整数与分数 Chern 绝缘体的光学控制
介观与纳米尺度物理
2025-08-27 v1 强关联电子
摘要
电子关联下的拓扑性控，尤其是在量子磁学中具有广泛的科学和技术影响。扭曲 MoTe 双层（tMoTe）是一种新发现的零场分数 Chern 绝缘体（FCI），表现为分数量化异常霍尔（FQAH）效应。由于边缘态的手性和 Chern 数由底层铁磁极化决定，操控铁磁极化即可实现 CI/FCI 状态的控制。本文通过圆偏振光泵浦演示了对 tMoTe 中铁磁极化的控制和切换，从而实现对 CI 和 FCI 状态的控制。在低光激发功率下，我们通过光训练实现对铁磁极化的按需准备，即通过电调节系统从非铁磁态切换到期望的铁磁态，伴随手性选择的光泵浦。随激发功率的增加，我们进一步实现了在室温下（远低于 Curie 温度）的直接光学开关。铁磁控制和直接开关在 CI/FCI 状态附近最为有效，我们将其归因于光注入空穴的阱增强谷极化。我们展示了通过调制光激发的手性来动态切换磁化。空间分辨测量进一步表明光学写入了铁磁的，因而是 CI（或 FCI）域。我们的工作实现了对具有拓扑自旋电子学、量子存储器和通过可编程图案化整数和分数 QAH 域创建特殊边缘态的潜在应用的精确光学控制。
引用
@article{arxiv.2508.18639,
title = {Optical Control of Integer and Fractional Chern Insulators},
author = {William Holtzmann and Weijie Li and Eric Anderson and Jiaqi Cai and Heonjoon Park and Chaowei Hu and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Jiun-Haw Chu and Di Xiao and Ting Cao and Xiaodong Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.18639},
year = {2025}
}
备注
First submitted version on April 24th, 2025