拓扑绝缘体圆柱形纳米线中的等离激元

我们对拓扑绝缘体纳米线中的 Dirac 磁等离激元进行了理论分析。我们讨论了一种圆柱形几何结构，其中 Berry 相位效应导致在中性点处打开能隙。通过考虑先前论文中引入的表面电子波函数，并在随机相位近似下，我们给出了动态结构因子的解析形式。研究了随圆柱体半径、表面掺杂以及外加磁场强度变化时 Dirac 等离激元的色散和谱权重。我们表明，在零表面掺杂下，阻尼的带间类等离激元激发在表面形成，并在低电子表面掺杂（$\sim 10^{10} cm^{-2}$）下依然存在。然后，我们指出当引入接近半量子通量的外加磁场时，等离激元激发对 Berry 相位能隙的闭合敏感。事实上，在施加磁场后，在较低能量处观察到了明确定义的磁等离激元峰。最后，表面掺杂的增加诱导了从阻尼的带间磁等离激元到尖锐的带内磁等离激元的交叉；正如在大半径和重掺杂（$\sim 10^{12} cm^{-2}$）下所预期的那样，其趋近于二维表面的固有极限。