Интерференционные и поляритонные эффекты для плазменных возбуждений в двумерных электронных системах

• Автор: Муравьев, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Введение
1.2 Объемные плазмоны
1.3 Плазмоны в двумерных электронных системах
1.4 Плазмоны в ограниченных двумерных электронных системах .
1.5 Плазмонные поляритоны
2 Образцы и экспериментальные методики
2.1 Изготовление образцов
2.2 Транспортная методика детектирования плазменных резонансов
2.3 Микрополосковая методика
2.4 Метод оптического детектирования магнитоплазменных резонансов
2.5 Ректификационная методика детектирования магнитоплазменных резонансов
3 Интерференция плазменных возбуждений в двумерных электронных системах
3.1 Введение
3.2 Изучение длины пробега плазмонов в двумерных электронных системах
3.3 Многолучевая интерференция плазменных возбуждений в плазменных кристаллах
4 Плазменные возбуждения в двумерных электронных системах с различным диэлектрическим окружением
4.1 Введение
4.2 Плазменные волны в двумерной электронной системе при полном экранировании задним/передним затвором

4.3 Интерференция плазменных возбуждений в нулевом магнитном поле
5 Поляритонные эффекты для плазменных возбуждений в двумерных электронных системах
5.1 Введение
5.2 Исследование ноляритонных эффектов в полосках двумерных электронов
5.3 Наблюдение гибридных плазмон-фотонных мод в пропускании копланарного микрорезонатора
Заключение
Список литературы.

Введение
Одной из самых актуальных и бурно развивающихся областей физики твердого тела в последние десятилетия является исследование полупроводниковых низкоразмерных электронных систем. Изучение электронных систем пониженной размерности привело к открытию целого ряда принципиально новых фундаментальных физических явлений — целочисленного и дробного квантового эффекта Холла [1, 2]. Центральным вопросом физики низкоразмерных электронных систем является изучение спектра коллективных возбуждений системы. Одним из типов коллективных возбуждений электронной системы является волна зарядовой плотности — плазмой. Плазменные возбуждения в низкоразмерных электронных системах интенсивно изучаются уже более полувека [3]. Отчасти такой интерес связан с множеством уникальных свойств, отличающих плазменные возбуждения в двумерных электронных системах от их трехмерных аналогов. В отличие от трехмерного случая, двумерные плазмоны представляют собой низкочастотные колебания электронной плотности с бесщелевым дисперсионным законом [4]. Кроме того в ограниченных двумерных электронных системах (ДЭС) возникает особый тип коллективных возбуждений — краевой магнитоплазмон [5, 6). Существование краевых магнитоплазменных возбуждений обусловлено наличием беегцелевых краевых электронных состояний на уровне Ферми, играющих первостепенную роль в формировании состояний квантового эффекта Холла.
В отличие от электромагнитных волн скорость плазменных волн в двумерных электронных системах легко регулируется путем изменения электронной концентрации или магнитного поля. Это свойство делает плазменные волны в низкоразмерных электронных системах гибким и удобным объектом для физических исследований. Возможность манипулировать плазменными волнами в пределах одного чипа делает осуществимым целый ряд классических и квантовых интерференционных экспериментов [7]. Эти эксперименты требуют глубокого понимания процессов возбуждения, распространения и интерференции плазменных волн в электронных системах по-

— 16 N1 X

р сПвк
?!-и
^ 1=-
^Фоооо осооо _ I . . .—
с) = 0.6 тт
I = -1*° °оооо£>° °с

Рис. 9. Резонансные частоты магнитоплазменных мод в диске и в структурах с геометрией кольца. Внешний диаметр £> диска (а) и колец (Ь)-(<1) равен 1 мм. На каждой вставке указаны соответствующие значения внутреннего диаметра <1 колец. Величины электронной плотности в образцах были приблизительно одинаковыми и составляли 1.2 • 1011 см-2.
(Заимствовано из работы Ковальского [85])
диаметра кольца О к внутреннему диаметру <1. В первых работах по изучению магнитоплазменных возбуждений в массиве колец отношение г] — й/О изменялось в диапазоне 1/4—1/2, который не охватывал предельные случаи диска и тонкого кольца [83]. Недавно были выполнены более аккуратные измерения, охватывающие больший диапазон г/ и выполненные на одиночных дисках [84, 85]. На рисунке 9(Ь)-(с1) представлены магнитополевые зависимости резонансных частот плазменных мод, наблюдаемых в спектрах поглощения колец с одинаковым внешним диаметром О = 1 мм и разными внутренними диаметрами (1 = 0.2, 0.6 и 0.8 мм. Для сравнения на рисунке 9(а) показан магнитоплазменный спектр для диска диаметром Л = 1 мм. Несмотря на то, что диски и кольца имеют одинаковую радиальную симметрию, спектр магнитоплазменных резонансов для случая кольцевой геометрии качественно отличается от геометрии диска (рис. 9). Наиболее ощутимая разница прояв-