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简介:光子系统中的拓扑行为
更新时间:2019-11-18 10:07:27    来源:https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevX.9.031010    作者:刘振娟    录入:刘振娟    点击:836次

两组研究人员设计了半导体系统来维持物质的奇异相

                                                                                                           M. Milićević/CNRS

     由于不寻常的电子能带结构,一些材料,如石墨烯,可以产生物质的拓扑态——不受杂质和晶格变形影响的奇异量子态。这种鲁棒性使这些材料成为未来量子信息器件的有希望的组成部分,但是很难操纵电子来一致地产生拓扑状态。因此,研究人员转向了硅和其他半导体等光子材料,这些材料的拓扑状态来自于更容易驯服的准粒子的能带结构。现在,两个独立的研究小组已经设计了两种类型的光子材料来观察新的拓扑相位和相关的行为。 

   马里兰大学帕克分校的苏尼尔·米塔尔(Sunil Mittal of the University of Maryland in College Park)和他的合作者观察了一个光子芯片的拓扑状态,该芯片由一个互锁的、微米级的硅环网格组成。通过将光照射到这些环上,研究小组发现,波长在1550纳米左右的光停留在芯片边缘的环上,而其他波长的光则在材料的大部分区域内从一个环跳到另一个环。这些“边缘态”是一种类似于拓扑绝缘体的光子态,在拓扑绝缘体中,电子被限制在材料的边缘。与一些常见的边缘态不同,这种光子态在没有外加磁场的情况下发生。

   法国里尔大学(University of Lille)Alberto Amo领导的另一个团队通过在半导体中蚀刻微柱,设计了石墨烯的光子模拟物。这些柱子呈蜂窝状排列,使这种材料能够维持被称为极化子的准光物质。通过压缩或拉伸蜂窝状晶格,研究小组将极化激元带结构设计成与拓扑状态相关的狄拉克锥。特别是,他们设计出了有史以来第一个iii型狄拉克锥,这是一种理论上可以提高某些材料超导临界温度的能带结构。

This research is published in Physical Review Letters and Physical Review X.

–Sophia Chen



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