特定的声子模式。由此，我们提出了一个半经典的理论，是能够捕捉所有相关特性的SPPPs。我们发现，通过调节石墨烯的费米能级和改变TMD层数，可以实现强耦合和超强耦合。
2021-08-14 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon-polaritons in encapsulated phosphorene
我们考虑了一个由掺杂的单层磷烯嵌入在两个六方氮化硼（hBN）板沿异质结构方向的系统。基于有限温度下的无规相位近似，计算了该混合系统的等离子体激元-极化激元和等离子体激元-声子-极化激元模的波矢方位角依赖关系。集体模表现出较强的各向异性和与极性介质声子模的强耦合，并且当等离子体激元进入带内电子-空穴连续区时，由于带内过程而产生朗道阻尼.我们的数值计算结果表明，等离子体激元模式是高度局限于表面沿锯齿形方向。由于强的电子-声子相互作用，在Reststrahlen带的声子色散也是角度相关的。这些结果也与我们计算的半经典模型的结果一致。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall
Theory of Interfacial Plasmon-Phonon Scattering in Supported Graphene
限制支撑的石墨烯中的电子迁移率的因素之一是远程声子散射。我们建立了石墨烯等离子体激元与衬底表面极性声子（SPP）模耦合的理论，发现这种耦合导致了界面等离子体激元-声子（IPP）模的形成，并由此产生了动态反屏蔽和远程声子屏蔽现象。用我们的理论计算了SiO $_{2}$，HfO $_{2}$，h-BN和Al $_{2}$ O $_{3}$衬底的远声子限制迁移率.我们发现，h-BN产生最高的峰值迁移率，但在实际上有用的高密度范围内的迁移率在HfO $_{2}$支持的石墨烯是高的，尽管事实上，HfO $_{2}$是一个高- $κ$电介质与低频模式。我们的理论预测，强烈的温度依赖性的总迁移率有效地消失在非常高的载流子浓度。讨论了多晶性对IPP散射的影响。
2012-07-26 cond-mat.mes-hall
Coupled plasmon - phonon excitations in extrinsic monolayer graphene
最近在冻结晶格的{ \it ab initio}计算中发现了非本征（掺杂或门控）单层石墨烯中声学等离子体的存在[M. Pisarra { \it等人}，arXiv：1306.6273，2013]。通过{ \em full-dynamic}密度泛函微扰理论方法，我们证明了声等离子体激元模式与晶格振动的强耦合。因此，石墨烯中的声学等离子体激元不作为孤立的激发而存在，而是结合到组合的等离子体激元-声子模式中。我们表明，耦合提供了一种机制，电子和离子子系统之间的{ \em双向}能量交换，从根本上说，以及实际上，重要的影响晶格冷却和加热的电子在石墨烯。
2013-10-10 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
Thickness tunable quantum interference between surface phonon and Dirac plasmon states in thin-films of the topological insulator Bi2Se3
我们报道了Bi 2Se 3薄膜的拉曼响应在激光光子能量从2.33 eV（532 nm）切换到1.58 eV（785 nm）时的>100倍增强，这是由于在~1.5 eV的共振能量下与狄拉克表面态（SS）的直接光学耦合（厚度无关的增强）和由于非线性激发的狄拉克等离子体激元（厚度相关的增强）。由于直接的光耦合，我们观察到一个与Dirac SS连续网络相关联的六边形排列的Se原子的面内声子模。该模式揭示了厚度小于15 nm的薄膜的Fano线形，这是由表面声子和狄拉克等离子体激元态之间的量子干涉引起的。
2015-01-08 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
Plasmon-enhanced electron-phonon coupling in Dirac surface states of the thin-film topological insulator Bi2Se3
拉曼光谱测量了Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜中与狄拉克表面态（SS）相关的Fano型表面声子模，确定了狄拉克SS中电子-声子耦合强度随薄膜厚度的变化范围为2 ~ 40 nm。在8 - 10 nm厚的薄膜中，电子-声子耦合强度呈现出非单调的增强现象，最大值出现在薄膜中。的非单调性建议起源于等离子体-声子耦合，增强电子-声子耦合时，在狄拉克SS中的自由载流子密度随膜厚度的减小而增加，并成为抑制最薄的膜时，在平面和平面外的声子模式之间的非谐耦合发生。8 - 10 nm厚的Bi_2Se_3薄膜的Dirac SS中的电子-声子耦合增强了约4倍，这可能为这类材料的超导起源及其应用提供新的见解。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Spectral thermal gaps due to plasmon-phonon mode interaction in bilayer systems
