多外尔半金属中的集体模式

我们研究了具有各向异性能带色散（即$E\sim \sqrt{ k_{\parallel}^{2J} + k_z^2}$，其中$k_{\parallel}$和$k_z$为波矢，$J$为正整数）的三维(3D)无隙多外尔半金属中的集体模式。为比较，我们也考虑了具有各向同性能带色散（即$E\sim k^J$）的无隙半金属。我们解析计算了结合带间跃迁和载流子手性性质的长波等离子体频率。对于各向同性和各向异性情况，我们发现带间跃迁和手性导致等离子体频率的去极化移动。对于各向同性抛物带色散（即$N=2$，$E\sim k^2$），长波等离子体频率在所有载流子密度下都位于单粒子激发区之外，因此等离激元不会通过朗道阻尼衰减。对于高阶能带色散（$N \ge 3$），长波等离激元在临界密度以下经历阻尼。对于具有各向异性色散的系统，沿非线性能散方向的长波等离子体频率的密度依赖性行为类似于各向同性线性能带模型（$N=1$），而沿线性能散方向的行为类似于各向同性非线性能带模型（$N \ge 2$）。由于手性诱导的去极化移动，沿两个方向的等离激元在较宽密度范围内保持无阻尼。我们的结果全面描绘了能带色散和手性如何影响具有任意能带色散的3D无隙手性系统中的等离激元行为。