无边界电子气中磁定义的拓扑边缘等离激元
材料科学
2019-10-22 v1 介观与纳米尺度物理
光学
等离子体物理
量子物理
摘要
拓扑材料在体态具有带隙激发，而在边界具有受保护的无能隙激发。磁等离激元（MPs）作为垂直磁场下二维电子气（2DEG）的高频密度激发，体现了玻色子能带拓扑的一个原型。打破时间反演的磁场为体态 MPs 打开了一个直至回旋频率的拓扑能隙；拓扑保护的边缘磁等离激元（EMPs）桥接体态能隙并沿系统边界单向传播。然而，迄今为止已知的所有 EMPs 都依附于电子密度突然终止的物理边缘。这一限制使得器件应用极为困难。在此我们展示了一类新的拓扑边缘等离激元——域边界磁等离激元（DBMPs），其存在于均匀的、无边界的 2DEG 中。此类 DBMPs 出现于人工设计的变号磁场的域边界处，并受跨磁畴的能隙陈数之差（+/-1）保护。它们沿域边界单向传播，且对域缺陷免疫。此外，在施加磁场或栅极电压下，它们在微波频段表现出广泛的可调性。我们的研究为实现高速可重构拓扑器件开辟了新方向。
引用
@article{arxiv.1803.02913,
title = {Magnetically-defined topological edge plasmons in edgeless electron gas},
author = {Dafei Jin and Yang Xia and Thomas Christensen and Siqi Wang and King Yan Fong and Matthew Freeman and Geoffrey C. Gardner and Saeed Fallahi and Qing Hu and Yuan Wang and Lloyd Engel and Michael J. Manfra and Nicolas X. Fang and Xiang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.02913},
year = {2019}
}
备注
7 pages, 6 figures