本文从理论上研究了由杂质半导体和极性电介质组成的双层体系中声子-等离子体激元耦合对近场辐射传热的影响。通过调节前一种材料的表面等离子体激元模式与后一种材料的声子模式共振，可以在频带间隙内抑制近场光谱辐射传热。我们区分每个双层内的层间模式耦合和两个双层之间的intragap之一。我们阐明他们中的每一个在形成的带隙的作用，我们确定的距离范围内，其中一个机制占主导地位的其他。此外，我们表明，最顶层的表面等离子体激元允许优化的总传热作为两个双层的分离的函数。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall
Inelastic carrier lifetime in a coupled graphene electron-phonon system: Role of plasmon-phonon coupling
我们计算了极性基底上单层和双层石墨烯的非弹性散射率和热电子非弹性平均自由程。我们考虑了电子-电子和电子-表面光学（SO）声子相互作用，研究了准粒子自能。在计算中，采用了首阶动力学屏蔽近似（G $_0$ W近似），将电子和声子同等对待，得到了准粒子自能。我们发现SO声子与等离子体激元之间的强耦合导致准粒子通过耦合模的发射而产生一个新的衰变通道，并导致散射率的突然增加，这在非耦合系统中是不存在的。在单层石墨烯中，发生散射率的单跳，这是由耦合等离子体-声子模式的低能分支的发射引起的。在双层石墨烯中，耦合模式的低能量分支和高能量分支的发射都有助于散射速率，并且引起散射速率的两个突变。这种散射率的突变在开关器件、振荡器等热电子器件中有着潜在的应用前景。
2014-12-31 cond-mat.mes-hall
Multivalued dispersion equation for plasmon-surface optical phonon coupling in graphene/polar substrate system
针对石墨烯/极性衬底中 Dirac 等离子体激元与表面光学声子耦合色散方程的多值歧义，提出用初值问题获得唯一解，并解释低品质模式在激发谱中坍缩缺失的原因。
2024-10-26 cond-mat.mes-hall
Observation of plasmon-phonon coupling in natural 2D graphene-talc heterostructures
二维（2D）材料在纳米光子学中占据着重要的地位，它提供了与其大块对应物不同的亚波长光限制和光学现象。在中红外，石墨烯基异质结构和六方氮化硼（hBN）的范德华晶体压倒性地集中了注意力，通过展示来自等离子体激元、声子-极化激元和混合等离子体激元声子-极化激元准粒子的实空间纳米光学。在这里，我们提出了中红外纳米光子学的滑石，一种天然的原子级平坦的层状材料，和石墨烯滑石（G-滑石）异质结构，使用宽带同步辐射红外纳米光谱。我们实现了滑石共振的波长调谐，通过改变晶体的厚度分配给面内和面外振动，这作为其红外指纹。此外，我们遇到的石墨烯等离激元与滑石表面光学声子耦合。如在G-hBN异质结构的情况下，这种耦合配置混合表面等离子体声子-极化激元模式，导致平面外模式的强度增加30%，平面内模式的蓝移，并且我们已经成功地通过改变栅极电压来改变这种杂化的幅度。因此，我们的研究结果促进滑石和G-滑石异质结构作为有吸引力的纳米光子学材料，如hBN和G-hBN，具有在亚衍射尺度可控地操纵红外电磁辐射的潜在应用。
2018-04-15 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon coupling in a valley-spin-polarized two-dimensional electron system: a theoretical study on monolayer silicene
本文研究了交换场作用下，硅烯谷自旋极化金属相中等离子体激元与极性绝缘体表面光学声子耦合产生的混合激发。我们在广义随机相位近似下进行计算，其中等离子体-声子耦合被考虑到由长程Fr $\ddot{\mathrm{o}}$ hlich相互作用。我们的调查两个杂交等离子体激元分支在不同的自旋和谷子带显示出不同的行为相比，非耦合的情况下。有趣的是，在一个谷，我们发现，虽然高能量的混合分支是完全阻尼的自旋向上的状态，它可以很好地定义在自旋向下的状态。此外，我们发现，电子-声子耦合是更强的自旋下降的子带，无论谷指数，由于其较高的电子密度。此外，我们还研究了电子-声子耦合对四个不同自旋谷锁定子带的准粒子散射率的影响。我们的计算结果预测的散射率的所有子带的普遍增强，和跳跃的情况下，自旋下降状态。与混合等离子体激元模式的阻尼相关联的这种急剧增加在解耦的情况下几乎不存在。结果表明，一个有效的方法来操纵集体模式的谷自旋极化硅烯，这可能成为有用的在未来的谷电子和自旋电子应用。
