Семинар НУГ: «Плазмоны в графене в гидродинамическом режиме транспорта»
23 октября 2019 г. в 15:30 в аудитории КМП ИФТТ РАН состоится очередной семинар научно-учебной группы. С докладом «Плазмоны в графене в гидродинамическом режиме транспорта» выступит старший научный сотрудник, заведующий лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов МФТИ Дмитрий Свинцов.
Гидродинамическое описание транспорта в полупроводниках долгое время считалось наиболее упрощенным и упускающим многие важные эффекты. Недавно, однако, пришло осознание того, что гидродинамическое описание оказывается точным, если частота электрон - электронных столкновений превышает частоту рассеяния на примесях, фононах и границах образца [1,2]. Электроны в таком гидродинамическом режиме транспорта ведут себя подобно вязкой жидкости, течение которой подчиняется уравнениям Навье - Стокса.
В докладе будет теоретически рассмотрено влияние электрон - электронных столкновений на распространение и механизмы возбуждения плазмонов в графене в широком диапазоне частот, от гидродинамического к баллистическому режиму. Будет показано, что в зависимости от частоты и волнового вектора, электрон - электронные столкновения могут как усиливать, так и ослаблять затухание волн [3]. Сильные столкновения бездиссипативным образом перенормируют скорость волн, и в гидродинамическом режиме она может оказаться ниже скорости Ферми. Это дает возможность возбуждения плазмонов постоянным током по Черенковскому механизму [4]. Также будет теоретически продемонстрирована возможность возбуждения плазмонов коллимированным электронным пучком [5]. Механизм возбуждения связан с передачей импульса от частиц к волне посредством вязкого трения.
[1]R. K. Kumar, D. Bandurin, F. Pellegrino, Y. Cao, A. Principi, H. Guo, G. Auton, M. B. Shalom, L. A. Ponomarenko, G. Falkovich, et al., Nature Physics 13, 1182 (2017).
[2] D. A. Bandurin, I. Torre, R. K. Kumar, M. Ben Shalom, A. Tomadin, A. Principi, G. H. Auton, E. Khestanova, K. S. Novoselov, I. V. Grigorieva, L. A. Ponomarenko, A. K. Geim, and M. Polini, Science 351, 1055 (2016).
[3] D. Svintsov "Hydrodynamic-to-ballistic crossover in Dirac materials", Physical Review B: Rapid Communications 97, 121405(R) (2018)
[4] D. Svintsov "Fate of electron beam in graphene: Coulomb relaxation or plasma instability?" arXiv:1910.01190
[5] D. Svintsov "Emission of plasmons by drifting Dirac electrons: where hydrodynamics matters"