非局域量子电导实现石墨烯双曲超材料中的损耗补偿与等离激元放大
应用物理
2019-03-27 v1 材料科学
摘要
基于石墨烯的双曲超材料已被预言可传输具有超大真空波矢的倏逝场。正是在远高于此的波矢值下，通常涉及结构均匀化与近似局域石墨烯电导假设的常用描述模型开始失效。在此，我们将石墨烯的非局域量子电导模型与周期结构的精确数学处理相结合，以开发一套用于判定此类基于石墨烯的双曲超材料双曲行为的工具集。石墨烯的量子电导模型使我们能够预言所考量结构中石墨烯薄片的等离激元放大。这让我们得以扭转欧姆损耗与温度损耗的问题，使这一简单而强大的构型具有实际适用性。我们分析了有限结构内的电场分布，得出结论：布洛赫边界解可用于预测其行为。借助传输矩阵法，我们表明在有限温度与碰撞损耗下，可通过引入化学失衡来补偿损耗，恢复有限结构的成像品质。
引用
@article{arxiv.1812.02476,
title = {Non-local quantum gain facilitates loss compensation and plasmon amplification in graphene hyperbolic metamaterials},
author = {Illya I. Tarasenko and A. Freddie Page and Joachim M. Hamm and Ortwin Hess},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.02476},
year = {2019}
}