КОНДЕНСИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ

Электромагнитное увлечение носителей заряда в двумерной системе с полубесконечным затвором посредством экранированных плазмонов

И. М. Моисеенко, Д. А. Свинцов, Ж. А. Девизорова

Центр фотоники и двумерных материалов, Московский физико-технический институт, 141700 Долгопрудный, Россия

Аннотация: Генерация фототока посредством эффекта фотонного увлечения обеспечивает очень быстрое детектирование излучения со временем отклика, ограниченным релаксацией импульса. В то же время, фотонное увлечение в объемных однородных образцах мало из-за малого импульса фотонов. Мы показываем, что край металлического затвора, расположенный над двумерной электронной системой, создает сильно неоднородное электромагнитное поле, которое усиливает эффект увлечения. Мы изучаем фотонапряжение, вызванное эффектом фотонного увлечения, используя точное решение задачи дифракции для двумерной системы с полубесконечным металлическим затвором. Мы показываем, что единственными нетривиальными безразмерными параметрами, определяющими эффективность фотонного увлечения, являются проводимость двумерной системы, нормированная на импеданс свободного пространства $\eta$, и расстояние между затвором и двумерной электронной системой, нормированное на длину волны падающего излучения $d/\lambda_0$. Для падающей волны, поляризованной перпендикулярно краю затвора, чувствительность максимальна для индуктивной двумерной проводимости с ${\rm Im}\,\eta \sim 1$ и ${\rm Re}\,\eta \ll 1$ и становится очень малой в случае емкостной проводимости двумерной системы. Электромагнитная пондеромоторная сила толкает носители заряда под затвор при произвольной двумерной проводимости, причем направление силы противоположно направлению силы при торцевом контакте металл-двумерная система. Эти закономерности объясняются доминирующей ролью экранированных двумерных плазмонов в формировании фотонапряжения.

Поступила в редакцию: 20.10.2025
Исправленный вариант: 20.10.2025
Принята в печать: 23.10.2025

DOI: 10.7868/S3034576625120056