搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

时间反演对称性破缺系统中的拓扑零能模

张卫锋 李春艳 陈险峰 黄长明 叶芳伟

时间反演对称性破缺系统中的拓扑零能模

张卫锋, 李春艳, 陈险峰, 黄长明, 叶芳伟
PDF
导出引用
  • Su-Schreiffer-Heeger模型预测了在一维周期晶格的边缘处可能出现零维的拓扑零能模,其能量本征值总是出现在能隙的正中间.本文以半导体微腔阵列中光子和激子在强耦合情况下形成的准粒子为例,通过准粒子的自旋轨道耦合与Zeeman效应,研究了时间反演对称性破缺对拓扑零能模的影响.发现拓扑零能模的能量本征值可以随着自旋轨道耦合强度的变化在整个带隙内移动,自旋相反的模式移动方向相反;在二维微腔阵列中发现了沿着晶格边缘移动的拓扑零能模,提出了一维零能模的概念.由于时间反演对称性的破缺,这种一维拓扑零能模解除了在相反传输方向上的能级的简并,从而在传输过程中出现极强的绕过障碍物的能力.
      通信作者: 叶芳伟, fangweiye@sjtu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11104181,61475101)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110073120074)资助的课题.
    [1]

    Hasan M Z, Kane C L 2010 Rev. Mod. Phys. 82 3045

    [2]

    Qi X L, Zhang S C 2011 Rev. Mod. Phys. 83 1057

    [3]

    Haldane F D M, Raghu S 2008 Phys. Rev. Lett. 100 013904

    [4]

    Wang Z, Chong Y, Joannopoulos J D, Soljačić M 2009 Nature 461 772

    [5]

    Lu L, Joannopoulos J D, Soljačić M 2014 Nat. Photon. 8 821

    [6]

    Su W P, Schrieffer J R, Heeger A J 1979 Phys. Rev. Lett. 42 1698

    [7]

    Longhi S 2013 Opt. Lett. 38 3716

    [8]

    Cheng Q, Pan Y, Wang Q, Li T, Zhu S 2015 Laser Photon. Rev. 9 392

    [9]

    Ge L, Wang L, Xiao M, Wen W, Chan C T, Han D 2015 Opt. Express 23 21585

    [10]

    Slobozhanyuk A P, Poddubny A N, Miroshnichenko A E, Belov P A, Kivshar Y S 2015 Phys. Rev. Lett. 114 123901

    [11]

    Sinev I S, Mukhin I S, Slobozhanyuk A P, Poddubny A N, Miroshnichenko A E, Samusev A K, Kivshar Y S 2015 Nanoscale 7 11904

    [12]

    Schomerus H 2013 Opt. Lett. 38 1912

    [13]

    Malkova N, Hromada I, Wang X, Bryant G, Chen Z 2009 Opt. Lett. 34 1633

    [14]

    Xiao M, Zhang Z Q, Chan C T Deng H, Chen X, Panoiu N C, Ye F 2016 Opt. Lett. 41 4281

    [15]

    Deng H, Chen X, Panoiu N C, Ye F 2016 Opt. Lett. 41 4281

    [16]

    Christodoulides D N, Lederer F, Silberberg Y 2003 Nature 424 817

    [17]

    Teo J C Y, Hughes T L 2013 Phys. Rev. Lett. 111 047006

    [18]

    Benalcazar W A, Teo J C Y, Hughes T L 2014 Phys. Rev. B 89 224503

    [19]

    Noh J, Benalcazar W A, Huang S, Collins M J, Chen K, Hughes T L, Rechtsman M C 2016 arXiv: 1611.02373v1

    [20]

    Nalitov A V, Solnyshkov D D, Malpuech G 2015 Phys. Rev. Lett. 114 116401

    [21]

    Bardyn C E, Karzig T, Refael G, Liew T C 2015 Phys. Rev. B 91 161413

    [22]

    Karzig T, Bardyn C E, Lindner N H, Refael G Bleu O, Solnyshkov D D, Malpuech G 2016 Phys. Rev. B 93 085438

    [23]

