对手性光的兴趣日益增加,源于其沿繁殖方向的螺旋轨迹,从而促进了光与物质的不同极化状态之间的相互作用。尽管在手性光相关研究中取得了巨大成就,但手性脉冲的产生和控制却带来了持久的挑战,尤其是在Terahertz和紫外光谱范围内,由于缺乏合适的光学元素来有效的脉冲操纵。传统上,可以通过复杂的光学系统,外部磁场或超材料获得手性光,这需要复杂的光学配置。在这里,我们提出了一个多功能的可调性手性发射极,仅由两个平面Weyl Semimetals板组成,解决了两个光谱范围内的挑战。我们的结果为Terahertz和Ultra-Violet频率范围的紧凑型可调手性发射极平台开辟了道路。这一进步具有作为综合手性光子学的基石的潜力。
在具有非常规条带结构的系统中诱导超导性是实现非常规超导性的有希望的AP。是涉及Weyl半法的单一界面或Josephson结构结构,这些结构预计将具有奇特的奇偶校验,潜在的拓扑,超导状态。这些期望在两个系统之间的界面上至关重要地依赖于电子状态的隧道。在这项研究中,我们通过量子隧道重新审视了反转WSM中诱导超导性的问题,将界面视为有效的潜在屏障。我们确定间隙函数在WSM中与Weyl Physics及其特性伴侣的条件。我们的模拟表明,低能电子状态的性质的不匹配导致半金属内超导性的迅速衰减。
近年来,外尔半金属(WSM)在固态研究中引起了广泛关注。它们的独特性质是由电子能带结构中导带和价带的单个接触点决定的,该结构具有线性电子色散。[1,2] 在这种所谓的外尔锥中,电子表现为无质量的准相对论费米子,并由狄拉克方程的相应解外尔方程描述。[3] 这些外尔节点总是以相反手性的成对出现,在动量空间中分开并由拓扑保护的表面态(费米弧)连接。 [4,5] 这种特殊的电子结构产生了许多材料特性,例如高电子迁移率、[6,7] 低温超导性、[8–10] 巨大的磁阻、[11,12] 强烈的异常霍尔效应、[7,11,13] 以及 Adler–Bell–Jackiw 异常。[14–17]
在量子物理学中,拓扑相可以从自旋为 1/2 的布洛赫球面设计出来,该球面由于径向磁场而呈现出刺猬结构。我们详细阐述了在双自旋模型中,一极处纠缠波函数的形成与一对有趣的半拓扑数之间的关系。与超导体中的库珀对类似,一极处的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对或贝尔态产生半通量量子,这里指的是表面上贝里曲率的一半通量。这些 1/2 数字还指每个球面极点处存在自由马约拉纳费米子。当从北向南行驶时,以及从极点的圆极化场行驶时,可以测量拓扑响应,揭示受保护横向电流的量化或半量化性质。我们展示了纠缠波函数在能带结构中的应用,在动量空间中引入了一个局部标记,以表征双层几何中二维半金属的拓扑响应。
(这里 n = 0,1,2 …)表明存在具有 π Berry 相的狄拉克费米子 2,3,这反映了狄拉克点的拓扑性质。从那时起,许多其他类别的在其能带结构中具有狄拉克/韦尔节点特征的拓扑材料被预测和识别 4,5,在自旋电子学、光电子学和量子计算应用方面具有巨大潜力。然而,这些由两个能带或两个自旋极化能带分支交叉产生的狄拉克/韦尔点通常仅限于没有可利用带隙的半金属。在这项工作中,我们引入了一种新的半导体系统:碲烯(碲的二维 (2D) 形式),在导带最小值附近具有韦尔节点特征。二维极限下的拓扑材料和半导体的结合使我们能够以更可控的方式探索韦尔物理并设计拓扑器件。
