Электромагнитное увлечение носителей заряда в двумерной системе с полубесконечным затвором посредством экранированных плазмонов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Генерация фототока посредством эффекта фотонного увлечения обеспечивает очень быстрое детектирование излучения со временем отклика, ограниченным релаксацией импульса. В то же время, фотонное увлечение в объемных однородных образцах мало из-за малого импульса фотонов. Мы показываем, что край металлического затвора, расположенный над двумерной электронной системой, создает сильно неоднородное электромагнитное поле, которое усиливает эффект увлечения. Мы изучаем фотонапряжение, вызванное эффектом фотонного увлечения, используя точное решение задачи дифракции для двумерной системы с полубесконечным металлическим затвором. Мы показываем, что единственными нетривиальными безразмерными параметрами, определяющими эффективность фотонного увлечения, являются проводимость двумерной системы, нормированная на импеданс свободного пространства η, и расстояние между затвором и двумерной электронной системой, нормированное на длину волны падающего излучения d/λ0. Для падающей волны, поляризованной перпендикулярно краю затвора, чувствительность максимальна для индуктивной двумерной проводимости с Imη ∼ 1 и Reη ≪ 1 и становится очень малой в случае емкостной проводимости двумерной системы. Электромагнитная пондеромоторная сила толкает носители заряда под затвор при произвольной двумерной проводимости, причем направление силы противоположно направлению силы при торцевом контакте металл-двумерная система. Эти закономерности объясняются доминирующей ролью экранированных двумерных плазмонов в формировании фотонапряжения.

