用于先进光电子器件的拓扑绝缘体材料
光学
2018-11-21 v3 介观与纳米尺度物理
摘要
拓扑绝缘体是量子材料，具有绝缘体态与拓扑保护的金属表面态，伴有自旋与动量螺旋锁定及类狄拉克能带结构。独特而迷人的电子性质，如量子自旋霍尔效应、量子反常霍尔效应与拓扑磁电效应，以及磁单极子像与 Majorana 费米子，已在拓扑绝缘体材料中观测到。凭借这些独特性质，拓扑绝缘体材料在自旋电子学、量子信息处理以及更高效率更低能耗的磁电器件方面具有巨大应用潜力。另一方面，拓扑绝缘体材料还展现出若干优异光学性质，包括克尔与法拉第旋转、超高体折射率、近红外频率透明性、异常电磁散射与超宽带表面等离激元共振。具体而言，已在 Bi2Se3 微带阵列中于 THz 频率观测到狄拉克等离激元激发。已在 Bi1.5Sb0.5Te1.8Se1.2 晶体的纳米缝与纳米锥阵列中观测到紫外与可见频率等离激元。已在 Bi2Se3 纳米片中观测到高透明性。已在块体 Bi1.5Sb0.5Te1.8Se1.2 晶体与 Sb2Te3 薄膜中观测到超高折射率。这些优异光学性质意味着拓扑绝缘体材料适用于多种光电子器件，包括等离激元太阳能电池、超薄全息图、等离激元与菲涅耳透镜、宽带光电探测器与纳米级波导。在本章中，我们聚焦于拓扑绝缘体材料的优异电子与光学性质及其在先进光电子器件中的广泛应用。
引用
@article{arxiv.1802.07841,
title = {Topological insulator materials for advanced optoelectronic devices},
author = {Zengji Yue and Xiaolin Wang and Min Gu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.07841},
year = {2018}
}
备注
28 pages, 8 figures. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1101.3583, arXiv:0802.3537, arXiv:1111.3694 by other authors