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Enhanced and tunable surface plasmons in two-dimensionalTi3C2stacks: Electronic structure versus boundary effects

材料科学 等离子体子 表面等离子体子 光谱学 能量(信号处理) 电介质 纳米 从头算 分子物理学 原子物理学 分析化学(期刊) 物理 光电子学 化学 复合材料 量子力学 色谱法
作者
Vincent Mauchamp,Matthieu Bugnet,Edson P. Bellido,G. A. Botton,Philippe Moreau,D. Magne,Michael Naguib,Thierry Cabioc’h,Michel W. Barsoum
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:89 (23) 被引量:130
标识
DOI:10.1103/physrevb.89.235428
摘要

The dielectric response of two-dimensional (2D) ${\mathrm{Ti}}_{3}{\mathrm{C}}_{2}$ stacked sheets was investigated by high-resolution transmission electron energy-loss spectroscopy and ab initio calculations in the 0.2--30-eV energy range. Intense surface plasmons (SPs), evidenced at the nanometer scale at energies as low as 0.3 eV, are shown to be the dominant screening process up to at least 45-nm-thick stacks. This domination results from a combination of efficient free-electron dynamics, begrenzungs effect, and reduced interband damping. It is shown that, in principle, the SPs energies can be tuned in the mid-infrared, from 0.2 to 0.7 eV, by controlling the sheets' functionalization and/or thickness. This point evidences a new attribute of this new class of 2D materials.
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