通过电荷转移实现的各向异性等离子体极化子
介观与纳米尺度物理
2024-07-11 v1 材料科学
光学
摘要
石墨烯因其低本征损耗和高度光学约束，使其成为承载局域光物质激元——表面等离子体极化子（SPPs）的理想二维平台。然而，石墨烯固有的各向同性光学特性限制了其引导和聚焦SPPs的能力，使得其在极化子透镜和导波器件中不如各向异性椭圆体和抛物体材料。本文提出了石墨烯/CrSBr异性结构作为一种工程化二维界面，实现了在中红外和太赫兹波段宽频范围内高度各向异性SPPs传播。通过扫描隧道显微镜（STM）、散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）和第一性原理计算，我们展示了石墨烯/CrSBr异性结构界面之间超过10^13 cm^-2的掺杂孔/电子互相转移。由电荷转移激活的石墨烯中的SPPs与界面掺杂CrSBr中由电荷引起的各向异性内带和带间跃迁相互作用，导致SPPs沿构成每个CrSBr层的准一维链状结构优先传播。这种多方位的 Proximity 效应既创建了SPPs，又使其具有各向异性的传输和传播特性，在CrSBr的两个面内晶轴方向上的传输长度相差一个数量级。
引用
@article{arxiv.2407.07178,
title = {Uniaxial plasmon polaritons $\textit{via}$ charge transfer at the graphene/CrSBr interface},
author = {Daniel J. Rizzo and Eric Seewald and Fangzhou Zhao and Jordan Cox and Kaichen Xie and Rocco A. Vitalone and Francesco L. Ruta and Daniel G. Chica and Yinming Shao and Sara Shabani and Evan J. Telford and Matthew C. Strasbourg and Thomas P. Darlington and Suheng Xu and Siyuan Qiu and Aravind Devarakonda and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Xiaoyang Zhu and P. James Schuck and Cory R. Dean and Xavier Roy and Andrew J. Millis and Ting Cao and Angel Rubio and Abhay N. Pasupathy and D. N. Basov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.07178},
year = {2024}
}