2018-11-29 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
Analytical results regarding electrostatic resonances of surface phonon/plasmon polaritons: separation of variables with a twist
边界积分方程方法得到了局域表面声子和等离子体激元共振与其相关静电算符本征值之间的显式关系。我们表明，拉普拉斯方程的群论分析，可以用来计算完整的本征值和本征函数的静电算符的形状和壳所描述的可分离的坐标系。这些结果不仅统一和推广了许多现有的研究，但也提供了机会，以扩大研究的现象，如隐形异常局域共振。因此，我们计算椭圆柱和圆柱的本征值和本征函数。我们说明了使用边界积分方程方法来解释最近的实验，涉及局部表面声子极化激元共振和等离子体共振在石墨烯纳米盘的尺寸缩放的好处。最后，基于静电场的算子分析可以从静电场扩展到全波场。因此，在连续介质中的光的束缚态可以被研究为超越球形配置的形状。
2017-02-15 cond-mat.mes-hall
Electric fields-tuning plasmon and coupled plasmon-phonon modes in monolayer transition metal dichalcogenides
本研究理论探究了自旋轨道耦合下单层过渡金属二硫化物的等离激元及耦合模式的电场调控效应，发现频率随电场增强降低且各向异性弱，为其光电器件应用提供新调控途径。
2025-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultralong Lifetime Plasmons on Picosecond Time Scale Enabled by Hybrid Plasmon-Phonon Polaritons
石墨烯等离子体激元对于在宽频域中工作的紧凑型光学器件具有极大的兴趣，其具有高速和非常低的能量消耗。然而，石墨烯等离子体激元在大多数衬底上迅速衰减，主要是由于来自衬底表面声子和杂质的散射损耗。在这里，我们发现了一种新的杂化等离子体声子极化激元模式在石墨烯/h-BN范德华异质结构，这使得超长的混合等离子体激元寿命高达1.6皮秒，最长的等离子体激元寿命有史以来证明。这种显著的长寿命来自于长寿命h-BN横向光学声子与石墨烯等离子体的耦合，石墨烯等离子体仅存在于单层异质结构中。我们的发现和理解这种未开发的混合模式提供了一种新的方法来调整等离子体激元的行为在频率，时间和空间域。这可能会引入一种新的范例，以产生具有超长寿命的高度受限等离子体激元，用于各种应用，如深亚波长超材料，超低损耗波导和超快光开关。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Beating pattern in radiation-induced oscillatory magnetoresistance in 2DES: coupling of plasmon-like and acoustic phonon modes
本文提出了一种在极低磁场下观察辐射感生磁电阻振荡拍频的微观理论。我们认为，这种拍频模式的发展作为两个振荡组件之间的耦合的结果：第一个是一个系统的电子朗道态被谐波驱动的辐射。第二种是晶格振荡，即，声学声子模式。我们分析了拍频模式对温度、辐射频率和功率的依赖关系。我们的结论是，拍模式是辐射驱动的性质的辐射朗道状态，使他们表现为集体等离子体振荡的辐射频率的证据。因此，这种等离子体激元的频率可以在具有明显技术应用的相同纳米器件中从微波调谐到太赫兹。
2018-05-24 cond-mat.mes-hall
Plasmon-phonon coupling in graphene
计算了单层和双层石墨烯的电子-声子耦合系统的集体激发，考虑了石墨烯中电子激发与衬底纵向光学声子模之间的非微扰库仑耦合.我们发现单层石墨烯中的等离子体-声子耦合在所有密度下都很强，但在双层石墨烯中，耦合仅在满足共振条件$ω_{pl} \approx ω_{ph}$的高密度下才有意义。这种差异来自于与石墨烯的手性相关的特殊屏蔽特性。等离子体-声子耦合解释了在长波长范围内测量到的准线性等离子体色散，从而解决了实验观测中的一个难题。
2010-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmonics in graphene at infra-red frequencies
