红外纳米成像揭示的石墨烯等离激元的栅极调控

表面等离激元是金属或半导体中电子的集体振荡，能够在亚波长尺度上限制和控制电磁能量。等离激元学的快速发展很大程度上依赖于器件纳米加工技术的进步，而对等离激元介质可调谐性质的关注较少。石墨烯就是这样一种介质，可以通过栅极电压方便地调控其电子和光学性质。通过红外纳米成像，我们明确展示了常见的石墨烯/SiO2/Si背栅结构支持传播的表面等离激元。在技术相关的红外频率下，石墨烯等离激元的波长约为200 nm，并且可以传播数倍于此的距离。我们成功通过栅极电压改变了这些等离激元的振幅和波长。我们利用等离激元干涉测量法研究了石墨烯中的损耗：通过探索纳米探针尖端与样品边缘之间形成的等离激元驻波实空间分布。通过该分析量化的等离激元耗散与石墨烯的奇特电动力学相关。我们可调谐石墨烯器件的标准等离激元品质因数超过了常见的金属基结构。