手性拓扑半金属 RhSi 中的巨型电光效应

我们研究了手性拓扑半金属 RhSi 的线性电光效应，其特征是在能量空间分离的高简并手性费米子。我们发现，一般二阶电导率 $\sigma^{(2)}_{xyz}(\omega=\omega_{1}+\omega_{2};\omega_{1},\omega_{2})$ 包含一个实对称分量和一个虚反对称分量，它们分别来自频率为 $\omega$ 的带间位移和带内注入电流。手性费米子的高电子速度和非平凡能带拓扑显著增强了 $\sigma^{(2)}_{xyz}$，并改变了光波的相速度。我们还预测，手性晶体 RhSi 在光子能量为 0.01 eV 和 1.1 eV 时的电光系数 $\chi_{xyz}^{(2)}(\omega;\omega,0)$ 约为 7000 pm/V，约为广泛使用的 LiNbO$_{3}$ 晶体的 200 倍。这种巨型电光系数使得半波电压相对较低，仅为数百伏量级，展示了其作为光纤通信第二电信窗口波长电光晶体的潜在应用。