Na$_3$Bi基三维狄拉克电子系统中的光学吸收窗口

我们详细理论研究了基于Na$_3$Bi的三维狄拉克电子系统（3DDES）的光电特性。利用从玻尔兹曼方程导出的能量平衡方程评估光电导率，其中电子哈密顿量取自简化的$\mathbf{k}\cdotp \mathbf{p}$方法。我们发现，对于短波长辐照，Na$_3$Bi中的光学吸收主要源于带间电子跃迁。与石墨烯中观察到的通用光电导不同，基于Na$_3$Bi的3DDES的光电导率依赖于辐射频率，而不依赖于温度、载流子密度和电子弛豫时间。在约5 $\mu m<\lambda<$ 200 $\mu m$的辐射波长范围内，发现了一个光学吸收窗口。这与在石墨烯中观察到的现象类似。吸收窗口的位置和宽度取决于光偏振方向，并敏感地依赖于温度、载流子密度和电子弛豫时间。特别地，我们证明了带间光学吸收通道可以通过施加栅极电压来开启和关闭。这意味着与石墨烯类似，基于Na$_3$Bi的3DDES也可应用于红外电光调制器。我们的理论发现有助于深入理解最近发现的3DDES的基本光电特性。