スピン偏極量子プラズマ-真空界面における静電表面プラズマ波の伝播特性

要旨 この研究は、スピン偏極量子プラズマの枠組み内での静電表面プラズマ波の特性を探求します。スピン偏極量子流体力学モデルを利用し、フェルミ圧およびボームポテンシャルなどの重要な要素を組み込むことで、プラズマ-真空界面における表面プラズマ波を支配する分散関係を導出します。流体力学モデルのフーリエ分解を通じて、小振幅条件下での表面プラズモンの挙動を示す分散関係を確立します。量子効果、すなわち縮退圧およびボームポテンシャルが考慮され、スピン偏極効果に特に注意が払われ、スピンアップおよびスピンダウンの電子が異なる種として扱われます。その結果得られる分散関係は、スピンの一致の程度に関わらず、ボームポテンシャルが大波数の限界で位相速度を大幅に変化させることを示しています。量子プラズマにおけるスピン不一致の増加は、プラズモンカップリングパラメータの固定値に対して表面モードの位相速度を減少させることにつながります。我々の発見は、グラフェンベースのプラズモニックシステムに関連し、Gao et al. (2013)およびGuo et al. (2019)によって報告された観察結果と一致します。