从头算范德瓦尔斯电动力学：BN 覆盖石墨烯中的极化激元及电子受等离激元和声子的散射

等离激元和极性声子是物质的基本电动力学激发。在二维和长波长下，它们与光耦合，充当系统的极化激元。它们还决定了带电载流子的散射。范德瓦尔斯异质结提供了通过长程库仑相互作用耦合不同层中激发的机会，从而改变它们的色散及其对电子的散射。即使激发之间不耦合，它们仍然受到所有层的屏蔽影响，导致电子、等离激元和极性声子之间复杂的动力学相互作用。我们开发了一个高效的从头算模型来求解范德瓦尔斯异质结的动态电响应，并辅以提取相关光谱和输运量的形式体系。值得注意的是，我们得到了异质结中电子与电动力学激发远程耦合的散射率。我们将这些发展应用于 BN 覆盖的石墨烯，其中 BN 的极性声子与石墨烯中的等离激元耦合。我们研究了耦合激发的性质、它们的色散及其与石墨烯电子的耦合。识别出了由声子或等离激元主导的区域，以及在长波长下的真正杂化区域。这些被作为石墨烯费米能级和 BN 层数的函数进行了研究。与基于表面光学声子的描述相比，我们发现电子-声子相互作用源于不同的模式。此外，BN 的 LO 声子与石墨烯电子之间耦合的动态屏蔽，根据声子频率与带间跃迁能量起始值的相对大小，从无效跨越到类金属。虽然这种耦合总体上显著，但发现与之相关的石墨烯载流子散射在电子输运的背景下可以忽略不计。