三维拓扑绝缘体与二维反铁磁材料间由声子介导的强耦合
介观与纳米尺度物理
2023-05-12 v1 其他凝聚态物理
摘要
范德瓦耳斯反铁磁与拓扑绝缘体材料为现代光学、电子与自旋电子器件应用提供了有力平台。反铁磁体（AFM）与拓扑绝缘体（TI）之间的相互作用若足够强，可带来涌现的混合材料性质，实现超越任一单独材料组分所能达到的新功能。本工作中，我们研究三维（3D）拓扑绝缘体与准二维（2D）反铁磁材料中 THz 激发之间的强耦合，产生一种新的杂化模式，即表面狄拉克等离激元-声子-磁振子极化激元。我们发现，3D TI 中的表面狄拉克等离激元极化激元与 2D AFM 中的磁振子极化激元之间的相互作用由 3D TI 材料中的声子耦合所介导。声子与在 3D TI 中传播的电磁波的耦合增强了 TI 薄膜的介电常数，使得 TI 表面狄拉克等离激元极化激元的色散与 TI 厚度之间产生强关联。因此，通过改变 TI 的厚度，可将 TI 中表面狄拉克等离激元极化激元的色散调谐至与 AFM 材料中的磁振子极化激元共振，从而增强两材料激发间耦合的强度。这一导致表面狄拉克等离激元-声子-磁振子极化激元的耦合强度，可由两个极化激元分支在磁振子共振频率处的避交叉分裂幅度来参数化……
引用
@article{arxiv.2212.02656,
title = {Phonon-mediated strong coupling between a three-dimensional topological insulator and a two-dimensional antiferromagnetic material},
author = {D. Quang To and Weipeng Wu and Subhash Bhatt and Yongchen Liu and Anderson Janotti and Joshua M. O. Zide and Mark J. H. Ku and John Q. Xiao and M. Benjamin Jungfleisch and Stephanie Law and Matthew F. Doty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.02656},
year = {2023}
}