单层半导体中的极化子陈绝缘体
光学
2023-02-08 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
具有强光-物质相互作用的系统为研究物质的拓扑相开辟了新途径。例子包括激子-极化子——混合光-物质准粒子,其极化子能带结构的拓扑性源于物质波与强受限在周期性介电结构中的光场之间的集体耦合。不同于均匀环境中的光-物质相互作用,光场空间变化的性质导致对在平面波近似下导出的著名光学选择规则的根本修正。在此,我们通过将过渡金属硫族化物(TMDs)中的谷激子耦合到介电光子晶体(PhC) slab 中的光子 Bloch 模式,识别出极化子陈绝缘体。我们展示,在同时存在时间反演与空间反演对称性时,极化子狄拉克点(DPs)——拓扑相变点的标志——可由谷激子与光子狄拉克锥之间的集体耦合构造。通过破缺时间反演对称性解除激子谷简并,导致具有非零陈数的带隙极化子能带。通过数值模拟,我们预言了居于拓扑带隙内的极化子手性边缘态。我们的工作为进一步探索极化子拓扑相及其在极化子器件中的实际应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2206.08456,
title = {Polaritonic Chern insulators in monolayer semiconductors},
author = {Li He and Jingda Wu and Jicheng Jin and Eugene J. Mele and Bo Zhen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.08456},
year = {2023}
}