Точная теория краевой дифракции и возбуждения поперечных электрических плазмонов на двумерных контактах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Получено и проанализировано точное решение для дифракции электромагнитной волны на контакте двумерных электронных систем (2ДЭС) для электрического поля, поляризованного вдоль края. Особое внимание уделено контактам с металлом и изолированным краям 2ДЭС. В первом случае электрическое поле на краю стремится к нулю; в последнем случае оно стремится к конечному значению, которое аномальным образом зависит от экранирующих свойств 2ДЭС. Для обоих типов края и емкостного типа двумерной проводимости падающая волна возбуждает поперечные электрические двумерные плазмоны. Амплитуда возбужденных TE-плазмонов максимизируется и становится порядка амплитуды падающей волны для емкостного импеданса 2DES порядка импеданса свободного пространства. Как для большого, так и для малого импеданса 2ДЭС амплитуда TE-плазмонов стремится к нулю по степенным законам, которые выводятся в работе в явном виде.

Об авторах

Д. Свинцов

Лаборатория оптоэлектроники двумерных материалов, Московский физико-технический институт

Email: svintcov.da@mipt.ru
Долгопрудный, Россия

А. Шабанов

Лаборатория оптоэлектроники двумерных материалов, Московский физико-технический институт

Долгопрудный, Россия

Список литературы

  1. K. J. Tielrooij, L. Piatkowski, M. Massicotte, A. Woessner, Q. Ma, Y. Lee, K. S. Myhro, C. N. Lau, P. Jarillo-Herrero, N. F. van Hulst, and F. H. L. Koppens, Nature Nanotehn. 10, 437 (2015); 1504.06487.
  2. V. M. Muravev and I. V. Kukushkin, Appl. Phys. Lett. 100, 082102 (2012).
  3. E. Titova, D. Mylnikov, M. Kashchenko, I. Safonov, S. Zhukov, K. Dzhikirba, K. S. Novoselov, D. A. Bandurin, G. Alymov, and D. Svintsov, ACS Nano 17, 8223 (2023); 2212.05352.
  4. P. Olbrich, J. Kamann, M. K¨onig, J. Munzert, L. Tutsch, J. Eroms, D. Weiss, M.-H. Liu, L. E. Golub, E. L. Ivchenko, V. V. Popov, D. V. Fateev, K. V. Mashinsky, F. Fromm, T. Seyller, and S. D. Ganichev, Phys. Rev. B 93, 075422 (2016); 1510.07946.
  5. T. J. Echtermeyer, P. S. Nene, M. Trushin, R. V. Gorbachev, A. L. Eiden, S. Milana, Z. Sun, J. Schliemann, E. Lidorikis, K. S. Novoselov, and A. C. Ferrari, Nano Lett. 14, 3733 (2014); 1402.1266.
  6. J. C. W. Song, M. S. Rudner, C. M. Marcus, and L. S. Levitov, Nano Lett. 11, 4688 (2011); 1105.1142.
  7. A. V. Nalitov, L. E. Golub, and E. L. Ivchenko, Phys. Rev. B 86, 115301 (2012).
  8. E. M¨onch, S. O. Potashin, K. Lindner, I. Yahniuk, L. E. Golub, V. Y. Kahorovskii, V. V. Bel’kov, R. Huber, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Eroms, D. Weiss, and S. D. Ganichev, Phys. Rev. B 105, 045404 (2022).
  9. D. V. Fateev, K. V. Mashinsky, and V. V. Popov, Appl. Phys. Lett. 110, 061106 (2017).
  10. D. V. Fateev, V. V. Popov, and M. S. Shur, Semiconductors 44, 1406 (2010).
  11. G. R. Aizin and G. C. Dyer, Phys. Rev. B 86, 235316 (2012).
  12. I. Gorbenko and V. Kachorovskii, Phys. Rev. B 110, 155406 (2024).
