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2025 article

Low-Loss Charge Transfer Plasmons in Graphene/α-RuCl3 Heterostructures Below 40 K

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Résumé fourni par la source

Charge transfer at material interfaces governs a wide range of physical properties, from electronic band structures to emergent collective excitations. In two-dimensional (2D) material heterostructures, charge transfer phenomena play important roles in enabling novel quantum phases, proximity effects, and tunable plasmonic responses. One representative charge transfer interface is formed between α-RuCl 3, a van der Waals material with high electron affinity, and graphene. Significant charge transfer across this interface induces the formation of charge-transfer plasmon polaritons (CPPs), hybrid excitations between light and charge oscillations. However, previous studies found that as the charge transfer process takes place, α-RuCl 3 becomes lossy, which limits the quality factor of CPPs. Here, we investigate CPPs down to 10 K using a home-built scattering-type scanning near-field optical microscope ( s -SNOM) optimized for low-temperature measurements. Our study reveals a dramatic suppression of plasmon loss channels below 40 K, contributing to a significant enhancement in the plasmonic quality factor. This reduction in loss is likely attributed to the blue shift of the correlation-induced Mott gap in α-RuCl 3 with decreasing temperature, along with the reduction of phonon scattering at low temperature. Our results highlight the potential of using s -SNOM and CPPs to study complex 2D interfaces and reveal correlated electron dynamics in the underlying material.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Contrôle bibliographique ouvert

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Titre Crossref
Low-Loss Charge Transfer Plasmons in Graphene/α-RuCl<sub>3</sub> Heterostructures Below 40 K
Date Crossref
06/06/2025
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude et ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Institutions déclarées

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Sujets associés

Graphene research and applications2D Materials and ApplicationsTransition Metal Oxide Nanomaterials

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