由动量位移电流产生的太赫兹频段扭转光伏效应
介观与纳米尺度物理
2022-03-24 v3 材料科学
强关联电子
摘要
体光伏效应(BPVE)通过通常所称的位移电流，在零偏压下将光转换为相干直流电流。此前，该电流被归因于样品被光激发时电子波函数中心在实空间中的位移。我们揭示，像扭转双层石墨烯(TBG)这样具有平带色散的材料 uniquely suited 于最大化 BPVE，因为它们导致动量空间中增强的位移，不同于任何先前已知的位移电流机制。我们确定了量子几何的性质，其超越量子几何张量，且与 Berry 电荷无关，作为我们在 TBG 中观察到的大 BPVE 的物理起源。我们的计算表明，带隙为几 meV 的 TBG 在 0.2-1 THz 范围内表现出巨大的 BPVE，这代表了迄今在二维材料中该频段报道的最强 BPVE，并部分持续至室温。我们的论文为位移电流的产生提供了设计原理，适用于广泛的扭转异质结构，具有克服太赫兹传感中所谓“太赫兹鸿沟”的潜力。
引用
@article{arxiv.2101.07539,
title = {Twisted photovoltaics at terahertz frequencies from momentum shift current},
author = {Daniel Kaplan and Tobias Holder and Binghai Yan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.07539},
year = {2022}
}
备注
7 pages, with appendices. 4 figures. Close to published version