由于無間隙Dirac電子能帶結構可以實現傳統材料中不存在的弛豫途徑，因此石墨烯中的載流子激發和衰減過程具有廣泛的意義。在這里，該文報道了以前未被觀察到的衰變途徑（熱等離子體激元發射）導致了石墨烯中費米能級依賴的中紅外發射。通過實驗觀察了費米能級依賴輻射的非熱貢獻，即通過超快光學激發實現的石墨烯光轉化了載流子分布產生熱等離子體發射的實驗證明。計算結果表明，在中紅外光譜范圍內，所報道的等離激元發射過程可能比普朗克發射機制亮幾個數量級。使用金納米盤促進散射和局部等離激元激發以及與偏振有關的激發測量，都為明亮的熱等離激元發射提供了進一步的證據。這些發現為未來超快超亮石墨烯發射過程和中紅外光源應用的研究奠定了基礎。
Fig. 1 石墨烯中的載流子弛豫過程和實驗配置。
Fig. 2 平面石墨烯中費米能級的發射光譜。
Fig. 3 非平衡石墨烯等離子體激元色散和自發等離子體激元發射光譜。
Fig. 4 石墨烯納米帶陣列的費米能級相關發射光譜。
Fig. 5 石墨烯上的金納米鍵增強亮熱等離子體的發射效率。
相關研究成果于2021年由美國加州理工學院Harry A. Atwater課題組，發表在Nature Materials（https://doi.org/10.1038/s41563-021-00935-2）上。原文：Mid-infrared radiative emission from bright hot plasmons in graphene。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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