莫尔材料中的光-物质耦合与量子几何
光学
2021-08-25 v4 强关联电子
摘要
量子几何已被确认为量子材料物理尤其是平带系统(如莫尔材料)的重要要素。另一方面,光与物质的耦合跨学科关键,尤其对固体的 Floquet 与腔体工程如此。本文给出光-物质耦合与 Bloch 波函数量子几何之间的基本关系,特别关注平带与莫尔材料,其中电子动能的淬灭可能比高色散系统更容易达到强光-物质耦合极限。我们表明,尽管平带具有消失的能带速度与曲率,光仍通过几何贡献与之耦合。具体而言,带内量子度规允许平带内的抗磁耦合;带间 Berry 联络支配平带与色散带间的偶极矩阵元。我们在两个代表性模型系统中阐释这些效应:(i) 具有单平带的锯齿量子链,与 (ii) 扭转双层石墨烯的紧束缚模型。对 (i),我们通过证明平带内非消失的抗磁性光-物质耦合凸显量子几何的重要性。对 (ii),我们探究各类光-物质耦合矩阵元的扭转角依赖。此外,在对应近平带的魔角,我们展示在圆偏振光辐照下尽管费米速度近乎消失仍打开 Floquet 拓扑能隙。我们讨论这些发现如何为平带与莫尔材料中基于光-物质耦合的涌现电子性质调控提供基本设计原则与工具。
引用
@article{arxiv.2103.04967,
title = {Light-matter coupling and quantum geometry in moir\'e materials},
author = {G. E. Topp and C. J. Eckhardt and D. M. Kennes and M. A. Sentef and P. Törmä},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.04967},
year = {2021}
}
备注
19 pages, 7 figures, including appendix; updated version: typos corrected and references added