Azbel'-Kaner-like cyclotron resonance in a two-dimensional electron system

Andreev, I. V.; Muravev, V. M.; Belyanin, V. N.; Кукушкин, И. В.

doi:10.1103/physrevb.96.161405

Cited by 7 publications

(5 citation statements)

References 23 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In fact, the assumption of negligible ϕ g (x) is crucial to finding the exact solution to (13) as it enables the reduction of the integral equation to the differential form 65 :…”

Section: Plasmons In 2des With a Strip-shaped Gatementioning

confidence: 99%

“…Originally 2D plasmons were observed in 2D systems of electrons on a liquid helium surface 3 and in silicon inversion layers 4,5 . Thus far, plasmons have been studied in different 2D electron systems including semiconductor heterojunctions and quantum wells [6][7][8][9][10][11][12][13][14] , graphene [15][16][17][18] , topological isolators [19][20][21] , transition metal dichalcogenide monolayers 22 , etc.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Interaction of gated and ungated plasmons in two-dimensional electron systems

Zabolotnykh

2019

Phys. Rev. B

View full text Add to dashboard Cite

Unique properties of plasmons in two-dimensional electron systems (2DESs) have been studied for many years. Existing theoretical approaches allow for analytical study of the properties of ungated and gated plasmons in two fundamental, ideal cases -the 2DES in dielectric environment and under an infinite metallic gate, respectively. However, it is for the first time that we introduce an analytical theory of the interaction of gated and ungated plasmons in partly gated 2DES. Generally, a finitewidth gate is formed by a metallic strip placed over an infinite plane hosting 2D electrons. Our solution, in particular, describes the propagating plasmon modes with their charge density having N nodes under the gate. In this regard, a new mode with N = 0 has been found in addition to the gapped modes with N = 1, 2, ... previously derived from numerical calculations. Unexpectedly, this fundamental plasmon mode has been found to differ substantially from the rest. In fact, it is characterised by gapless square root dispersion and represents a hybrid of gated and ungated plasmons. In contrast to the higher modes, the currents and lateral fields of the fundamental mode are localized mainly to the outside area in the vicinity of the gate. Heretofore, such a 'near-gate plasmon' has never been considered.

show abstract

“…In fact, the assumption of negligible ϕ g (x) is crucial to finding the exact solution to (13) as it enables the reduction of the integral equation to the differential form 65 :…”

Section: Plasmons In 2des With a Strip-shaped Gatementioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Interaction of gated and ungated plasmons in two-dimensional electron systems

Zabolotnykh

2019

Phys. Rev. B

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…In realistic systems, it is mainly hampered by carrier scattering on phonons or impurities. Thus, it is important to estimate the threshold drift velocity u th at which gain (6) takes over scattering loss.…”

Section: Cyclotron Frequency ω C ω Lmentioning

confidence: 99%

“…Since their first observation [1,2], edge plasmons proved to be challenging yet fruitful phenomena to explore. The edge plasmons differ dramatically from their higher-dimensional counterparts: the former usually have longer lifetimes [3,4], manifest extraordinary light confinement [5,6] and exhibit unique chiral properties [7][8][9][10] such as unidirectional propagation. These features make edge plasmons promising information carriers in future integrated circuits, but the technological progress is hindered by their laborious excitation.…”

mentioning

confidence: 99%

Thresholdless excitation of edge plasmons by transverse current

Petrov,

Svintsov

2020

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

We theoretically demonstrate that dc electron flow across the junction of two-dimensional electron systems leads to excitation of edge magnetoplasmons. The threshold current for such plasmon excitation does not depend on contact effects and approaches zero for ballistic electron systems, which makes a strong distinction from the well-known Dyakonov-Shur and Cerenkov-type instabilities. We estimate the competing plasmon energy gain from dc current and loss due to electron scattering. We show that plasmon self excitation is feasible in GaAs-based heterostructures at T 200 K and magnetic fields B 10 T.

show abstract

“…Хотя её частота в простой модели равна циклотронной частоте, она имеет коллективный характер. Эти свойства согласуются с опытом [1].Работа поддержана грантом РФФИ № 17-02-01226.…”

unclassified

Осесимметричные Циклотронные 2D Магнитоплазмоны / Волков В.А., Заболотных А.А.

