通过虚拟多带跃迁增强位移电流

寻找具有显著位移电流的材料有望设计出超越传统太阳能电池的基于位移电流的光伏器件。然而，控制位移电流响应的众多因素给设计展示大位移电流的器件带来了重大挑战。本文提出了一种通用设计原理，利用轨道间杂化激发具有多个平带的材料中的虚拟多带跃迁，以实现增强的位移电流响应。我们进一步将该设计原理与通过量子几何形式表达的Wannier函数扩展最大化明确联系起来。我们使用一维堆叠Rice-Mele模型证明了该设计的可行性。然后，我们考虑了一个具体的材料实现——交替角度扭转多层石墨烯（TMG）——这是实验上实现这种效应的天然平台。我们为每种多层石墨烯确定了一组新的扭转角，在这些角度下通过虚拟跃迁使位移电流响应最大化，并强调了TMG作为在太赫兹频率下实现增强位移电流响应的有前景材料的重要性。我们提出的机制也适用于其他二维系统，并可作为设计具有增强位移电流响应的多带系统的指导原则。