铋中光驱动三维狄拉克电子的反常霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2023-01-18 v1 材料科学
摘要
激光技术的最新进展为通过强相干光操控量子材料功能开辟了道路。在此，我们研究了当光子能量位于狄拉克能带内时，由圆偏振光（CPL）驱动的三维（3D）狄拉克电子。作为该设置的实验实现，我们用中红外 CPL 照射元素铋的薄膜样品，铋是一种众所周知的承载 3D 狄拉克电子的半金属。我们通过太赫兹法拉第旋转成功观察到了反常霍尔效应（AHE）的出现，该效应既依赖于泵浦螺旋性又是瞬时的。我们将我们的实验结果与 Floquet 理论的结果进行了比较，Floquet 理论是分析由相干光驱动的电子能带结构的强大框架。单光子共振位置附近的能带结构对 AHE 的贡献表现出与我们实验结果一致的场强依赖性。我们作为模型计算基础的有效哈密顿量也表明，由于 CPL 诱导的占据态与非占据态 3D 狄拉克能带之间的杂化，出现了一对“双外尔点”。我们的发现为非线性拓扑光学中材料特性的超快控制提供了启示。
引用
@article{arxiv.2301.06072,
title = {Anomalous Hall effect of light-driven three-dimensional Dirac electrons in bismuth},
author = {Yoshua Hirai and Naotaka Yoshikawa and Masashi Kawaguchi and Masamitsu Hayashi and Shun Okumura and Takashi Oka and Ryo Shimano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.06072},
year = {2023}
}
备注
27 pages, 8 figures