II 型狄拉克半金属 NiTe$_2$ 中的光子拓扑转变与近零介电常数表面等离激元
材料科学
2022-12-13 v1 光学
摘要
与人工超材料相比（其纳米制备复杂性与有限尺寸夹杂会妨碍所需的电磁响应），若干天然材料如范德瓦耳斯晶体在设计光学波段高效纳米光子器件方面极具前景。本文研究 NiTe 这一范德瓦耳斯晶体及承载洛伦兹违背狄拉克费米子的 II 型狄拉克半金属的非寻常光学响应。通过第一性原理密度泛函理论建模，我们表明 NiTe 在近红外与光学波段为倏逝波（如表面等离激元）提供了多重拓扑光子态。借助电子能量损失实验，我们在近零介电常数（ENZ）频率 、 和 eV 处的光子拓扑转变点附近识别出表面等离激元共振。在极端晶体各向异性与洛伦兹违背狄拉克费米元存在驱动下，ENZ 表面等离激元共振的实验证据证实了 NiTe 的非平凡光子与电子拓扑性。我们的研究为基于电子与光子拓扑物理、面向纳米光子学、光电子学、成像及生物传感应用实现深亚波长尺度光操控器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2110.02194,
title = {Photonic Topological Transitions and Epsilon-Near-Zero Surface Plasmons in Type-II Dirac Semimetal NiTe$_2$},
author = {Carlo Rizza and Debasis Dutta and Barun Ghosh and Francesca Alessandro and Chia-Nung Kuo and Chin Shan Lue and Lorenzo S. Caputi and Arun Bansil and Amit Agarwal and Antonio Politano and Anna Cupolillo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.02194},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 11 figures