我们指出，在掺杂石墨烯的等离子体同时使低损耗和显着的波定位的频率低于光学声子分支$\hbarω_{Oph}\approx 0.2$ eV。大的等离子体激元损失发生在带间区域（通过电子-空穴对的激发），其可以被推向更高的频率以获得更高的掺杂值。对于足够大的掺杂，存在从$ω_{Oph}$到带间阈值的频率带宽，其中经由光学声子与电子-空穴对一起的发射的等离子体激元衰减通道是不可消除的。损失的计算是在随机相位近似和守恒松弛时间近似的框架内进行的。测得的DC弛豫时间作为输入参数表征与杂质的碰撞，而从光学声子的贡献估计的电子-声子耦合的光学电导率的影响。石墨烯中等离子体激元的光学性质在许多相关方面类似于在电介质-金属界面上传播的表面等离子体激元的光学性质，由于其在纳米光子学中的重要性，最近引起了很多兴趣。因此，石墨烯中的等离子体激元对于某些频率可能具有低损耗的事实使得它们对于纳米光子应用具有潜在的兴趣。
2009-10-14 cond-mat.mes-hall
Coherent plasmon and phonon-plasmon resonances in carbon nanotubes
碳纳米管为一维电子系统的等离子体物理提供了一个难得的切入点。通过将纯化的纳米管组装成均匀尺寸的阵列，我们表明它们支持相干等离子体共振，这些等离子体增强并与声子杂交，并且声子-等离子体共振具有高达10的品质因数。由于相干纳米管等离子体可以加强光与物质的相互作用，因此它为表面增强红外光谱和纳米级可调高性能光学器件提供了一个引人注目的平台。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tailored nanoscale plasmon-enhanced vibrational electron spectroscopy
振动光谱可以通过表面等离子体增强，以达到分子大小的检测和表征极限。增强的水平在很大程度上取决于样品的微观细节，这些细节通常被宏观技术错过。在这里，我们调查声子在h-BN通过耦合到银纳米线等离子体激元，其能量是通过修改纳米线长度调谐。具体来说，我们使用电子束铣削准确地和迭代地改变纳米线的长度，然后通过电子能量损失谱揭示等离子体增强的振动特性的h-BN。这使我们能够调查，否则隐藏的体声子和观察强等离子体声子耦合。新的研磨和光谱技术具有很大的潜力，解决材料纳米结构的振动特征。
2019-05-29 cond-mat.mes-hall
Observation of Diode Behavior and Gate Voltage Control of Hybrid Plasmon-Phonon Polaritons in Graphene-Hexagonal Boron Nitride Heterostructures
二维光子材料中的光-物质相互作用使得自由空间辐射可以在亚波长尺度上被限制和控制。最值得注意的是，通过堆叠石墨烯（G）和六方氮化硼（hBN）获得的范德华异质结构可以提供混合双曲等离子体声子-极化激元（HP 3）。在这里，我们提出了一个极化激元二极管效应和低偏压控制的HP 3模式限制在G-hBN。使用宽带红外同步辐射耦合到一个散射型近场光学显微镜，我们发射HP 3波在两个hBN Reststrahlen带和观察的单向传播的HP 3模式在平面异质界面与不同衬底之间的过渡。通过电门控，我们进一步控制HP 3杂化，如扩展的Fano模型所描述的，修改连续石墨烯等离子体和hBN的离散双曲声子极化激元之间的耦合。这是第一次演示的单向控制的极化激元传播，在HP 3模式的反射/透射对称性的突破。因此，G-hBN和相关的双曲超材料纳米结构可以为片上纳米光学通信和计算的新型逻辑器件提供基础。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall
Modulation of a surface plasmon-polariton resonance by sub-terahertz diffracted coherent phonons
相干亚太赫兹声子入射到沉积在电介质衬底上的金光栅上经历衍射，从而引起表面等离子体激元-极化激元共振的改变。这导致在等离子体激元-极化激元共振附近的可见光的结构的反射率的有效高频调制（高达110 GHz）。通过设计提供等离子体极化激元和声子共振的周期性纳米结构来实现高调制效率。我们的理论分析表明，等离子体激元极化激元共振的动态变化是由光栅内的高阶声子共振频率的狭缝宽度的调制。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene plasmonics: Physics and potential applications
石墨烯中的等离子体激元具有许多独特的性质。它起源于无质量狄拉克费米子的集体运动，其载流子密度依赖性与传统等离子体激元截然不同。此外，石墨烯等离子体激元是高度可调谐的，并显示出强大的能量约束能力。最有趣的是，作为一个原子薄层，石墨烯及其等离子体对周围环境非常敏感。石墨烯等离子体激元强烈耦合到衬底的极性声子、吸附物的分子振动和其他原子薄层的晶格振动。在这篇综述文章中，我们将介绍在石墨烯等离子体领域的最重要的进展。内容包括太赫兹等离子体激元、中红外等离子体激元、等离子体激元-声子相互作用和潜在应用。石墨烯等离子体为可重构超材料和超表面开辟了一条道路。它是纳米光子学和等离子体学研究领域中一个令人兴奋和有前途的新课题。
