Hyperbolic phonon-plasmon polaritons in a hBN-graphene van der Waals structure

石墨烯 极化子 声子 范德瓦尔斯力 等离子体子 凝聚态物理 表面等离子体激元 材料科学 物理 量子力学 表面等离子体子 分子
作者
Yu. V. Bludov,D. A. Bahamon,N. M. R. Peres,Christiano J. S. de Matos
出处
期刊:Journal of The Optical Society of America B-optical Physics [Optica Publishing Group]
卷期号:41 (3): 626-626
标识
DOI:10.1364/josab.514255
摘要

In this paper a thorough theoretical study of a new class of collective excitations, dubbed hyperbolic surface phonon plasmon polaritons, is performed. This new type of light-matter excitations are shown to have unique properties that allows to explore them both as the basis of ultra-sensitive devices to the dielectric nature of its surroundings. The system is a van der Waals heterostructure -- a layered metamaterial, composed of different 2D materials in direct contact one with another, namely graphene ribbons and hexagonal boron nitride slabs of nanometric size. In the paper we discuss the spectrum of these new class of excitations, the associated electromagnetic fields, the sensitivity to the dielectric function of its surroundings, and the absorption spectrum. All this is accomplished using an analytical model that considerably diminishes the computational burden, as well as elucidates the underling physical mechanism of the excitations supported by the device.
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