2019

Тезисы Докладов XIV РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ПО ФИЗИКЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВ «полупроводники-2019»

View full text Add to dashboard Cite

Плазмоны в двумерных (2D) системах интересны как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Известны два основных типа таких возбуждений, как экранированные электронами затвора плазмоны (“gated plasmons”), так и неэкранированные (“ungated plasmons”). В идеале они должны существовать в двух бесконечных электронных системах, соответственно, содержащих управляющий металлический электрод (затвор) и не содержащих оного. В магнитном поле B частота плазмонов обоих типов существенно изменяется. Образуются 2D магнитоплазмоны, спектр которых определяется суммой квадратов частоты невозмущенных (полем B) плазмонов и циклотронной частоты. За последние полвека эти коллективные возбуждения детально исследованы в широком диапазоне частот в самых разных 2D системах, как теоретически, так и экспериментально, и трудно было рассчитывать на качественно новый шаг в этой области. Неожиданно в недавней работе [1] удалось, наряду с 2D магнитоплазмонами указанного выше типа, обнаружить новый резонанс в микроволновом поглощении, частота которого равна циклотронной. Он возбуждался с помощью новой экспериментальной методики, в которой использовался малый металлический диск, расположенный в центре образца больших размеров, но не проявлялся при стандартном возбуждении в дальнем поле. Показано, что резонанс связан с электронами, расположенными вблизи края возбуждающего диска, и похож на одночастичный резонанс типа Азбеля-Канера. В докладе дано альтернативное объяснение нового резонанса, основанное на предположении о коллективной природе этой моды. Недавно построена [2] аналитическая теория, описывающая частично экранированные плазмоны, причем затвор имел форму бесконечно длинной полосы, параллельной плоскости, заселенной 2D электронами. Уже само наличие затвора приводит к появлению серии бегущих вдоль полосы плазменных мод, причем фундаментальная мода очень не похожа на остальные. Она является гибридом экранированных и неэкранированных плазмонов и в силу своего бесщелевого спектра не проявлялась ранее в численных расчетах отклика подобных систем на внешнее излучение. Магнитное поле, перпендикулярное 2D плоскости, стандартным образом изменяет спектр найденных плазмонов. В докладе представлено обобщение подхода [2] на случай затвора, конечного в двух направлениях. Построена аналитическая теория магнитоплазмонов в 2D системе с металлическим затвором в форме диска, размер которого мал по сравнению с областью, занятой 2D электронами. Задача сведена к решению точно решаемого уравнения для амплитуды плотности плазмонного заряда. Решения, как обычно, описываются двумя дискретными квантовыми числами, равными количеству узлов плотности заряда, осциллирующего в радиальном и азимутальном направлениях. Показано, что заряд всех мод локализован, в основном, под затвором. Особое внимание уделено осесимметричным (чисто радиальным) модам. В силу симметрии они не возбуждаются плоской электромагнитной волной и в этом смысле являются «тёмными». Помимо мод, имеющих аналоги для затвора в форме полосы, возникает новая («циклотронная») мода, плотность заряда которой не имеет узлов ни по азимуту, ни по радиусу. Именно она является фундаментальной модой. Хотя её частота в простой модели равна циклотронной частоте, она имеет коллективный характер. Эти свойства согласуются с опытом [1].

show abstract

Azbel'-Kaner-like cyclotron resonance in a two-dimensional electron system

Cited by 7 publications

References 23 publications

Interaction of gated and ungated plasmons in two-dimensional electron systems

Interaction of gated and ungated plasmons in two-dimensional electron systems

Thresholdless excitation of edge plasmons by transverse current

Осесимметричные Циклотронные 2D Магнитоплазмоны / Волков В.А., Заболотных А.А.

Contact Info

Product

Resources

About