低維固體等離體子及其與電磁波的相互作用.pdf

1、以量子阱、量子線和量子點(diǎn)和半導(dǎo)體超晶格等為代表的低維結(jié)構(gòu)成為凝聚態(tài)物理十分前沿的研究領(lǐng)域之一，低維電子氣系統(tǒng)中的等離體子也得到了廣泛的研究?？v向等離體子（Plasmon--等離激元）是固體電子氣中的靜電集體激發(fā)。實(shí)驗(yàn)和理論上主要是對(duì)等離體子的激發(fā)能量和色散關(guān)系的研究。目前利用等離體子或表面等離體子響應(yīng)的納米光學(xué)、近場(chǎng)光學(xué)、電磁波增強(qiáng)透射吸收和異向介質(zhì)（metamaterial）研究也成為極熱門的研究課題。Pines和Bohm最先利用無(wú)規(guī)

2、相位近似計(jì)算了縱向體等離體子色散關(guān)系。后來(lái)流體近似和自洽線性響應(yīng)近似等被發(fā)展而用來(lái)描述固體等離子體集體振蕩效應(yīng)。
　　 本文對(duì)低維固體等離體子及其與電磁波的相互作用進(jìn)行了研究。用兩種方法統(tǒng)一和簡(jiǎn)潔地給出了一維、二維和三維電子氣等離體子的色散關(guān)系。第一種是無(wú)規(guī)相位近似，利用了長(zhǎng)波極限和高頻極限下的林哈德函數(shù)；第二種是等離子體流體近似，利用了電子氣的流體方程，絕熱近似和凝膠模型。在兩種方法中，都用到了一個(gè)共同的關(guān)鍵量——由電子密度振

3、蕩形成的擾動(dòng)靜電（庫(kù)侖）勢(shì)。因此用兩種方法得出的等離體子的色散關(guān)系相符得很好。擾動(dòng)靜電勢(shì)是和電子氣的維數(shù)相關(guān)的，給出了詳細(xì)的二維和一維金屬電子氣的靜電勢(shì)推導(dǎo)。闡述了準(zhǔn)二維電子氣（束縛于金屬或半導(dǎo)體面）表面等離體子，并且簡(jiǎn)要分析了金屬細(xì)線組合結(jié)構(gòu)中的等效等離體子概念以及嵌有周期性亞波長(zhǎng)微孔的理想導(dǎo)體面等效表面等離體子概念。分析了在等離體子耦合共振響應(yīng)下的亞波長(zhǎng)周期性微結(jié)構(gòu)金屬面微波增強(qiáng)透射吸收，然后介紹了利用等離體子概念和異向介質(zhì)進(jìn)行隱身