2016-07-19 cond-mat.mes-hall
Strong plasmon-phonon splitting and hybridization in 2D materials revealed through a self-energy approach
我们揭示了在二维材料中的等离子体激元和声子之间的相互作用的新方面，超越了单纯的位移和增加等离子体激元的宽度，由于耦合到材料的固有振动模式或声子在支持基板。更准确地说，我们预测强等离子体激元分裂由于这种耦合，导致在一个特性避免交叉计划。我们的计算效率的方法，包括通过电子自能的多体相互作用，我们的结果的基础上。我们指定这种形式主义的等离子体激元的描述的基础上结合了随机相位近似紧束缚电子哈密顿。这种方法是准确的顶点校正可以忽略不计，是在传统的等离子体支持金属和狄拉克费米子系统的情况下。我们说明了我们的方法，通过评估掺杂的石墨烯纳米三角形的等离子体光谱与不同的大小，在那里我们预测显着的峰分裂和其他激进的修改，由于等离子体与固有的光学声子的相互作用的光谱。我们的方法同样适用于其他2D材料，并提供了一个简单的方法，用于研究耦合的等离子体激元的声子，激子，和其他激发在混合薄纳米结构。
2017-08-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon-phonon coupling in large-area graphene dot and antidot arrays
SiO2衬底上的纳米结构石墨烯为增强光-物质相互作用和在中红外区探索强等离子体-声子杂化铺平了道路。前所未有的大面积石墨烯纳米点和反点光学阵列是通过纳米球光刻法制造的，其结构控制低至100纳米以下。石墨烯等离子体激元模式和基板声子之间的相互作用的实验证明和结构控制被用来映射出的等离子体激元和声子的杂交，显示的顺序20毫电子伏的耦合能量。理论计算和数值模拟进一步支持了我们的发现。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Plasmon losses due to electron-phonon scattering: the case of graphene encapsulated in hexagonal Boron Nitride
封装在六方氮化硼（hBN）板之间的石墨烯片由于来自诸如库仑杂质和波纹的非本征无序源的非常有限的散射而显示出极好的电子性质。因此，这些样品有望成为在宽光谱范围内高度可调谐的低损耗等离子体激元的理想平台。在这篇文章中，我们提出了一个理论的集体电子密度振荡的石墨烯片封装在两个hBN半无限板（hBN/G/hBN）。石墨烯等离子体激元与hBN光学声子杂交，形成混合等离子体激元-声子（HPP）模式。我们专注于这些模式对石墨烯的声学声子和hBN光学声子的散射，预计在hBN/G/hBN堆叠中发挥关键作用的两个散射源。我们发现，在室温下，对石墨烯的声学声子的散射是hBN/G/hBN堆叠的主要限制因素，产生$50$-$60$的顺序的混合等离子体-声子模式的理论逆阻尼比，具有对载流子密度的弱依赖性和对照明频率的强依赖性。我们证实，等离子体激元的寿命是不直接相关的流动性：事实上，它可以是反相关的。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrasensitive acoustic graphene plasmons in a graphene-transition metal dichalcogenide heterostructure: strong plasmon-phonon coupling and wavelength sensitivity enhanced by a metal screen
针对实际异质结构中屏蔽石墨烯等离激元-声子极化激元耦合强度增强难的问题，本研究用量子静电异质结构模型证明金属衬底可增强其耦合强度与波长灵敏度，实现单层分辨率的异质结构探测。
2024-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium plasmon emission drives ultrafast carrier relaxation dynamics in photoexcited graphene
光激发石墨烯中载流子反转的快速衰减归因于光学声子发射和俄歇复合。等离子体激元发射提供了另一种途径，正如我们在这里所展示的，在超快时间尺度上驱动载流子弛豫动力学。在研究非平衡弛豫动力学时，我们发现等离子体激元发射有效地将反转转化为热载流子，然后通过光学声子发射提取其能量。这一机制不仅解释了所观察到的翻转的fs寿命，而且提供了原子薄的超快等离子体激元发射器的前景。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall
