三维狄拉克等离子体激元助力实现新型纳米光电器件

本文摘要：据麦姆斯咨询报导，等离子体激元是指传统金属和半导体的电子量子化集体波动，仍然以来更有着人们对其在传感、慢电子学和太阳能电池技术中应用于的兴趣。等离子体激元也可不存在于被称作狄拉克（Dirac）材料的无法解释液体中。相比传统等离子体激元，狄拉克等离子体激元享有许多更胜一筹的优点，如更加慢的传播速度和频率可调性。 到目前为止，已在石墨烯等二维材料中找到了狄拉克等离子体激元。然而，二维等离子体激元对材料表面的缺失和污染物十分脆弱。

据麦姆斯咨询报导，等离子体激元是指传统金属和半导体的电子量子化集体波动，仍然以来更有着人们对其在传感、慢电子学和太阳能电池技术中应用于的兴趣。等离子体激元也可不存在于被称作狄拉克（Dirac）材料的无法解释液体中。相比传统等离子体激元，狄拉克等离子体激元享有许多更胜一筹的优点，如更加慢的传播速度和频率可调性。

到目前为止，已在石墨烯等二维材料中找到了狄拉克等离子体激元。然而，二维等离子体激元对材料表面的缺失和污染物十分脆弱。如今，意大利理工学院（ItalianInstituteofTechnology）石墨烯实验室的AntonioPolitano和同事们获取了二碲简化铂晶体（PtTe2）不存在三维狄拉克等离子体激元（3DDiracplasmons）的必要证据。

最近的研究指出，PtTe2是一种三维II型狄拉克半金属，也是量子液体，有时还被指出是“三维石墨烯”。研究小组根据高分辨率电子能量损失谱法（ElectronEnergyLossSpectroscopy）来密切相关这种材料的电子唤起，并通过与密度绿函理论（DensityFunctionalTheory）预测展开较为，从而说明这些数据。

分析通过II型狄拉克半金属的各向异性横锥形特征，说明了了电荷定粒子在能量带上中的集体运动。研究小组利用这些特征得出结论：这些定粒子就是三维狄拉克等离子体激元。

录：密度绿函理论是一种研究多电子体系电子结构的量子力学方法。密度绿函理论在物理和化学上都有普遍的应用于，尤其是用来研究分子和凝聚态的性质，是凝聚态物理计算出来材料学和计算出来化学领域最常用的方法之一。

这些三维等离子体激元的鲁棒性可被借以构建如光电探测器等基于等离子体激元的纳米器件。研究人员设想：凭借这种材料更容易切割成的特性，可利用厚PtTe2层建构纳米器件。此外，分析数据指出：等离子体激元可被大约为0.5eV的能量唤起，对应的波长大约为2.4μm。

该特性使利用近红外激光掌控等离子体激元的光电应用于沦为有可能。该研究于2018年8月22日公开发表于PhysicalReviewLetters杂志上。

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