美国加州理工学院Harry A. Atwater课题组--石墨烯中明亮热等离子体的中红外辐射

由于无间隙Dirac电子能带结构可以实现传统材料中不存在的弛豫途径，因此石墨烯中的载流子激发和衰减过程具有广泛的意义。在这里，该文报道了以前未被观察到的衰变途径（热等离子体激元发射）导致了石墨烯中费米能级依赖的中红外发射。通过实验观察了费米能级依赖辐射的非热贡献，即通过超快光学激发实现的石墨烯光转化了载流子分布产生热等离子体发射的实验证明。计算结果表明，在中红外光谱范围内，所报道的等离激元发射过程可能比普朗克发射机制亮几个数量级。使用金纳米盘促进散射和局部等离激元激发以及与偏振有关的激发测量，都为明亮的热等离激元发射提供了进一步的证据。这些发现为未来超快超亮石墨烯发射过程和中红外光源应用的研究奠定了基础。

Fig. 1 石墨烯中的载流子弛豫过程和实验配置。

Fig. 2 平面石墨烯中费米能级的发射光谱。

Fig. 3 非平衡石墨烯等离子体激元色散和自发等离子体激元发射光谱。

Fig. 4 石墨烯纳米带阵列的费米能级相关发射光谱。

Fig. 5 石墨烯上的金纳米键增强亮热等离子体的发射效率。

相关研究成果于2021年由美国加州理工学院Harry A. Atwater课题组，发表在Nature Materials（https://doi.org/10.1038/s41563-021-00935-2）上。原文：Mid-infrared radiative emission from bright hot plasmons in graphene。