Физическая природа двумерных релятивистских плазмонов
Creators: name: Гусихин, П.А.
name: Зарезин, А.М.
name: Заболотных, А.А.
name: Волков, В.А.
name: Муравьев, В.М.
Publisher: name: Институт физики твердого тела РАН
Year: 2020

description: Физическая природа двумерных релятивистских плазмонов П.А.Гусихин, 1 А.М.Зарезин, 1,2 А.А.Заболотных, 3 В.А.Волков, 3 В.М.Муравьев1 1ИФТТ РАН, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д.2 2МФТИ (НИУ), 141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д.9 3ИРЭ РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, д.11, корп.7 e-mail: gusikhinissp.ac.ru Недавно было обнаружено, что в двумерной электронной системе (ДЭС), частично экранированной металлическим затвором, возникают релятивистский 1 и прокси 2 плазмоны. Однако физическая природа релятивистского плазмона до настоящего времени не была понята. Также, в работе 3 были рассмотрены прокси плазмоны в геометрии диска, однако там был опущен особый осесимметричный случай. Интерес к этому случаю состоит в том, что фундаментальная осесимметричная мода прокси плазмона должна быть заряженной, то есть для её возбуждения необходим электрический контакт по постоянному току между затвором и ДЭС. Точно таким же свойством обладает и ранее обнаруженный релятивистский плазмон, характеристики которого сильно зависят от внешней цепи, соединяющей затвор и ДЭС. В данной работе были исследованы образцы, содержащие ДЭС, над которой располагались металлические затворы в виде дисков (Рис. 1). При этом затвор и периметрический контакт к ДЭС были соединены металлической проволокой. В такой системе наблюдалась дополнительная осесимметричная мода прокси плазмона (Рис. 1) Было показано, что проволока выступает в качестве резонатора, который связывается с плазменным возбуждением. Было исследовано изменение характеристик гибридного плазмон-поляритона в зависимости от длины проволоки, на основании чего сделан вывод, что наблюдаемое возбуждение и является релятивистским плазмоном. Работа выполнена в рамках госзадания ИФТТ РАН. Литература 1 V.M. Muravev, P.A. Gusikhin, I.V. Andreev, and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. Lett. 114, 106805 (2015). 2 V.M. Muravev, P.A. Gusikhin, A.M. Zarezin, I.V. Andreev, S.I. Gubarev, and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. B 99, 241406(R) (2019). 3 A.A. Zabolotnykh and V.A. Volkov, Semiconductors 53, 1870 (2019).
description: Физическая природа двумерных релятивистских плазмонов П.А.Гусихин, 1 А.М.Зарезин, 1,2 А.А.Заболотных, 3 В.А.Волков, 3 В.М.Муравьев1 1ИФТТ РАН, 142432, Московская обл., г. Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д.2 2МФТИ (НИУ), 141701, Московская обл., г. Долгопрудный, Институтский пер., д.9 3ИРЭ РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, д.11, корп.7 e-mail: gusikhinissp.ac.ru Рис.1. Экспериментальные магнитополевые зависимости частоты моды (0,0) (кружки) при различных длинах проволоки, соединяющей центральный затвор с периметрическим контактом, и моды (1,0) (квадратики) прокси плазмона. Справа приведено схематическое изображение образца. Недавно было обнаружено, что в двумерной электронной системе (ДЭС), частично экранированной металлическим затвором, возникают релятивистский 1 и прокси 2 плазмоны. Однако физическая природа релятивистского плазмона до настоящего времени не была понята. Также, в работе 3 были рассмотрены прокси плазмоны в геометрии диска, однако там был опущен особый осесимметричный случай. Интерес к этому случаю состоит в том, что фундаментальная осесимметричная мода прокси плазмона должна быть заряженной, то есть для её возбуждения необходим электрический контакт по постоянному току между затвором и ДЭС. Точно таким же свойством обладает и ранее обнаруженный релятивистский плазмон, характеристики которого сильно зависят от внешней цепи, соединяющей затвор и ДЭС. В данной работе были исследованы образцы, содержащие ДЭС, над которой располагались металлические затворы в виде дисков (Рис.1). При этом затвор и периметрический контакт к ДЭС были соединены металлической проволокой. В такой системе наблюдалась дополнительная осесимметричная мода прокси плазмона (Рис.1) Было показано, что проволока выступает в качестве резонатора, который связывается с плазменным возбуждением. Было исследовано изменение характеристик гибридного плазмон-поляритона в зависимости от длины проволоки, на основании чего сделан вывод, что наблюдаемое возбуждение и является релятивистским плазмоном. Работа выполнена в рамках госзадания ИФТТ РАН. Литература 1 V.M. Muravev, P.A. Gusikhin, I.V. Andreev, and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. Lett. 114, 106805 (2015). 2 V.M. Muravev, P.A. Gusikhin, A.M. Zarezin, I.V. Andreev, S.I. Gubarev, and I.V. Kukushkin, Phys. Rev. B 99, 241406(R) (2019). 3 A.A. Zabolotnykh and V.A. Volkov, Semiconductors 53, 1870 (2019).