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半导体单壁碳纳米管中的非线性Luttinger液体等离子体激元
摘要： 一维空间中相互作用的电子通常由Luttinger液体理论描述，该理论假设低能电子色散呈线性且由此产生的等离激元激发是非相互作用的。然而，在具有非线性电子能带的一维材料中，Luttinger液体预计会表现出强烈的等离激元-等离激元相互作用，但此前一直缺乏这种行为的实验证据。本研究结合红外纳米成像与电子输运技术，通过静电门控调控载流子浓度，探究了半导体单壁碳纳米管中等离激元激发的行为。我们发现等离激元的传播速度和动态阻尼均可连续调节，这一现象与非线性Luttinger液体理论高度吻合。这与金属纳米管中观测到的与门控无关的等离激元形成鲜明对比——后者符合线性Luttinger液体的预期。我们的发现为超越传统线性Luttinger液体范式的一维电子动力学提供了实验证据，对理解一维体系中的激发态性质具有重要意义。
关键词： 单壁碳纳米管、非线性Luttinger液体、红外纳米成像、等离子体、电子输运
更新于2025-09-23 15:21:01
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金属碳纳米管纳米腔作为超紧凑低损耗法布里-珀罗等离子体谐振器
摘要： 等离子体激元谐振器能够实现对光与物质相互作用的深度亚波长调控，在基础物理和潜在技术应用领域均受到广泛研究。虽然已有多种金属纳米结构被提议作为等离子体激元谐振器，但它们在中远红外波段的性能相当有限。最近，研究人员在红外波段观测到金属单壁碳纳米管（SWNTs）中高度局域化且低损耗的Luttinger液体等离子体激元。本研究通过先进的扫描探针光刻技术将金属SWNTs加工成超洁净纳米腔，并利用红外纳米成像技术探究这些独立纳米腔中的等离子体激元模式?；谀┒烁叻瓷渎实牡壤胱犹迥擅撞ǖ嫉腇abry-Perot谐振器模型，可以准确描述模式演化与腔长及激发波长的依赖关系?；赟WNT纳米腔的等离子体激元谐振器接近等离子体激元局域化的极限，为强光-物质耦合机制开辟了新途径，有望推动多种纳米光子学应用的发展。
关键词： 等离子体纳米腔、碳纳米管、纳米光子学、红外纳米成像
更新于2025-09-19 17:13:59
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石墨烯等离激元的光子晶体
摘要： 光子晶体通常由光学特性呈周期性变化的介质实现。这类材料能对集成光路中的光传播实现精准调控，还可模拟前沿物理概念。但常规光子晶体难以实现动态开关控制。我们突破这一限制，研制出适用于表面等离极化激元的宽频可调二维光子晶体。该平台由连续单层石墨烯与纳米结构栅极绝缘体集成于背栅器件构成。红外纳米成像显示其形成了光子带隙，并能通过外加栅压实现局域等离激元态密度的强调制——既可开关控制亦可渐变调节。我们还构建了支持高度局域化一维等离激元模式的人造畴壁。这种基于标准金属氧化物半导体场效应晶体管技术实现的静电调控光子晶体，为实用化片上光操控开辟了新途径。
关键词： 石墨烯等离子体、可调谐、红外纳米成像、光子晶体、表面等离极化激元
更新于2025-09-11 14:15:04