红外频率下石墨烯中的等离激元学

我们指出，在掺杂石墨烯中，对于低于光学声子支$\hbar\omega_{Oph}\approx 0.2$ eV的频率，等离激元同时实现了低损耗和显著的波局域化。大的等离激元损耗发生在带间区域（通过激发电子-空穴对），这可以通过更高的掺杂值推向更高频率。对于足够大的掺杂，存在一个从$\omega_{Oph}$到带间阈值的频率带宽，在该带宽内，通过发射光学声子以及电子-空穴对的等离激元衰变通道是不可忽略的。损耗的计算是在随机相位近似和粒子数守恒的弛豫时间近似框架内进行的。测量的直流弛豫时间作为表征杂质碰撞的输入参数，而光学声子的贡献则通过电子-声子耦合对光导率的影响来估算。石墨烯中等离激元的光学性质在许多相关方面类似于在介电-金属界面传播的表面等离激元的光学性质，后者因其对纳米光子学的重要性而近来引起了广泛关注。因此，石墨烯中的等离激元在特定频率下可能具有低损耗这一事实，使其对纳米光子学应用具有潜在吸引力。