p 区元素的带间等离激元学

我们研究了来自 p 区的三种元素材料：Bi、Sb 和 Ga 的近紫外-可见等离激元性质的起源，旨在实现并利用超越贵金属所提供的非常规等离激元效应。为此，我们回顾并分析了文献中报道的这些元素材料的广泛光学测定介电函数 e，涵盖了宽泛的光子能量范围（从 0.03 到 24 eV）。结果表明，对于 Bi 和 Sb，在近紫外-可见区域，类 Drude 载流子对 e1（e 的实部）的贡献可以忽略不计，而对于 Ga 则为中等贡献。相反，这些元素材料的带间跃迁表现出高振子强度，在近紫外-可见区域对 e1 产生强烈的负贡献。因此，在这些材料中，带间跃迁不仅仅是损害等离激元性质的耗散通道。值得注意的是，这些带间跃迁完全（部分）诱导了在近紫外-可见区域 Bi 和 Sb（Ga）纳米结构中发生的类局域表面等离激元共振。在没有类 Drude 载流子激发的情况下，通过带间跃迁实现的等离激元性质是非常有吸引力的现象，因为它们可能催生一大类丰富的纳米结构和超材料，在这些材料中，等离激元效应可以通过能带结构的裁剪和电子态的占据来进行调控。