磁场中二维电子系统的弹道到流体动力学转变及集体模式

近期在二维电子系统中黏性流体动力学电子流的演示，对包括弹道模型、碰撞诱导与无碰撞流体动力学在内的现有输运理论的有效性提出了严重质疑。尽管自由二维电子在流体动力学-弹道交叉区的输运理论已相当完善，但对于磁场中的电子而言并非如此。本工作中，我们建立了一个解析可解模型，描述随电子-电子碰撞强度变化而从弹道输运到流体动力学输运的转变。在该模型内，我们求得二维电子高频非局域电导率张量的表达式。其在外场频率 $\omega$、回旋频率 $\omega_c$ 与 e-e 碰撞频率 $\tau^{-1}_{ee}$ 之间的任意关系下均成立。我们利用所得表达式研究流体动力学-弹道交叉区二维磁等离激元模式的转变。在真实流体动力学区 $\omega\tau_{ee} \ll 1$，二维电子系统（2DES）支持单一磁等离激元模式，该模式在回旋谐波处不发生分裂。在弹道区 $\omega\tau_{ee} \gg 1$，等离激元色散在回旋谐波处出现分裂，形成伯恩斯坦模式。动力学方程的正式长波展开（“无碰撞流体动力学”）预测等离激元色散在 $\omega\approx 2\omega_c$ 处的首次分裂。然而，该展开无法预测真实磁等离激元色散中零与负群速度区段，对此需采用完整动力学模型。