Observation of exceptional points and skin effect correspondence in non-Hermitian phononic crystals
该研究在非厄米声子晶体中通过模拟和实验证实了拓扑非平庸的例外点与几何依赖的趋肤效应之间的对应关系，为非厄米物理拓宽了视野。
2023-02-09 cond-mat.mes-hall
Quantum Theory of Multisubband Plasmon-Phonon Coupling
本文从理论上描述了二维电子气中纵向光学声子与集体激发之间的耦合。通过对角化系统的哈密顿量，包括库仑电子-电子和Fröhlich相互作用，我们观察到多子带极化子的形成，混合态部分声子和部分多子带等离子体激元，其特征在于耦合能量是声子能量的一个重要部分，高达~ 40%。我们表明，多子带等离子体激元和纵向光学声子在几个III-V族和II-VI族材料系统的超强耦合制度。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Electrical manipulation of plasmon-phonon polaritons in heterostructures of graphene on biaxial crystals
天然各向异性晶体中的声子极化激元在红外纳米光学中有着巨大的应用前景。然而，这些极化激元的直接电控制是困难的，阻碍了有源极化激元器件的发展。本文提出了在双轴晶体（α-相三氧化钼）平板上石墨烯的异质结构，并从色散关系、等频线和量子自旋霍尔效应三个方面理论研究了与石墨烯费米能级相关的杂化等离子体-声子极化激元.我们证明了不同的等离子体声子极化激元模式的波长可调谐性和光学拓扑从开放（双曲线）到封闭（蝴蝶结状）等频率轮廓的增加的费米能级的石墨烯。此外，我们观察到等离子体声子极化激元的量子自旋可调霍尔效应，表现出通过费米能级调谐石墨烯的传播方向切换。我们的发现为新型电调谐极化激元器件和可编程量子光网络提供了机会。
2022-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Active control of coherent dynamics in hybrid plasmonic MoS2 monolayers with dressed phonons
共振局域等离子体激元诱导的强电磁场引起的近场相互作用可以导致激子态的强耦合或在量子受限结构中形成混合激子-等离子体激元模式。这种耦合可以通过设计一个系统来加强，该系统的振动态与由局域等离子体激元激发引起的驱动场的能量共振。在二硫化钼（MoS 2）上成核的银纳米岛是这种相互作用的理想平台。利用超快光学光谱研究了局域等离子体激元（LSP）对共振和非共振光激发载流子到激子态激子的形成和解离的影响。由于Ag纳米颗粒（Ag-NP）的局部场增强了共振激发存在下的二硫化钼中的拉曼模式的幅度。在2.3 eV的超短脉冲光激发共振激发LSP模式和光学近场共振驱动的声子模式，这导致了在二硫化钼中的A和B激子与等离子体激元模式的相干耦合。LSP模式的共振激发调制探测场的光吸收。由于在3.0 eV的激发源引起的C激子的共振激发（其与LSP模式非共振）在来自Ag NP的过量载流子的存在下增加了静电屏蔽。它导致光学产生的C激子更快地解离成自由载流子，最终增加A和B激子的数量。应用三能级密度矩阵理论描述了局域近场光驱动源诱导的缀饰电子振动态在混合纳米等离子体系统中的相干相互作用过程。
2019-03-29 cond-mat.mes-hall
Phonon-mediated dark to bright plasmon conversion
本研究针对Drude-Lorentz模型在二维电子气量子受限等离激元与光学声子强相互作用场景下失效的问题，提出新量子模型，揭示亮声子-极化激元与暗等离激元间振子强度转移机制，为纳米结构光学响应设计提供新量子自由度。
2023-01-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Inducing exceptional points, enhancing plasmon quality and creating correlated plasmon states with modulated Floquet parametric driving
本研究提出光频调制Floquet驱动参数激发多体系统低频集体模式的方法，可设计奇异色散等离子体时变介质，发现共振等离子体的奇异点、类晶体新态及品质增强效果。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nlin.PS
Hyperbolic phonon-plasmon polaritons in a hBN-graphene van der Waals structure
提出并理论分析hBN-石墨烯范德华异质结构中的双曲表面声子-等离激元极化激元，利用解析模型揭示其能谱、场分布、介电敏感性与吸收特性。
2024-03-01 cond-mat.mes-hall
