由光共振带间跃迁产生的弗洛凯—外尔半金属

理论研究了在 II-V 族窄带隙半导体 Zn$_3$As$_2$ 上照射频率近乎与晶体带隙{\it 共振}的左旋圆偏振连续波激光（随时间逆时针旋转）所产生的弗洛凯—外尔半金属（FWSMs），其中激光频率设定为近乎与晶体的带隙共振。发现此类激光对晶体的激发诱导出两类性质完全不同的 FWSM 相。具体而言，相关的两对外尔点由归属于标记为 $J_z=\pm3/2$ 的价带和标记为 $J_z=\pm 1/2$ 的导带的弗洛凯边带之间的能带接触稳定形成，其中 $J_z$ 表示 $\Gamma$ 点总角动量量子数的 $z$ 分量，双符号对应。此处，由涉及 $J_z=3/2$ 和 $1/2$ 的上自旋弗洛凯边带构成的一个 FWSM 态在相关外尔点对附近呈现近乎二次的能带接触，而由涉及 $J_z=-3/2$ 和 $-1/2$ 的下自旋弗洛凯边带构成的另一个 FWSM 态呈现线性能带接触。进一步揭示，上自旋与下自旋边带均承载钉扎于各自外尔点对的非平凡二维表面态。两种表面态亦呈现不同的能量色散与物理性质。文中对上述发现的起源、FWSM 相的手性、拓扑序的改变、激光诱导磁性质等进行了更详细的讨论。