[3분논문] 제11회 - 그래핀 플라즈몬의 파장 조율

황용섭의 3분논문 제11회입니다.

총시간은 5분 38초입니다.

재미있게 논문 보면서 들어보세요.

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# 논문표지

# 간단한 정보

글쓴이: Z. Fei, A. S. Rodin, G. O. Andreev, W. Bao, A. S. McLeod, M. Wagner,

            L. M. Zhang, Z. Zhao, M. Thiemens, G. Dominguez, M. M. Fogler,

            A. H. Castro Neto, C. N. Lau, F. Keilmann & D. N. Basov

제목: Gate-tuning of graphene plasmons revealed by infrared nano-imaging

학술지: Nature

발행년월: 2012년 7월

이어가기: http://dx.doi.org/10.1038/nature11253

# 용어

- scattering-type SNOM: 산란형 스캐닝 근접장 광현미경. 일반적인 SNOM은 뾰족한 바늘 끝에 뚫린 작은 구멍을 통해 바늘을 타고 들어오는 빛의 세기를 측정하지만, 산란형 SNOM은 밖으로 산란되어 나오는 빛의 세기를 측정한다.

- graphene: 그래핀. 단층으로 이루어진 흑연.

# 발췌

1. 

We have succeeded in altering both the amplitude and the wavelength of these plasmons by varying the gate voltage.

2. 

Infrared nano-imaging experiments reported here have established graphene/SiO2/Si structures as a potent plasmonic medium that enables voltage control of both the wavelength and the amplitude of the plasmons. 

# 그림

Figure 1: Infrared nano-imaging experiment and results.

a, Diagram of an infrared nano-imaging experiment at the surface of graphene (G) on SiO₂. Green and blue arrows display the directions of incident and back-scattered light, respectively. Concentric red circles illustrate plasmon waves launched by the illuminated tip. b–e, Images of infrared amplitude s (ω = 892 cm⁻¹) defined in the text taken at zero gate voltage. These images show a characteristic interference pattern close to graphene edges (blue dashed lines) and defects (green dashed lines and green dot), and at the boundary between single (G) and bilayer (BG) graphene (white dashed line). Additional features marked with arrows in e are analysed in refs 27 and 30. Locations of boundaries and defects were determined from AFM topography taken simultaneously with the near-field data. Scale bars, 100 nm. All data were acquired at ambient conditions.

Figure 3: Electrostatically tunable plasmons in back-gated graphene.

a, Line profiles of s(ω) perpendicular to the graphene edge at various gate voltages, V_g. Inset, our gate bias set-up. Both the metalized tip and graphene are at ground (GND) potential. b, Gate-dependent plasmon wavelength λ_p. Inset, σ₁ and σ₂ of graphene at various gate voltages, estimated from λ_p and γ_p, as described in the text. These conductivity data show directly that the infrared response of graphene is predominantly reactive, σ₂    σ₁, thus fulfilling an essential precondition for excitation of plasmons.

# 결론

그래핀에 생기는 플라즈몬의 파장을 산란형 SNOM을 이용해서 측정하고, 거기에 전압을 걸어주어 파장이 바뀌는 것을 확인하였다. 그래핀을 플라즈몬 소자의 재료로 사용하는 데 매우 획기적인 결과라고 생각한다. 게다가 전압으로 파장을 바꾸어줄 수 있으니 얼마나 놀라운가. 멋지구나.

# 같이 읽을 논문

네이처 같은 호에 비슷한 내용으로 다른 연구단에서 발표한 논문이 있다. 함께 읽어보면 좋겠다.

글쓴이: Jianing Chen, Michela Badioli, Pablo Alonso-González, Sukosin Thongrattanasiri, Florian Huth, 

Johann Osmond, Marko Spasenović, Alba Centeno, Amaia Pesquera, Philippe Godignon,

Amaia Zurutuza Elorza, Nicolas Camara, F. Javier García de Abajo, Rainer Hillenbrand & Frank H. L. Koppens

제목: Optical nano-imaging of gate-tunable graphene plasmons

학술지: Nature 

발행년월: 2012년 7월

이어가기: http://dx.doi.org/10.1038/nature11254

끝. 

2012년 7월 29일