Дистанционная настройка времени жизни связанных плазмонов Дирака
Недавно группа под руководством профессора Цзэн Чангана из Университета наук и технологий Китая (USTC) Китайской академии наук в сотрудничестве с командой Ли Сяогуана из Шэньчжэньского университета позволила дистанционно настроить время жизни связанных плазмонных возбуждений путем разработки и введения дополнительного пути демпфирования путем регулировки уровня энергии Ферми графена, и система настройки демпфирования была объяснена в сочетании с теорией. Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters как предложение редакции.
Связанные плазмонные моды в разделенной двухслойной графеновой системе.
(а) Упрощенные дисперсии связанных и однослойных плазмонных мод.
(b) Эскиз слоистой гетероструктуры с верхним графеном (зеленый), промежуточным слоем h -BN (синий) и нижним графеном (красный).
(c) Полосы плазмона в гетероструктуре графен/BN (3 нм)/графен, обнаруженные с помощью сканирующей микроскопии ближнего поля. Край графена верхнего слоя отмечен белой пунктирной линией. Масштабная линейка, 200 нм.
(d) Профили линий плазмона, извлеченные из (c) вдоль пунктирных линий.
Авторы и права: Письма с физическим обзором (2022 г.). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.237402
Концепция квазичастиц жизненно важна в физике конденсированных сред. При взаимодействии света с веществом могут образовываться квазичастицы, такие как плазмоны, экситоны и фонон-поляритоны. Эти квазичастицы демонстрируют множество физических свойств и приложений, включая плазмонные метаматериалы, экситонную конденсацию Бозе-Эйнштейна и наноакустические резонаторы, а подходящее время жизни является предпосылкой для обнаружения богатых физических свойств квазичастиц и их практического применения.
Поэтому много усилий было посвящено исследованию механизма затухания квазичастиц и систем с внутренне оптимальными временами жизни. Изучение активной модуляции времени жизни квазичастиц является еще одной важной областью исследований, связанной с применением систем, связанных с квазичастицами.
В этом исследовании исследователи провели систематическое исследование связанных дираковских плазмонных возбуждений в гетероструктуре графен/BN/графен, приняв сканирующую ближнепольную оптическую микроскопию рассеяния и метод случайной фазовой аппроксимации, и достигли многомерной модуляции связанные плазмоны.
Из-за кулоновских взаимодействий плазмонные экситоны двух слоев графена образуют оптическую картину связи с более длинными волнами и более высокой интенсивностью за счет дальнодействующей связи. Значительные корректировки длины волны и интенсивности могут быть достигнуты путем изменения таких параметров, как плотность носителей и расстояние между слоями. Что еще более важно, время жизни связанного плазмона можно дистанционно модулировать с помощью путей затухания, управляемых электрическим полем.
Кроме того, исследователи использовали линейную дисперсию графена Дирака и разработали один слой графена в качестве модулятора затухания, что позволило им регулировать время жизни квазичастиц, открывая и закрывая пути затухания, изменяя уровень энергии Ферми.
В работе разрабатывается прототип устройства для нанофотоники и предлагаются свежие концепции активного управления временем жизни других квазичастиц.