    Bleu O, Solnyshkov D D, Malpuech G 2016 Phys. Rev. B 93 085438

    [24]

    Milićević M, Ozawa T, Andreakou P, Carusotto I, Jacqmin T, Galopin E, Amo A 2015 2D Mater. 2 034012

    [25]

    Sich M, Krizhanovskii D N, Skolnick M S, Gorbach A V, Hartley R, Skryabin D V, Santos P V 2012 Nat. Photon. 6 50

    [26]

    Kartashov Y V, Skryabin D V 2016 Optica 3 1228

    [27]

    Li Y M, Li J, Shi L K, Zhang D, Yang W, Chang K 2015 Phys. Rev. Lett. 115 166804

    [28]

    Flayac H 2012 Ph. D. Dissertation (Clermont-Ferrand: Université Blaise Pascal-Clermont-Ferrand Ⅱ)

    [29]

    Joannopoulos J D, Johnson S G, Winn J N, Meade R D 2008 Photonic Crystals: Molding the Flow of Light (2nd Ed.) (New Jersey: Princeton University Press) p25

    [30]

    Peleg O, Bartal G, Freedman B, Manela O, Segev M, Christodoulides D N 2007 Phys. Rev. Lett. 98 103901

    [31]

    Li Y M, Zhou X, Zhang Y Y, Zhang D, Chang K 2017 Phys. Rev. B 96 035406

    [32]

    Guzmán-Silva D, Mejía-Cortés C, Bandres M A, Rechtsman M C, Weimann S, Nolte S, Vicencio R A 2014 New J. Phys. 16 063061

    [33]

    Schulz S A, Upham J, O’Faolain L, Boyd R W 2017 Opt. Lett. 42 3243

  • [1]

    Hasan M Z, Kane C L 2010 Rev. Mod. Phys. 82 3045

    [2]

    Qi X L, Zhang S C 2011 Rev. Mod. Phys. 83 1057

    [3]

    Haldane F D M, Raghu S 2008 Phys. Rev. Lett. 100 013904

    [4]

    Wang Z, Chong Y, Joannopoulos J D, Soljačić M 2009 Nature 461 772

    [5]

    Lu L, Joannopoulos J D, Soljačić M 2014 Nat. Photon. 8 821

    [6]

    Su W P, Schrieffer J R, Heeger A J 1979 Phys. Rev. Lett. 42 1698

    [7]

    Longhi S 2013 Opt. Lett. 38 3716

    [8]

    Cheng Q, Pan Y, Wang Q, Li T, Zhu S 2015 Laser Photon. Rev. 9 392

    [9]

    Ge L, Wang L, Xiao M, Wen W, Chan C T, Han D 2015 Opt. Express 23 21585

    [10]

    Slobozhanyuk A P, Poddubny A N, Miroshnichenko A E, Belov P A, Kivshar Y S 2015 Phys. Rev. Lett. 114 123901

    [11]

    Sinev I S, Mukhin I S, Slobozhanyuk A P, Poddubny A N, Miroshnichenko A E, Samusev A K, Kivshar Y S 2015 Nanoscale 7 11904

    [12]

    Schomerus H 2013 Opt. Lett. 38 1912

    [13]

    Malkova N, Hromada I, Wang X, Bryant G, Chen Z 2009 Opt. Lett. 34 1633

    [14]

    Xiao M, Zhang Z Q, Chan C T Deng H, Chen X, Panoiu N C, Ye F 2016 Opt. Lett. 41 4281

    [15]

    Deng H, Chen X, Panoiu N C, Ye F 2016 Opt. Lett. 41 4281

    [16]

    Christodoulides D N, Lederer F, Silberberg Y 2003 Nature 424 817

    [17]

    Teo J C Y, Hughes T L 2013 Phys. Rev. Lett. 111 047006

    [18]

    Benalcazar W A, Teo J C Y, Hughes T L 2014 Phys. Rev. B 89 224503

    [19]

    Noh J, Benalcazar W A, Huang S, Collins M J, Chen K, Hughes T L, Rechtsman M C 2016 arXiv: 1611.02373v1

    [20]

