Magnetotransport-Phänomene in Terahertz- und DC-getriebenen Dirac-Fermion-Systemen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Zyklotronresonanz (CR) ist eines der grundlegendsten und am besten untersuchten Phänomene in der Magnetooptik. Unsere Studien zeigen, dass die Nahfeldverstärkung des elektromagnetischen Feldes im Terahertz-Frequenzbereich riesige Photoresistenzsignale von zweidimensionalen Elektronensystemen (2DES) bei Obertönen der CR induzieren kann, die durch die nichtlokale dynamische Reaktion der Elektronen auf die kurzwelligen Komponenten des Nahfeldes angetrieben werden. Die resultierenden nichtlokalen plasmonischen Bernstein-Moden weisen spektrale Lücken und eine verschwindende Gruppengeschwindigkeit auf, was zu riesigen, stark asymmetrischen Merkmalen in der Transport-Photoresponse bei den Obertönen des CR führt. Während die Nahfeldverstärkung routinemäßig durch die nahegelegenen Metallteile von ausreichend kleiner Größe induziert werden kann, zeigen unsere weiteren Studien, dass sogar gleichmäßige und großflächige 2DES von hoher Qualität unter der kontinuierlichen THz- Beleuchtung mit ebenen Wellen anomale Eigenschaften aufweisen können, die nicht durch die Standardmodelle der Licht-Materie-Wechselwirkung erfasst werden. Insbesondere haben wir festgestellt, dass die durch die Drude-CR-Absorption induzierte resonante Elektronenerwärmung bei niedrigen Temperaturen völlig unempfindlich gegenüber der Richtung der zirkularen Polarisation der ankommenden THz-Welle ist. Zukünftige Studien sollten klären, ob diese Helizitätsanomalien durch eine starke Ungleichmäßigkeit des Streupotenzials und der damit verbundenen Elektronenströme in 2DES verursacht werden, wodurch ein heizungsunempfindliches Nahfeld entsteht, oder ob sie eher durch externe Faktoren, wie die THz- Nahfeldbeugung an lokalen geladenen Dipolen in der dielektrischen Matrix, die 2DES umgibt, verursacht werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Strong Interminivalley Scattering in Twisted Bilayer Graphene Revealed by High-Temperature Magneto-Oscillations. Physical Review Letters, 127(5).
Phinney, I. Y.; Bandurin, D. A.; Collignon, C.; Dmitriev, I. A.; Taniguchi, T.; Watanabe, K. & Jarillo-Herrero, P.
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Circular polarization immunity of the cyclotron resonance photoconductivity in two-dimensional electron systems. Physical Review B, 106(16).
Mönch, E.; Euringer, P.; Hüttner, G.-M.; Dmitriev, I. A.; Schuh, D.; Marocko, M.; Eroms, J.; Bougeard, D.; Weiss, D. & Ganichev, S. D.
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Cyclotron resonance overtones and near-field magnetoabsorption via terahertz Bernstein modes in graphene. Nature Physics, 18(4), 462-467.
Bandurin, D. A.; Mönch, E.; Kapralov, K.; Phinney, I. Y.; Lindner, K.; Liu, S.; Edgar, J. H.; Dmitriev, I. A.; Jarillo-Herrero, P.; Svintsov, D. & Ganichev, S. D.
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Demonstration of high sensitivity of microwave-induced resistance oscillations to circular polarization. Physical Review B, 106(16).
Savchenko, M. L.; Shuvaev, A.; Dmitriev, I. A.; Ganichev, S. D.; Kvon, Z. D. & Pimenov, A.
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Infrared photoresistance as a sensitive probe of electronic transport in twisted bilayer graphene. 2D Materials, 10(1), 015005.
Hubmann, S.; Di Battista, G.; Dmitriev, I. A.; Watanabe, K.; Taniguchi, T.; Efetov, D. K. & Ganichev, S. D.
