Начальная страница
Лаборатории| В.М. Муравьев |
Научный руководитель: Муравьев Вячеслав Михайлович
Тема: Исследование проксимити плазменных возбуждений в двумерных электронных системах
Научное направление:
Исследование свойств низкоразмерных электронных систем занимает важное место в физике твердого тела. Наиболее плодотворным и интересным является изучение физических свойств двумерных электронных систем (ДЭС). С одной стороны, это вызвано тем, что в ДЭС можно наблюдать множество физических явлений, как имеющих прямые аналоги в трехмерном случае, так и принципиально новых, таких как, например, целочисленный и дробный квантовые эффекты Холла. С другой стороны, параметры ДЭС перестраиваются в широких пределах путем изменения электронной плотности или приложения внешнего магнитного поля. Это делает двумерные электронные системы уникальным объектом для изучения многочастичных эффектов в твердом теле.
Центральным вопросом физики низкоразмерных электронных систем является изучение одночастичных и коллективных элементарных возбуждений системы. Одним из типов коллективных возбуждений двумерной электронной системы является волна зарядовой плотности – плазмон. Плазменные возбуждения в двумерных электронных системах интенсивно изучаются уже более полувека. Отчасти такой интерес связан с множеством уникальных свойств, отличающих двумерные (2D) плазмоны от их трехмерных аналогов. Во-первых, спектр двумерных плазмонов имеет бесщелевой корневой характер, что вызвано особенностью кулоновского взаимодействия в 2D системах. При этом, в отличие от плазменных волн в трехмерных материалах, скорость двумерных плазмонов регулируется в широких пределах путем изменения 2D электронной концентрации илиприложения внешнего магнитного поля. Во-вторых, на свойства 2D плазмонов оказывает значительное влияние диэлектрическое окружение ДЭС. Это вызвано тем, что двумерные системы в большинстве случаев образуются на гетероинтерфейсе, который располагается вблизи поверхности полупроводниковой подложки. В-третьих, заряды в двумерном слое не способны эффективно экранировать поле падающей на ДЭС электромагнитной волны. Это приводит к сильной гибридизации света с двумерной плазмой и образованию новых элементарных возбуждений – плазмонных поляритонов.
Совершенствование технологий производства полупроводниковых наногетероструктур привело в последние несколько десятилетий к значительному увеличению подвижности носителей заряда в ДЭС. Для двумерной плазмоники это открыло несколько принципиально новых возможностей, которые предполагается использовать при работе над дипломной работой. С одной стороны, улучшение качества ДЭС позволит исследовать плазменные резонансы в GaAs/AlGaAs гетероструктурах на значительно более низких частотах (2-10 ГГц), когда плазмонный и световой квазиимпульсы становятся сопоставимыми. Это обстоятельство открывает возможность для обнаружения и исследования двумерных плазмонных поляритонов. Кроме этого, на таких частотах плазменные моды наблюдаются на образцах макроскопического миллиметрового размера. Это позволит изучать плазменные колебания на одиночных структурах с уникальным диэлектрическим окружением.
[1] K. von Klitzing, G. Dorda, M. Pepper, Phys. Rev. Lett. 45, 494 (1980). [2] D.C. Tsui, H.L. Stormer, A.C. Gossard, Phys. Rev. Lett. 48, 1559 (1982). [3] F. Stern, Phys. Rev. Lett. 18, 546 (1967). [4] C.C. Grimes, G. Adams, Phys. Rev. Lett. 36, 145 (1976). [5] S.J. Allen, D.C. Tsui, and R.A. Logan, Phys. Rev. Lett. 38, 980 (1977).
