拓扑绝缘体薄膜及其他层状量子霍尔系统中的磁光法拉第与克尔效应
介观与纳米尺度物理
2015-05-30 v1 强关联电子
摘要
我们提出了拓扑绝缘体（TI）薄膜的磁光法拉第和克尔效应理论。对于厚度远小于波长的薄膜，我们发现理想系统中的低频法拉第效应被量子化为精细结构常数的整数倍，并且无论在正入射还是斜入射下，克尔效应都表现出巨大的 π/2 旋转。对于包含整数个半波长的厚膜，我们发现法拉第和克尔效应均被量子化为精细结构常数的整数倍。对于存在体平行导电的拓扑绝缘体薄膜，我们得到了表面主导磁光效应可观测性的判据。对于由衬底支撑的薄样品，我们发现当衬底厚度远小于光波长或频率匹配厚衬底腔共振时，会呈现普适的法拉第和克尔效应。我们的理论同样适用于任何具有两个呈现量子霍尔效应导电层的系统。
引用
@article{arxiv.1108.3858,
title = {Magneto-Optical Faraday and Kerr Effects in Topological Insulator Films and in Other Layered Quantized Hall Systems},
author = {Wang-Kong Tse and A. H. MacDonald},
journal= {arXiv preprint arXiv:1108.3858},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 5 figures. This work expands on our previous papers [Phys. Rev. Lett. 105, 057401 (2010); Phys. Rev. B 82, 161104(R) (2010)] by including thick topological insulator films and layered quantized Hall systems in general, as well as the effects of bulk conduction, substrate, and oblique light incidence that are relevant to experiments