  13. D. Margetis, M. Maier, and M. Luskin, Studies in Applied Mathematics 139, 599 (2017).
  14. L. Zhang, X. L. Fu, and J. Z. Yang, Commun. Theor. Phys. 61, 751 (2014).
  15. B. Rejaei and A. Khavasi, J. Opt. 17, 075002 (2015).
  16. E. Nikulin, D. Mylnikov, D. Bandurin, and D. Svintsov, Phys. Rev. B 103, 085306 (2021).
  17. D. A. Svintsov and G. V. Alymov, Phys. Rev. B 108, L121410 (2023).
  18. K. J. Tielrooij, M. Massicotte, L. Piatkowski, A. Woessner, Q. Ma, P. Jarillo-Herrero, N. F. van Hulst, and F. H. L. Koppens, J. Phys. Condens. Matter 27, 164207 (2015); 1411.5665.
  19. V. Semkin, D. Mylnikov, E. Titova, S. Zhukov, and D. Svintsov, Appl. Phys. Lett. 120, 191107 (2022).
  20. V. A. Semkin, A. V. Shabanov, D. A. Mylnikov, M. A. Kashchenko, I. K. Domaratskiy, S. S. Zhukov, and D. A. Svintsov, Nano Lett. 23, 5250 (2023).
  21. J. Wei, C. Xu, B. Dong, C. W. Qiu, and C. Lee, Nat. Photonics 15, 614 (2021).
  22. S. A. Mikhailov and K. Ziegler, Phys. Rev. Lett. 99, 016803 (2007).
  23. O. V. Kotov and Y. E. Lozovik, Phys. Rev. B 93, 235417 (2016).
  24. S. G. Menabde, D. R. Mason, E. E. Kornev, C. Lee, and N. Park, Sci. Rep. 6, 21523 (2016).
  25. T. B. A. Senior and D. R. Hartree, Proc. Roy. Soc. London. A 213, 436 (1952).
  26. T. Senior, Appl. Scientific Research, Section B 8, 35 (1960).
  27. D. Margetis, M. Maier, T. Stauber, T. Low, and M. Luskin, J. Phys. A: Mathematical and Theoretical 53, 055201 (2020).
  28. J. Cenker, B. Huang, N. Suri, P. Thijssen, A. Miller, T. Song, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. A. McGuire, D. Xiao, and X. Xu, Nat. Phys. 17, 20 (2021).
  29. A. Safin, S. Nikitov, A. Kirilyuk, D. Kalyabin, A. Sadovnikov, P. Stremoukhov, M. Logunov, and P. Popov, JETP 131, 71 (2020).
  30. A. V. Shchepetilnikov, A. R. Khisameeva, Y. A. Nefyodov, and I. V. Kukushkin, JETP Lett. 113, 657 (2021).
  31. A. Shuvaev, K. R. Dzhikirba, A. S. Astrakhantseva, P. A. Gusikhin, I. V. Kukushkin, and V. M. Muravev, Phys. Rev. B 106, L161411 (2022).
  32. D. Rodionov and I. Zagorodnev, JETP Lett. 118, 100 (2023).
  33. I. V. Zagorodnev, A. A. Zabolotnykh, D. A. Rodionov, and V. A. Volkov, Nanomaterials 13, 975 (2023).
  34. V. Volkov and S. A. Mikhailov, Sov. Phys. JETP 67, 1639 (1988).
  35. A. A. Sokolik, O. V. Kotov, and Y. E. Lozovik, Phys. Rev. B 103, 155402 (2021).
  36. A. A. Zabolotnykh and V. Volkov, JETP Lett. 104, 411 (2016).
  37. V. G. Daniele and R. Zich, The Wiener-Hopf method in electromagnetics, SiTech Publishing Incorporated, Edison, NJ (2014).
  38. A. N. Afanasiev, P. S. Alekseev, A. A. Greshnov, and M. A. Semina, Phys. Rev. B 108, 235124 (2023).
  39. M. Semenyakin and G. Falkovich, Phys. Rev. B 97, 085127 (2018).
  40. A. A. Gunyaga, M. V. Durnev, and S. A. Tarasenko, Phys. Rev. B 108, 115402 (2023).
  41. M. V. Entin, L. I. Magarill, and D. L. Shepelyansky, Phys. Rev. B 81, 165441 (2010).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Дополнительные материалы
Скачать (154KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).