已成功用于有效操控磁化,从而产生了最近的基于 STT 的商业化磁存储器解决方案。 [1] 自旋轨道扭矩 (SOT) 利用高自旋霍尔效应 (SHE) 材料中的平面电荷电流产生的平面外自旋电流,可以实现更节能的磁化操控,并且正在达到商业成熟度。 [2–4] 到目前为止,已经研究了各种高自旋轨道耦合 (SOC) 材料,包括重金属、拓扑绝缘体 (TI) [5–7] 以及最近的拓扑半金属 (TSM) [8–11],以最大化它们的自旋霍尔角 θ SH = | J s | / | J c |,这是它们将电荷电流密度 J c 转换为自旋电流密度 J s 的效率的量度。此外,已经研究了高 SHE 和 FM 材料层之间的界面工程,以最大化跨界面的自旋透明度 T int。 [12–19] 高效 SOT 自旋电子器件的关键挑战是最大化 SOT 效率,ξ= θ SH · T int。[20]
一个kagome晶格自然具有其电子结构中的Dirac Fermions,Flat Band和Van Hove奇异性。Dirac Fermions编码拓扑结构,平面带偏爱相关现象,例如磁性,而Van Hove的奇异性可以导致对远程多个体型的不稳定性,从而完全可以实现和发现一系列拓扑kagome磁铁,并具有带有exotic特性的超导体。探索kagome材料的最新进展揭示了由于几何,拓扑,自旋和相关性之间的量子相互作用而产生的丰富的新兴现象。在这里,我们回顾了该领域的这些关键发展,从Kagome晶格的基本概念开始,再到Chern和Weyl拓扑磁性的实现,再到各种平坦的多体型相关性,然后再到非常规的电荷密度密度波和超导导性的难题。我们强调了理论思想和实验观察之间的联系,以及kagome磁铁和kagome超导体内的量子相互作用之间的键,以及它们与拓扑绝缘子,拓扑超导体,Weyl Semimetals和高磁性超管制的概念之间的关系。这些发展广泛地桥接了拓扑量子物理学,并将多体物理物质相关联,并在各种散装材料中与拓扑量子问题的前沿相关。
尽管边缘态是拓扑物理学的基本性质,但直接测量拓扑半金属费米弧的电子和光学特性一直是实验上的重大挑战,因为它们的响应常常被金属块体所淹没。然而,表面态和块体态携带的激光驱动电流可以在非对称晶体中以不同的方向传播,这使得这两个成分很容易分离。受最近理论预测 [1] 的启发,我们测量了在 0.45−1.1eV 入射光子能量范围内源自非对称手性韦尔半金属 RhSi 费米弧的线性和圆形光电效应电流。虽然在研究的能量范围内表面光电流的方向偏离了理论预期,但我们的数据与预测的圆形光电效应光谱形状与光子能量的关系非常吻合。还观察到了由线性光电效应引起的表面电流,出乎意料的结果是只需要六个允许的张量元素中的两个来描述测量值,这表明出现了与晶体空间群不一致的近似镜像对称性。
已成功地用于有效操纵磁化,从而导致了最近的商业STT磁性记忆解决方案。[1]自旋 - 轨道扭矩(SOT),该扭矩(SOT)使用高自旋霍尔效应(SHA)材料中的平面电荷电流产生的平面自旋电流,可以实现对磁磁性的更节能的操纵,并且正在达到商业兼容。[2–4]到目前为止,已经研究了各种高自旋 - 轨道耦合(SOC)材料,包括重金属,拓扑绝缘子(TIS),[5-7]以及最近的拓扑半学(TSMS),[8-11],[8-11] J S | / | J C | ,将其在转换电荷电流密度j c转换为旋转电流密度j s的效率的度量。此外,还研究了高HIM和FM材料层之间的界面工程,以最大程度地跨越界面,以最大化自旋透射式T int。[12–19]有效SOT Spintronic设备的主要挑战是最大化SOT效率,ξ=θSh·t int。[20]