JETP Letters: issues online

Электромагнитное поглощение большинством двумерных электронных систем обычно значительно ниже единицы, что препятствует как их практическим применениям в фотодетектировании, так и фундаментальным исследованиям их оптических свойств. Здесь мы показываем, что периодическая структура, состоящая из узких участков двумерной системы, соединенных с широкими идеально проводящими металлическими контактами, обеспечивает высокое поглощение. Оно достигает 50 % при условии, что фактор заполнения двумерной системой f равен ее безразмерной проводимости η=σ Z₀/2, где Z₀ - импеданс свободного пространства. Поглощение дополнительно увеличивается до 100 %, если периодическая структура размещена над идеально проводящим электромагнитным отражателем, и при условии f=2η. Удивительно, но оптимальное расстояние между двумерной системой и отражателем может быть значительно меньше четверти длины волны падающего излучения λ₀/4, которое считалось обычным условием усиления поглощения в оптике. Для малых факторов заполнения $f\ll1$ , больших диэлектрических проницаемостей подложки и периодов решетки, сравнимых с λ₀, оптимальное расстояние до отражателя стремится к нулю. Выше критических значений геометрических параметров решетки максимум поглощения перестает существовать. Критическое поведение проявляется как резонанс большой амплитуды в "грязной" двумерной системе с чисто вещественной проводимостью, в то время как увеличение времени релаксации импульса носителей понижает высоту резонанса. Такой резонанс имитирует плазмонный, но не требует высокой электронной подвижности.