    Nalitov A V, Solnyshkov D D, Malpuech G 2015 Phys. Rev. Lett. 114 116401

    [21]

    Bardyn C E, Karzig T, Refael G, Liew T C 2015 Phys. Rev. B 91 161413

    [22]

    Karzig T, Bardyn C E, Lindner N H, Refael G Bleu O, Solnyshkov D D, Malpuech G 2016 Phys. Rev. B 93 085438

    [23]

    Bleu O, Solnyshkov D D, Malpuech G 2016 Phys. Rev. B 93 085438

    [24]

    Milićević M, Ozawa T, Andreakou P, Carusotto I, Jacqmin T, Galopin E, Amo A 2015 2D Mater. 2 034012

    [25]

    Sich M, Krizhanovskii D N, Skolnick M S, Gorbach A V, Hartley R, Skryabin D V, Santos P V 2012 Nat. Photon. 6 50

    [26]

    Kartashov Y V, Skryabin D V 2016 Optica 3 1228

    [27]

    Li Y M, Li J, Shi L K, Zhang D, Yang W, Chang K 2015 Phys. Rev. Lett. 115 166804

    [28]

    Flayac H 2012 Ph. D. Dissertation (Clermont-Ferrand: Université Blaise Pascal-Clermont-Ferrand Ⅱ)

    [29]

    Joannopoulos J D, Johnson S G, Winn J N, Meade R D 2008 Photonic Crystals: Molding the Flow of Light (2nd Ed.) (New Jersey: Princeton University Press) p25

    [30]

    Peleg O, Bartal G, Freedman B, Manela O, Segev M, Christodoulides D N 2007 Phys. Rev. Lett. 98 103901

    [31]

    Li Y M, Zhou X, Zhang Y Y, Zhang D, Chang K 2017 Phys. Rev. B 96 035406

    [32]

    Guzmán-Silva D, Mejía-Cortés C, Bandres M A, Rechtsman M C, Weimann S, Nolte S, Vicencio R A 2014 New J. Phys. 16 063061

    [33]

