三维超材料中的霍尔效应理论
介观与纳米尺度物理
2018-09-26 v1 应用物理
摘要
我们应用均匀化理论计算受弱外部静态均匀磁场作用的三维周期无源超材料的有效电导率与霍尔系数张量。我们不仅允许超材料晶胞内组成材料电导率与霍尔系数的变化，也允许磁导率的空间变化。我们给出四点结果。第一，我们的发现与先前有限尺寸结构的数值计算以及近期实验一致，为用有效材料参数描述此类超材料提供了坚实的理论依据。第二，我们将均匀化积分中出现的余因子场可视化，从而识别出对观测到的有效超材料参数起关键作用的结构部分，为先前引入的各类单组元/多组元及各向同性/各向异性结构提供了统一视角。第三，我们提出一种新颖的三维非磁性超材料结构，其表现出有效各向同性霍尔系数的符号反转；它在概念上不同于原始的链甲式几何（其符号反转基于互锁环）。第四，我们讨论包含两个磁性材料超材料结构的例子：另一种反转各向同性霍尔系数符号的可能性，以及一种在概念上突破有效迁移率先前界限的方法。
引用
@article{arxiv.1806.04914,
title = {Theory of the Hall effect in three-dimensional metamaterials},
author = {Christian Kern and Graeme W Milton and Muamer Kadic and Martin Wegener},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.04914},
year = {2018}
}