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【24h】

Intrinsic plasmons in two-dimensional Dirac materials

机译：二维Dirac材料中的本征等离子体

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We consider theoretically, using the random phase approximation (RPA), low-energy intrinsic plasmons for two-dimensional (2D) systems obeying Dirac-like linear chiral dispersion with the chemical potential set precisely at the charge neutral Dirac point. The "intrinsic Dirac plasmon" energy has the characteristic q~(1/2) dispersion in the 2D wave vector q, but vanishes as T~(1/2) in temperature for both monolayer and bilayer graphene. The intrinsic plasmon becomes overdamped for a fixed q as T→ 0 since the level broadening (i.e., the decay of the plasmon into electron-hole pairs due to Landau damping) increases as l/T~(1/2) as temperature decreases, however, the plasmon mode remains well defined at any fixed T (no matter how small) as q →0. We find the intrinsic plasmon to be well defined as long as q < (k_BT)/(e~2). We give analytical results for low and high temperatures, and numerical RPA results for arbitrary temperatures, and consider both single- and double-layer intrinsic Dirac plasmons. We provide extensive comparison and contrast between intrinsic and extrinsic graphene plasmons, and critically discuss the prospects for experimentally observing intrinsic Dirac point graphene plasmons.
机译：我们从理论上考虑，使用随机相位近似（RPA），针对二维（2D）系统的低能量本征等离子体激元，应遵循Dirac式线性手性分散体，并将化学势精确设置在电荷中性Dirac点上。 “固有狄拉克等离子体激元”能量在二维波矢量q中具有特征q〜（1/2）的色散，但对于单层和双层石墨烯，其温度在温度下均变为T〜（1/2）。对于固定的q，当T→0时，本征等离激元变得过阻尼，因为随着温度降低，能级展宽（即由于Landau阻尼引起的等离激元向电子-空穴对的衰减）随着l / T〜（1/2）的增加而增加，但是，在任何固定的T（无论多么小）上，只要q→0，等离子激元模式都保持良好的定义。只要q <（k_BT）/（e〜2），我们就可以很好地定义本征等离子体激元。我们给出了低温和高温的分析结果，以及任意温度下的RPA数值结果，并考虑了单层和双层本征Dirac等离子体激元。我们提供本征和非本征石墨烯等离子体激元之间的广泛比较和对比，并严格讨论实验观察本征D​​irac点石墨烯等离子体激元的前景。

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