石墨烯中具有增益的非平衡等离激元

石墨烯支持强约束的横磁片等离激元，其光谱特性取决于狄拉克粒子的能量分布。问题随之而来：当石墨烯被泵浦到粒子数反转状态时，等离激元能否被放大？在建立动态非平衡极化率理论的过程中，我们能够确定光致反转石墨烯的精确复频率等离激元色散关系，并研究掺杂、碰撞损耗和温度对等离激元增益的影响。我们自洽地计算了自发发射光谱和载流子复合速率，并将结果与基于费米黄金规则的近似进行了比较。我们的结果表明，在现实条件下，等离激元的放大是可能的，但不可避免地会与超快自发发射竞争，对于本征石墨烯，自发发射比先前估计的快5倍。这项工作为非平衡等离激元的本质提供了新的见解，并可能有助于基于石墨烯的有源等离激元器件实验实现。