$\mathbb{Z}_2$ 拓扑 Trion 绝缘体
介观与纳米尺度物理
2025-07-29 v2
摘要
Trion 是由将光子束缚在过多载流子上形成的带电准粒子，在掺杂过渡金属硫化物(TMDs)中主导其光学响应，研究 TMDs 中 Trion 的传输性质可能具有在开发高速光子和光电子器件方面的应用价值。然而，为实现低耗散光电子器件而提供无耗散传输通道的 Trion 仍是一个重要但尚未实现的构件。本文提出了概念性的 拓扑 Trion 绝缘体，其特点是 Trion 的螺旋无耗散边缘态。这种实现针对 intralayer Trion，即继承 TMDs 中 intralayer 光子的谷-轨道耦合，受应用于莫尔周期势场的作用。我们发现，在特定情况下，莫尔 Trion 能带会变为拓扑，由 拓扑数刻画。我们进一步提供了两种具体的材料实现：一种是置于扭曲 hBN 基底上的掺杂单层 TMD，另一种是通用的扭曲 TMD 异双层结构。我们还检查了电荷屏蔽效应，发现 拓扑 Trion 绝缘体仍然稳健。我们的工作为实现无耗散光子器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2507.15451,
title = {$\mathbb{Z}_2$ topological trion insulator},
author = {Yichen Chu and Qizhong Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.15451},
year = {2025}
}