Broadband Magnomechanics Enabled by Magnon-Spoof Plasmon Hybridization
本研究利用基于赝表面等离极化激元的慢波混合磁子学构型，在YIG薄膜上实现了超过7 GHz的宽带相干磁子-声子相互作用，并发现短波长磁子与高次体声学共振耦合的新尺寸效应，为新型磁力学器件铺路。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall
Near-field plasmonics for generation of phonon lasing in a thermal nanomachine
近场等离子体超材料（诸如纳米谐振器或换能器）的最新进展已经证明了产生高强度的局部场的能力，并且因此保持$10^1-10^2$ ~K/nm量级的相对大的纳米级热梯度。等离子体近场换能器（NFT）可以实现这样大的梯度，使得在声子介质内可实现布居反转。我们在此开发了一种热纳米机器，它由使用InGaAs量子点介质的纳米尺度声子激光器组成，其中NFT用作等离子体能量源。我们显示，按需，声子的产生，同时具有完全控制的声子激光介质。我们还证明了获得人口反转的光子跃迁系统中，如果一个选择的能力。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Stepwise quantum phonon pumping in plasmon-enhanced Raman scattering
等离子体增强拉曼散射（PERS）成为非线性时，声子泵浦和声子受激散射发挥作用。这是理解PERS及其光漂白行为的基础。通过将分子振动相干态量子化为声子数态，我们从理论上预言了PERS强度与激光功率的阶梯关系。实验证据是通过测量一个单层的孔雀石绿异硫氰酸酯分子夹在单独的金纳米球平面天线，在径向偏振激光激发的亚微瓦功率。
2017-05-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmon-Phonon Hybridization in Doped Semiconductors from First Principles
本研究针对掺杂半导体中等离激元与声子的非绝热杂化及相互屏蔽的第一性原理研究空白，通过将戴森方程转化为等效阻尼振子的频率无关动力学矩阵实现计算，结果与拉曼数据吻合，为相关光谱实验提供理论参考。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Infrared absorption and Raman scattering on coupled plasmon--phonon modes in superlattices
我们从理论上考虑由薄的导电层之间的绝缘层空间分离形成的超晶格。利用麦克斯韦方程组分析了系统中两个耦合声子-等离子体模的色散，并考虑了延迟的影响。计算了有限平板的红外透射和半无限超晶格的红外吸收。反射率最小值由绝缘层中的纵向和横向声子频率以及耦合模式的密度态奇异性决定。我们还计算了半无限超晶格的喇曼截面。
2005-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collectively induced exceptional points of quantum emitters coupled to nanoparticle surface plasmons
由非厄米简并引起的例外点具有增强量子传感能力的潜力。因此，在不同的量子系统中找到例外点对于开发这种未来的传感设备至关重要。利用增强的光-物质相互作用在金属纳米颗粒表面上的封闭体积中，在这里，我们从理论上证明了在由量子发射器耦合到亚波长尺度的金属纳米颗粒组成的系统中存在例外点。通过使用分析量子电动力学的方法，例外点表现为一个强耦合效应的结果，并观察到在一个激烈的分裂原来合并的本征能。此外，我们表明，例外点也可以发生时，一些量子发射器集体耦合到局部表面等离子体的偶极模式。这样的量子集体效应不仅放松了对单个发射体的强耦合要求，而且还导致更稳定地产生例外点。此外，我们指出，例外点可以明确地揭示在功率谱。广义的信噪比，占功率谱中的频率分裂和系统的耗散，清楚地表明，耦合到纳米粒子的量子发射器的集合提供了更好的性能检测异常点，相比于单个量子发射器。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Graphene on hexagonal boron nitride as a tunable hyperbolic metamaterial
