单层拓扑绝缘体 WTe2 中可电切换的贝里曲率偶极子
介观与纳米尺度物理
2018-07-04 v1
摘要
近期单层 WTe 中量子自旋霍尔 (QSH) 态的实验证据，桥接了凝聚态物理中两个最活跃的领域：二维材料与拓扑物理。这种二维拓扑晶体还表现出非常规自旋矩与栅极可调超导性。尽管 QSH 的实现已证明单层 WTe 电子波函数的非平凡拓扑，波函数的几何性质（如贝里曲率）仍未被研究。另一方面，人们日益认识到贝里曲率在凝聚态物理的多个领域中起重要作用，包括非互易电子输运、对映选择性光学响应、手性极化子甚至非常规超导。在此，我们利用中红外光电显微镜研究单层 WTe 中的贝里曲率。通过光学激发电子跨越反转的 QSH 能隙，我们即使在正入射下也观察到面内圆光电流。施加面外位移场进一步系统地控制光电流的方向与大小。我们观测到的光电流揭示了一种源于反转能隙边缘附近非平凡波函数的新型贝里曲率偶极子。这些先前未实现的贝里曲率偶极子与强电场效应，由单层 WTe 的反转能带结构与倾斜晶格所独特实现。这种可电切换的贝里曲率偶极子为观测广泛的量子几何现象打开了大门，例如量子非线性霍尔、轨道 Edelstein 与手性极化子效应。
引用
@article{arxiv.1807.01259,
title = {Electrically switchable Berry curvature dipole in the monolayer topological insulator WTe2},
author = {Su-Yang Xu and Qiong Ma and Huitao Shen and Valla Fatemi and Sanfeng Wu and Tay-Rong Chang and Guoqing Chang and Andres M. Mier Valdivia and Ching-Kit Chan and Quinn D. Gibson and Jiadong Zhou and Zheng Liu and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Hsin Lin and Robert J. Cava and Liang Fu and Nuh Gedik and Pablo Jarillo-Herrero},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.01259},
year = {2018}
}
备注
Originally submitted version, main text combined with part of the SI