太赫兹等离子体晶体相的电学调控
其他凝聚态物理
2023-12-19 v2 应用物理
摘要
我们对光栅门控量子阱异质结构中的共振二维(2D)等离子体激元进行了广泛研究,其实现了对周期性载流子密度分布的电场控制。我们的研究结合了纳米尺度 AlGaN/GaN 光栅门结构的理论与实验研究,揭示出这些结构中的所有太赫兹(THz)等离子体共振只能在等离子体晶体模型框架内得到解释。我们识别出两种不同的等离子体晶体相。第一种是离域相,其中 THz 辐射与整个光栅门结构相互作用,该结构在弱调制 2D 电子气(2DEG) regime 下实现。第二种是局域相,THz 辐射仅与结构的无栅极部分相互作用。该相通过完全耗尽栅极区域实现,导致强调制。通过栅极控制调制程度,我们观察到这些相之间的连续转变。我们还意外发现,无栅极部分(在局域相中)的共振等离子体频率仍依赖于栅电压。我们将此现象归因于 2DEG 无栅极区域中导电分布的特定耗尽,即所谓的边缘栅极效应。尽管我们研究的是 AlGaN/GaN 光栅门结构中等离子体激元的特定情形,我们的结果具有普适性,适用于任何其他基于半导体的等离子体晶体结构。我们的工作首次展示了太赫兹等离子体晶体不同相之间的电可调谐转变,这是深入理解 THz 等离子体物理以及开发全电可调谐 THz 光电子器件的关键一步。
引用
@article{arxiv.2305.00211,
title = {Electrical Tuning of Terahertz Plasmonic Crystal Phases},
author = {P. Sai and V. V. Korotyeyev and M. Dub and M. Słowikowski and M. Filipiak and D. B. But and Yu. Ivonyak and M. Sakowicz and Yu. M. Lyaschuk and S. M. Kukhtaruk and G. Cywiński and W. Knap},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.00211},
year = {2023}
}
备注
16 pages, 14 figures