三维狄拉克与外尔半金属中的等离激元菲涅耳拖曳
介观与纳米尺度物理
2024-02-14 v2 光学
摘要
对于紧凑、动态可调的非互易光学元件以实现片上兼容的光学隔离器和更高效的辐射能量传输系统，存在迫切需求。等离激元菲涅耳拖曳，即电流对传播表面等离极化激元的拖曳，已被提出用于诱导非互易表面模式以实现单向能量传输。然而，需要相对论电子漂移速度才能在共传播与反传播表面等离激元模式的色散特性之间产生显著对比。石墨烯的高电子漂移速度此前使得在二维（2D）狄拉克材料中实验演示电流诱导的非互易性成为可能。三维（3D）狄拉克材料中的高电子漂移与费米速度使其成为该效应的理想候选者，然而，关于菲涅耳拖曳效应在3D狄拉克材料中的理论及其实验演示均尚缺失。本文我们发展了在直流偏置3D外尔半金属（WSM）或狄拉克半金属（DSM）中菲涅耳拖曳的综合理论，涵盖局域与非局域近似以及耗散损耗。我们预测，在合理的损耗假设下，DSM CdAs中的菲涅耳拖曳开启了伪单向传输窗口。此外，我们引入了新的优值指标，以根据定向SPP传输的潜力对非互易等离激元系统排序。进一步，我们提出了一种通过光泵浦体反演对称性破缺WSM或DSM来实现显著等离激元菲涅耳拖曳的新方法。
引用
@article{arxiv.2310.12938,
title = {Plasmon Fizeau drag in 3D Dirac and Weyl semimetals},
author = {Morgan G. Blevins and Svetlana V. Boriskina},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.12938},
year = {2024}
}