Новые одночастичные и коллективные эффекты в низкоразмерных электронных системах / Муравьев В.М., Гусихин П.А., Андреев И.В., Кукушкин И.В.

Задача распространения электромагнитных волн вдоль металлического провода была решенаболее 100 лет тому назад Зоммерфельдом [1]. В его работах было показано, что электромагнитнаяволна вдоль провода распространяется со скоростью света. Именно посредством этих плазмонполяритонных волн переменный сигнал передается вдоль современных линий электропередач.В настоящих экспериментах было обнаружено, что если металлический затвор поместитьрядом с двумерной электронной системой, то в этой гибридной системе возникает новое семействоплазменных возбуждений [2, 3]. Показано, что новые плазменные волны распространяются вдольметаллической полоски и не имеют потенциальных узлов в перпендикулярном направлении.Установлено, что новые плазменные волны обладают уникальной дисперсией, отличающейся отслучая 2Д плазмонов как в системе с бесконечным экранирующим затвором, так и в системе беззатвора߱௣ ൌ ටଶ௡ೄ ௘మ ௛௠∗ఌ ఌబ௤ௐ (ݍ ≫ ܹ1),где q – волновой вектор вдоль полоски затвора с шириной W, nS – двумерная электроннаяконцентрация, h – расстояние от ДЭС до затвора, m* и e – эффективная масса и заряд носителейзаряда. В экспериментах было обнаружено, что открытая плазменная мода имеет особый характергибридизации со световыми волнами. Образующаяся при этом плазмон-поляритонная волна обладаетаномально малым затуханием.Проведено экспериментальное исследование спектров поглощения «светлых» и «тёмных»двумерных плазменных возбуждений при малых волновых векторах, когда начинают проявлятьсяэффекты запаздывания (гибридизация со светом) [4]. Впервые обнаружено проявление эффектовзапаздывания для «тёмных» плазменных возбуждений. Показано, что при измерениях на одном и томже образце - гибридизация этих возбуждений со светом многократно меньше, чем гибридизациядипольно активных 2Д плазмонов. Для возбуждения «тёмных» плазменных колебаний примененауникальная ближнеполевая методика [5].Обнаружено, что кроме нетривиальных плазменных возбуждений в двумерной электроннойсистеме с близким металлическим электродом также наблюдаются новые одночастичные эффекты.Одним из них является открытие нового одночастичного циклотронного резонанса, по физическимсвойствам напоминающего резонанс Азбеля-Канера в металлах [6]. Уникальность этого открытиясостоит в том, что в эксперименте удается одновременно наблюдать и исследовать какодночастичный циклотронный резонанс Азбеля-Канера, так и коллективный циклотронныймагнитоплазменный резонанс. Главными физическими свойствами резонанса Азбеля-Канера являетсяотсутствие деполяризационного плазменного сдвига, локализация его вблизи края возбуждающегометаллического электрода, а также наблюдение целочисленных гармоник резонанса.