Z2拓扑绝缘体中的等离激元
介观与纳米尺度物理
2023-04-26 v2 其他凝聚态物理
摘要
我们利用随机相位近似(RPA)研究了蜂窝晶格上二维Z2拓扑绝缘体Kane-Mele模型中的等离激元激发。在非平庸拓扑相中,该模型具有穿过体能隙并展现自旋-动量锁定的导电边缘态。这种物质态被称为量子自旋霍尔(QSH)相,它对时间反演(TR)不变扰动具有鲁棒性。我们发现,在QSH相中,可以在系统边缘激发无带隙的自旋极化等离激元。这些等离激元的传播对每个单独的自旋分量都是手性的,并且在同一边缘上对两个自旋分量均展现自旋-动量锁定。此外,我们研究了外磁场对无带隙边缘等离激元的影响。具体而言,面外磁场会使沿一个方向传播边缘等离激元离域化而不影响另一方向,而面内磁场可通过适当的掺杂或栅极调控选择性地激发特定的自旋-等离激元分支。我们的发现可能在新型等离激元与自旋电子器件中具有潜在应用。我们还研究了有限尺寸菱形纳米片中Kane-Mele模型的等离激元,并观察到绕材料边界传播的低能等离激元。
引用
@article{arxiv.2205.04062,
title = {Plasmons in Z2 Topological Insulators},
author = {Yuling Guan and Stephan Haas and Henning Schlomer and Zhihao Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.04062},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 12 figures