二维拓扑绝缘体中的光激发：在量子自旋霍尔系统中生成与控制电子波包
介观与纳米尺度物理
2018-10-24 v1
摘要
物理学中最引人入胜的挑战之一是实现基于电子的量子光学对应物，这需要生成并控制单电子波包的能力。量子自旋霍尔（QSH）系统的边缘态，即在 HgTe/CdTe 与 InAs/GaSb 量子阱中实现的二维（2D）拓扑绝缘体，可能扭转该领域的局面，因为它们不需要限制基于量子霍尔效应实现的磁场。本文表明，在 QSH 边缘施加空间 and/or 时间局域化的电脉冲，可通过支内电学跃迁光激发电子波包，而无需借助体态或塞曼耦合。此类波包为自旋极化并沿相反方向传播，其密度分布与初始平衡温度无关且不展现色散，这是谱线性和表征无质量狄拉克电子的手性反常的结果。我们还研究了光激发能分布，并表明在适当条件下可生成最小激发（Levitons）。此外，我们表明 Rashba 自旋轨道耦合的存在可被用来剪裁光激发波包的形状。也讨论了可能的实验实现。
引用
@article{arxiv.1810.09705,
title = {Photoexcitation in two-dimensional topological insulators: Generating and controlling electron wavepackets in Quantum Spin Hall systems},
author = {Fabrizio Dolcini and Fausto Rossi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.09705},
year = {2018}
}
备注
17 pages, 3 Figures