二维等离激元在电磁波探测中的一席之地

二维电子系统（2DES）中的等离激元具有超强约束特性，有望高效介导光与电荷载流子间的相互作用。尽管有此预期，利用二维等离激元共振的电磁探测器迄今仍劣于其非共振对应物。本文中，我们从理论上分析了这些失效的根源，并为二维等离激元在电磁波探测中建议了一个恰当的用武之地。我们发现，支持等离激元共振的受限 2DES 具有与简单金属偶极天线相同的吸收截面上限。等离激元谐振器的小尺寸意味着其偶极矩弱且与自由空间辐射耦合受阻。在孤立 2DES 中实现吸收截面的“偶极极限”要么需要不切实际的长载流子动量弛豫时间，要么需低于太赫兹量级的共振频率。我们进一步表明，即便向 2DES 添加微小金属接触也能促进耦合并降低基模频率。带接触的谐振器仍可具有深亚波长尺寸。它们可合并为紧凑的探测器阵列，其中调谐至不同频率的元件信号被求和。此类阵列可在多通道无线通信、高光谱成像与能量收集中找到应用。