CC BY
0Плазменный отклик металлической "решётчатой" метаповерхности на
подложке
М.С.Соколова,1'2 К.Р.Джикирба,1*А.С.Астраханцева,1,2 И.В.Кукушкин,1
В.М.Муравьев 1
}ИФТТРАН им. Ю.А. Осипьяна, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика
Осипьяна, д.2
2Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), 141701, Долгопрудный, Институтский переулок, д.9
*е-тт1: йгЫЫтЪа. кг@рЬу81есЬ. ейи Плазменные возбуждения в двумерных системах изучаются более пятидесяти лет. Эти исследования привели к открытию множества новых фундаментальных физических результатов. Для современных полупроводниковых и слоистых материалов наблюдение двумерных плазмонов в частотном диапазоне до 500 ГГц ограничено областью криогенных температур. В настоящей работе мы демонстрируем, что двумерная металлическая решётка на кремниевой подложке при комнатной температуре выступает в качестве метаповерхности, пропускание и отражение которой имеет отклик аналогичный отклику эффективной ДЭС, связанному с возбуждением в ней поперечной электромагнитной плазменной моды.
Образцы представляли собой плоскопараллельные пластины, изготовленные из кремния с сопротивлением на квадрат более 30 кОм*см. На одной стороне чипа была напылена квадратная металлическая сетка с периодом а и шириной полосы Измерения спектров пропускания проводились на установке терагерцовой спектроскопии "Эпсилон". В качестве источника непрерывного терагерцового излучения использовались лампы обратной волны (ЛОВ) с диапазоном частот 50500 ГГц. Мощность излучения, прошедшего через образец, регистрировалась
пироэлектрическим детектором. Для подавления шумов падающее на образец электромагнитное излучение модулировалось оптико-
механическим модулятором с частотой 23 Гц. На рисунке разным цветом показаны спектры пропускания, измеренные для четырёх образцов с периодами сеток от 100 мкм до 300 мкм, с резонансами, отмеченными стрелками. По форме эти спектры очень похожи на спектры пропускания для реальных двумерных электронных систем. Мы провели численное моделирование пропускания, представленное на графике сплошными линиями. Видно, что экспериментальные результаты хорошо согласуются с численным расчетом, выполненном в пакете компьютерного моделирования НЕББ. Таким образом,
металлическая сетка на диэлектрической подложке имеет электромагнитный отклик, похожий на отклик реальной ДЭС. Качественно это можно объяснить тем, что металлические полосы, направленные вдоль поляризации падающего излучения, имитируют кинетическую индуктивность двумерной электронной системы. А полосы, перпендикулярные падающей поляризации, не оказывают заметного влияния на спектр пропускания.
О 100 200 ЭОО 400 500
Ргециепсу |0№>
