CC BY
0Обнаружение новой двумерной плазменной моды в разрезном кольцевом
резонаторе
А.С.Казаков,1,2* И.В.Андреев/ В.М.Муравьев,1 И.В.КукушкиН
1ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика
Осипьяна, д.2
2Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), 141700 Долгопрудный, Россия
*e-mail: askazakov@physics. msu. ru
В настоящее время особый интерес к исследованию плазменных резонансов в двумерных электронных системах (ДЭС) обусловлен интенсивным развитием науки об искусственно синтезируемых метаматериалах и их двумерных аналогах -метаповерхностях - позволяющих на этапе проектирования заложить в материал требуемый электромагнитный отклик. Практически важной задачей является разработка метаматериала, позволяющего достичь контролируемого сдвига фазы проходящей электромагнитной волны в широких пределах - от 0 до 2п, что может быть обеспечено за счет наложения двух резонансов различной природы - электродипольного и магнитодипольного - естественно возникающих, например, в структуре разрезного кольцевого резонатора [1]. В текущей работе исследованы двумерные плазменные возбуждения в планарных мезаструктурах, имеющих форму разрезного кольцевого резонатора с различными геометрическими параметрами.
Исследуемые образцы представляли из себя гетероструктуры на основе квантовой ямы GaAs/AlGaAs. Концентрация высоко подвижных носителей заряда в ДЭС при T = 4,2 К составляла порядка n = 2-1011 см-2. Мезаструктуры в форме разрезного кольцевого резонатора и симметричного кольца с различными геометрическими параметрами были изготовлены посредством фотолитографии с последующим химическим травлением. Плазменные резонансы в ДЭС возбуждались электромагнитным излучением с частотой до 90 ГГц, подводимым по коаксиальной согласованной линии. Регистрация плазменных возбуждений производилась посредством оптической методики, основанной на высокой чувствительности спектра рекомбинантной фотолюминесценции ДЭС к микроволновому разогреву [2].
Спектральный состав плазменных возбуждений в разрезном кольцевом резонаторе отличается от набора плазменных мод в кольцевой симметричной структуре наличием дополнительного, низкочастотного по отношению к фундаментальной моде, плазменного резонанса. Непосредственная связь дополнительной плазменной моды и нарушения симметрии в структуре разрезного кольцевого резонатора подтверждается подавлением указанной моды в условиях продольной поляризации электрического поля падающей электромагнитной волны по отношению к разрезу. Кроме того, показано, что положение дополнительного резонанса обратным корневым образом зависит от продольного размера щели в разрезном кольцевом резонаторе. Полученные экспериментальные результаты хорошо описываются в рамках модели эквивалентной электрической схемы, состоящей из сосредоточенных элементов, а также согласуются с численными расчетами.
Литература
[1] Pendry J. B. et al. IEEE transactions on microwave theory and techniques, 47 (11), 2075 (1999).
[2] Muravev V. M. et al. Physical Review B, 93 (4), 041110 (2016).
