Магнитоплазменные возбуждения и эффект перенормировки скорости электронов и дырок в подвешенном графене, исследованные методом неупругого рассеяния света

Методом неупругого рассеяния света впервые исследованы свойства плазменных и магнитоплазменных возбуждений в свободно подвешенном графене. Помимо одночастичных возбуждений, связанных с переходами между пустыми уровнями Ландау электронов и дырок, впервые обнаружены коллективные плазменные и магнитоплазменные возбуждения в системе электронов (и дырок) различной плотности. Показано, что в пределе больших факторов заполнения происходит гибридизация плазменных и циклотронных мод, отвечающая закону Кона, что позволяет прямым способом измерять плазменную и циклотронную энергии. Из зависимости циклотронной энергии от магнитного поля в подвешенном графене исследовано изменение скорости электронов и дырок от их концентрации. Обнаружен эффект сильной перенормировки дисперсии электронов и дырок, заключающийся в увеличении скорости (на $40$–$50\%$) при уменьшении концентрации носителей заряда вплоть до $10^{11}\,$см$^{-2}$. В подвешенном графене, а также в графене, лежащем на поверхности двуокиси кремния, измерены зависимости ширины магнитоплазменных резонансов от концентрации носителей заряда и показано, что минимальные ширины резонансов составляют $3.5$ и $14.8$ мэВ, соответственно.