    Schulz S A, Upham J, O’Faolain L, Boyd R W 2017 Opt. Lett. 42 3243

  • [1] 王青, 盛利. 磁场中的拓扑绝缘体边缘态性质. 物理学报, 2015, 64(9): 097302. doi: 10.7498/aps.64.097302
    [2] 卢曼昕, 邓文基. 一维二元复式晶格的拓扑不变量与边缘态. 物理学报, 2019, 68(12): 120301. doi: 10.7498/aps.68.20190214
    [3] 许楠, 张岩. 三聚化非厄密晶格中具有趋肤效应的拓扑边缘态. 物理学报, 2019, 68(10): 104206. doi: 10.7498/aps.68.20190112
    [4] 陈艳丽, 彭向阳, 杨红, 常胜利, 张凯旺, 钟建新. 拓扑绝缘体Bi2Se3中层堆垛效应的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(18): 187303. doi: 10.7498/aps.63.187303
    [5] 王航天, 赵海慧, 温良恭, 吴晓君, 聂天晓, 赵巍胜. 高性能太赫兹发射: 从拓扑绝缘体到拓扑自旋电子. 物理学报, 2020, 69(20): 200704. doi: 10.7498/aps.69.20200680
    [6] 向天, 程亮, 齐静波. 拓扑绝缘体中的超快电荷自旋动力学. 物理学报, 2019, 68(22): 227202. doi: 10.7498/aps.68.20191433
    [7] 杨圆, 陈帅, 李小兵. Rashba自旋轨道耦合下square-octagon晶格的拓扑相变. 物理学报, 2018, 67(23): 237101. doi: 10.7498/aps.67.20180624
    [8] 王怀强, 杨运友, 鞠艳, 盛利, 邢定钰. 铁磁绝缘体间的极薄Bi2Se3薄膜的相变研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037202. doi: 10.7498/aps.62.037202
    [9] 李兆国, 张帅, 宋凤麒. 拓扑绝缘体的普适电导涨落. 物理学报, 2015, 64(9): 097202. doi: 10.7498/aps.64.097202
    [10] 刘畅, 刘祥瑞. 强三维拓扑绝缘体与磁性拓扑绝缘体的角分辨光电子能谱学研究进展. 物理学报, 2019, 68(22): 227901. doi: 10.7498/aps.68.20191450
    [11] 曾伦武, 张浩, 唐中良, 宋润霞. 拓扑绝缘体椭球粒子的电磁散射. 物理学报, 2012, 61(17): 177303. doi: 10.7498/aps.61.177303
    [12] 李平原, 陈永亮, 周大进, 陈鹏, 张勇, 邓水全, 崔雅静, 赵勇. 拓扑绝缘体Bi2Te3的热膨胀系数研究. 物理学报, 2014, 63(11): 117301. doi: 10.7498/aps.63.117301
    [13] 高艺璇, 张礼智, 张余洋, 杜世萱. 二维有机拓扑绝缘体的研究进展. 物理学报, 2018, 67(23): 238101. doi: 10.7498/aps.67.20181711
    [14] 贾鼎, 葛勇, 袁寿其, 孙宏祥. 基于蜂窝晶格声子晶体的双频带声拓扑绝缘体. 物理学报, 2019, 68(22): 224301. doi: 10.7498/aps.68.20190951
    [15] 许佳玲, 贾利云, 刘超, 吴佺, 赵领军, 马丽, 侯登录. Li(Na)AuS体系拓扑绝缘体材料的能带结构. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200885
    [16] 陈光平. 简谐+四次势中自旋轨道耦合旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的基态结构. 物理学报, 2015, 64(3): 030302. doi: 10.7498/aps.64.030302
    [17] 曾伦武, 宋润霞. 点电荷在拓扑绝缘体和导体中感应磁单极. 物理学报, 2012, 61(11): 117302. doi: 10.7498/aps.61.117302
    [18] 张小明, 刘国栋, 杜音, 刘恩克, 王文洪, 吴光恒, 柳忠元. 半Heusler型拓扑绝缘体LaPtBi能带调控的研究. 物理学报, 2012, 61(12): 123101. doi: 10.7498/aps.61.123101
    [19] 敬玉梅, 黄少云, 吴金雄, 彭海琳, 徐洪起. 三维拓扑绝缘体antidot阵列结构中的磁致输运研究. 物理学报, 2018, 67(4): 047301. doi: 10.7498/aps.67.20172346
    [20] 韦庞, 李康, 冯硝, 欧云波, 张立果, 王立莉, 何珂, 马旭村, 薛其坤. 在预刻蚀的衬底上通过分子束外延直接生长出拓扑绝缘体薄膜的微器件. 物理学报, 2014, 63(2): 027303. doi: 10.7498/aps.63.027303
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  2997
  • PDF下载量:  656
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-03
  • 修回日期:  2017-09-28
  • 刊出日期:  2017-11-05

时间反演对称性破缺系统中的拓扑零能模

  • 1. 上海交通大学物理与天文学院, 区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240;
  • 2. 浙江师范大学数理与信息工程学院物理系, 金华 321004
  • 通信作者: 叶芳伟, fangweiye@sjtu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11104181,61475101)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20110073120074)资助的课题.

摘要: Su-Schreiffer-Heeger模型预测了在一维周期晶格的边缘处可能出现零维的拓扑零能模,其能量本征值总是出现在能隙的正中间.本文以半导体微腔阵列中光子和激子在强耦合情况下形成的准粒子为例,通过准粒子的自旋轨道耦合与Zeeman效应,研究了时间反演对称性破缺对拓扑零能模的影响.发现拓扑零能模的能量本征值可以随着自旋轨道耦合强度的变化在整个带隙内移动,自旋相反的模式移动方向相反;在二维微腔阵列中发现了沿着晶格边缘移动的拓扑零能模,提出了一维零能模的概念.由于时间反演对称性的破缺,这种一维拓扑零能模解除了在相反传输方向上的能级的简并,从而在传输过程中出现极强的绕过障碍物的能力.

English Abstract

参考文献 (33)

目录

    /

    返回文章
    返回