II 型 Weyl 锥的 Berry 曲率增强非线性光电流响应
材料科学
2019-03-25 v3
摘要
拓扑效应在块体材料中于环境条件下的实验显现，尤其是具有实际应用的那些，已引发巨大研究兴趣。近期 Weyl 半金属的发现为此类努力提供了理想材料平台。Weyl 半金属中的 Berry 曲率在 Weyl 节点处变为奇异，在 k 空间中产生有效磁单极子。一对 Weyl 节点带有符号相反的量子化有效磁荷，因而具有相反手性。尽管 Weyl 点相关特征如手性异常与非闭合表面 Fermi 弧已通过输运与 ARPES 测量被探测到，Weyl 节点有效 k 空间单极子的直接实验证据迄今仍缺失。本工作中，II 型 Weyl 半金属 TaIrTe4 中奇异拓扑的特征在其光响应中被揭示，并显示与 Berry 曲率发散直接相关。由于 Weyl 节点处 Berry 曲率的发散，TaIrTe4 在无偏置场效应晶体管中以 4-m 激发在室温下展现出源于三阶非线性光学响应的异常大光响应度 130.2 mA/W。该室温中红外响应度接近低温下商用 HgCdTe 探测器的性能，使 II 型 Weyl 半金属 TaIrTe4 在光传感与太阳能收集方面具实际重要性。此外，发现 Weyl 锥处的高位移光电流响应增强了来自相反手性 Weyl 锥的圆偏振电流响应，这为除光螺旋性外通过面内直流电场研究并控制 Weyl 费米子的手性极化开辟了新实验可能。
引用
@article{arxiv.1806.08508,
title = {Berry Curvature Enhanced Nonlinear Photogalvanic Response of Type-II Weyl Cone},
author = {Junchao Ma and Qiangqiang Gu and Yinan Liu and Jiawei Lai and Yu Peng and Xiao Zhuo and Zheng Liu and Jian-Hao Chen and Ji Feng and Dong Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.08508},
year = {2019}
}
备注
Nature Materials (2019)