六方氮化硼（h-BN）是一种天然的双曲线材料，其介电常数在基面中是相同的（ε ^t = ε ^x = ε ^y），但与法向平面（ε ^z）中的介电常数具有相反的符号（ε ^t* ε ^z < 0）。由于这种性质，h-BN的有限厚度板充当用于传播双曲声子极化激元的多模波导，双曲声子极化激元是源于光子与声子中的电偶极子之间的耦合的集体模式。然而，控制这些双曲声子极化激元模式仍然具有挑战性，主要是因为它们的电动力学性质由h-BN的晶格决定。在这里，我们通过直接纳米红外成像表明，这些双曲极化激元可以有效地调制在由单层石墨烯在h-BN上组成的范德华异质结构中。可调谐性起源于石墨烯中的表面等离子体激元与h-BN中的双曲声子极化激元的杂交，使得石墨烯/h-BN异质结构的本征模是双曲等离子体激元-声子极化激元。值得注意的是，石墨烯/h-BN中的双曲等离子体-声子极化激元几乎没有欧姆损耗，使得它们的传播长度比h-BN中的双曲声子极化激元的传播长度大1.5-2.0倍。双曲型等离子体激元-声子极化激元具有石墨烯中表面等离子体激元和h-BN中双曲型声子极化激元的优点。因此，石墨烯/h-BN结构可以被分类为电磁超材料，因为这些器件的所得特性并不单独存在于其组成元素中。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall
Chiral propagation of plasmons due to competing anisotropies in a twisted photonic heterostructure
本研究利用扭曲各向异性二维材料与衬底的结构，借助各向异性相互作用的竞争实现等离激元极化激元的手性传播，通过栅压和扭角精准调控，为可调谐纳米光子学及高性能片上光学器件提供新途径。
2024-09-17 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Transport Coefficients in Mono-layer MoS2 and WSe2 Role of Substrate, Interface Phonons, Plasmon, and Dynamic Screening
采用Rode迭代法求解Boltzmann输运方程和耦合的电流、热流方程，计算了两种新近出现的过渡金属二硫属化物（TMD）MoS2和WSe2的热电输运系数.考虑了局域施主杂质的散射、声学形变势、纵向光学（LO）声子和衬底诱导的远程声子模。研究了TMD等离子体激元与远声子模的杂化。研究了在电介质环境中TMD在线性极化响应下的动态屏蔽，计算了屏蔽后的电声子耦合矩阵元。解释了屏蔽效应和基片诱导的远程声子介导散射对上述材料输运系数的影响。输运系数得到三种不同类型的基板SiO2，Al2O3和HfO2的温度和掺杂密度的变化范围。热电性能的兴趣，包括塞贝克系数，珀耳帖系数，和电子热导率进行了计算。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Semiconductor superlattice diodes for detection of THz photons: The role of plasmon polariton excitation
从理论上分析了基于超晶格的二极管探测器在太赫兹波段（包括极性光学声子频率区域）的电流（电压）响应度。在等效电路方法的框架内的电动模型，它允许一个分析的响应度考虑到在基板和二极管的接触层中的等离子体激元激发已被建议。它已被证明，等离子体激元激发的存在下，引起强烈的功能，在频率依赖性的基于超晶格的二极管的响应度，即在杂交等离子体激元和光学声子的频率的共振谷和峰。有人建议，通过明智地设计基于超晶格的二极管，有可能大幅提高它们在太赫兹频带中的响应度。
2014-05-29 cond-mat.mes-hall
Plexciton-mediated Raman scattering in strongly coupled systems
Institute of Light Resources and Environmental Science, Henan Academy of Sciences（河南省科学院光资源与环境科学研究所）；School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院）
该研究采用量子多体理论揭示等离激元-激子耦合体系中极化激元介导的拉曼散射机制，推导了拉曼强度与增强因子的解析表达式，解释了极化激元分支线宽不对称性，建立了耦合体系动力学演化的通用框架。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall
Low-loss two-dimensional plasmon modes in antimonene
利用密度泛函和多体微扰理论研究了自旋轨道和电子-声子耦合对掺杂单层Sb $_2$集体激发的影响.自旋-轨道耦合对于单层Sb $_2$是唯一重要的，并且它导致电子能带结构的重构。特别地，单层Sb $_2$的等离子体激元模式对SOC非常敏感，并且由于小的电子-声子散射而具有非常低的阻尼率。我们的研究结果表明，锑烯中的等离子体是显着较少的阻尼相比，单层石墨烯等离子体激元能量为$\hbar ω> 0.2$ eV，由于较小的等离子体-声子耦合在前者的材料。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