Об авторах

И. М Моисеенко

Центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт

Email: moiseenko.im@mipt.ru
Долгопрудный, Россия

Д. А Свинцов

Центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт

Долгопрудный, Россия

Ж. А Девизорова

Центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт

Долгопрудный, Россия

Список литературы

  1. Q. Ma, R. Krishna Kumar, S.Y. Xu, F.H. Koppens, and J.C. Song, Nat. Rev. Phys. 5, 170 (2023).
  2. E. M¨onch, S.O. Potashin, K. Lindner, I. Yahniuk, L.E. Golub, V.Y. Kachorovskii, V.V. Bel’kov, R. Huber, K. Watanabe, T. Taniguchi, J. Eroms, D. Weiss, and S.D. Ganichev, Phys. Rev. B 105, 045404 (2022).
  3. M.D. Moldavskaya, L.E. Golub, S.N. Danilov, V.V. Bel’kov, D. Weiss, and S.D. Ganichev, Phys. Rev. B 108, 235209 (2023).
  4. Q. Ma, N.M. Gabor, T. I. Andersen, N. L. Nair, K. Watanabe, T. Taniguchi, and P. Jarillo-Herrero, Phys. Rev. Lett. 112, 247401 (2014).
  5. S.V. Morozov, M. S. Joludev, A.V. Antonov, V.V. Rumyantsev, V. I. Gavrilenko, V.Y. Aleshkin, A.A. Dubinov, N.N. Mikhailov, S.A. Dvoretskiy, O. Drachenko, S. Winnerl, H. Schneider, and M. Helm, Semiconductors 46, 1362 (2012).
  6. R. Krishna Kumar, G. Li, R. Bertini et al. (Collaboration), Nat. Mater. 24, 1034 (2025).
  7. J.A. Delgado-Notario, S.R. Power, W. Knap, M. Pino, J. Cheng, D. Vaquero, T. Taniguchi, K. Watanabe, J. E. Vel´azquez-P´erez, Y.M. Meziani, P. Alonso-Gonz´alez, and J.M. Caridad, ACS Nano 19, 27338 (2025).
  8. S. Candussio, M.V. Durnev, S.A. Tarasenko, J. Yin, J. Keil, Y. Yang, S.-K. Son, A. Mishchenko, H. Plank, V.V. Bel’kov, S. Slizovskiy, V. Fal’ko, and S.D. Ganichev, Phys. Rev. B 102, 045406 (2020).
  9. D.A. Bandurin, E. M¨onch, K. Kapralov, I.Y. Phinney, K. Lindner, S. Liu, J.H. Edgar, I.A. Dmitriev, P. Jarillo-Herrero, D. Svintsov, and S.D. Ganichev, Nat. Phys. 18, 462 (2022).
  10. E. I. Titova, M.A. Kashchenko, A.V. Miakonkikh, A.D. Morozov, A.V. Shabanov, I.K. Domaratskiy, S. S. Zhukov, D.A. Mylnikov, V.V. Rumyantsev, S.V. Morozov, K. S. Novoselov, D.A. Bandurin, and D.A. Svintsov, Adv. Opt. Mater. 13, 2500167 (2025).
  11. S. Castilla, B. Terr´es, M. Autore, L. Viti, J. Li, A.Y. Nikitin, I. Vangelidis, K. Watanabe, T. Taniguchi, E. Lidorikis, M. S. Vitiello, R. Hillenbrand, K.-J. Tielrooij, and F.H. Koppens, Nano Lett. 19, 2765 (2019).
  12. V.M. Muravev and I.V. Kukushkin, Appl. Phys. Lett. 100, 082102 (2012).
  13. N.M. Gabor, J.C.W. Song, Q. Ma, N. L. Nair, T. Taychatanapat, K. Watanabe, T. Taniguchi, L. S. Levitov, and P. Jarillo-Herrero, Science 334, 648 (2011).
  14. A.A. Gunyaga, M.V. Durnev, and S.A. Tarasenko, Phys. Rev. B 108, 115402 (2023).
  15. D. Svintsov and Z. Devizorova, JETP Lett. 121, 281 (2025).
  16. D.V. Fateev, K.V. Mashinsky, and V.V. Popov, Appl. Phys. Lett. 110, 061106 (2017).
  17. V.V. Popov, D.V. Fateev, E. L. Ivchenko, and S.D. Ganichev, Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics 91, 1 (2015); arXiv:1505.06847.
  18. V.V. Popov, Applied Physics Letters 102, 253504 (2013).
  19. F. Ludwig, A. Generalov, J. Holstein, A. Murros, K. Viisanen, M. Prunnila, and H.G. Roskos, ACS Applied Electronic Materials 6, 2197 (2024).
  20. M. Dyakonov and M. Shur, IEEE Trans. Electron Devices 43, 380 (1996).
  21. M. Sakowicz, M.B. Lifshits, O.A. Klimenko, F. Schuster, D. Coquillat, F. Teppe, and W. Knap, J. Appl. Phys. 110, 054512 (2011).
  22. I. Moiseenko, D. Svintsov, and E. Nikulin, Phys. Rev. Appl. 24, 014059 (2025).
  23. L.A. Falkovsky and A.A. Varlamov, Eur. Phys. J. B 56, 281 (2007).
  24. A.N. Toksumakov, G.A. Ermolaev, M.K. Tatmyshevskiy, Y.A. Klishin, A. S. Slavich, I.V. Begichev, D. Stosic, D. I. Yakubovsky, D.G. Kvashnin, A.A. Vyshnevyy, A.V. Arsenin, V. S. Volkov, and D.A. Ghazaryan, Commun. Phys. 6, 13 (2023).
  25. O.V. Kotov and Y.E. Lozovik, Phys. Rev. B 93, 235417 (2016).
  26. I. Gorbenko and V. Kachorovskii, Phys. Rev. B 110, 155406 (2024).
  27. S.A. Mikhailov and K. Ziegler, Phys. Rev. Lett. 99, 016803 (2007).
  28. A.A. Zabolotnykh and V.A. Volkov, Physical Review B 99, 165304 (2019).
  29. A.A. Zabolotnykh, V.V. Enaldiev, and V.A. Volkov, Phys. Rev. B 104, 195435 (2021).
  30. S.A. Mikhailov, Phys. Rev. B 58, 1517 (1998).
  31. A.R. Khisameeva, A. Shuvaev, A.A. Zabolotnykh, A. S. Astrakhantseva, D.A. Khudaiberdiev, A. Pimenov, I.V. Kukushkin, and V.M. Muravev, Phys. Rev. Res. 7, 033224 (2025).
  32. P. Olbrich, J. Kamann, M. K¨onig, J. Munzert, L. Tutsch, J. Eroms, D. Weiss, M.-H. Liu, L.E. Golub, E. L. Ivchenko, V.V. Popov, D.V. Fateev, K.V. Mashinsky, F. Fromm, T. Seyller, and S.D. Ganichev, Phys. Rev. B 93, 075422 (2016).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».