Thickness tunable quantum interference between surface phonon and Dirac plasmon states in thin-films of the topological insulator Bi2Se3
我们报道了Bi 2Se 3薄膜的拉曼响应在激光光子能量从2.33 eV（532 nm）切换到1.58 eV（785 nm）时的>100倍增强，这是由于在~1.5 eV的共振能量下与狄拉克表面态（SS）的直接光学耦合（厚度无关的增强）和由于非线性激发的狄拉克等离子体激元（厚度相关的增强）。由于直接的光耦合，我们观察到一个与Dirac SS连续网络相关联的六边形排列的Se原子的面内声子模。该模式揭示了厚度小于15 nm的薄膜的Fano线形，这是由表面声子和狄拉克等离子体激元态之间的量子干涉引起的。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall
Dynamical polarization function, plasmons, their damping and collective effects in semi-Dirac bands
本文计算了零带隙半狄拉克能带的动力学极化与等离激元色散，发现其强各向异性兼具二维电子气和石墨烯特征，且有限倾斜下等离激元能量增加可作为谱特征标志。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall
Interlayer magnetoresistance in multilayer Dirac electron systems: motion and merging of Dirac cones
从理论上研究了多层类石墨烯系统中狄拉克锥的运动和合并对层间磁电阻的影响。这种合并，这可能是由单轴应变引起的，在单层狄拉克电子系统中引起从半金属相到绝缘相的拓扑转变，其中狄拉克点消失。基于描述二维Dirac电子晶体中Dirac点运动和合并的普适哈密顿量，在仅考虑$n=0$ Landau能级贡献的量子极限下，利用Kubo公式计算了变形类石墨烯层堆叠的层间电导率.从一个负的到一个积极的层间磁阻的交叉被发现发生的合并是接近。磁阻的这种符号变化也可能是由狄拉克谷之间的耦合引起的，狄拉克谷随着磁场振幅的增加而增强。我们的结果可以描述有机导体$α$ -（BEDT）$_2$ I $_3$在高压下的磁输运行为，在高压下可以观察到狄拉克锥的合并.
2013-04-29 cond-mat.mes-hall
Plasmonic gain in current biased tilted Dirac nodes
表面等离子体激元允许光的极端限制，遭受高的本征电子损耗。研究表明，电子的受激发射可以将能量传递给等离子体激元并补偿高的本征损耗。迄今为止，这些实现依赖于引入耦合到表面等离子体的外部增益介质。在这里，我们建议，在二维材料中的等离子体与紧密定位的电子和空穴费米口袋可以经历增益，当电流偏置沿位移的电子空穴口袋，而不需要外部增益介质。作为一个典型的例子，我们考虑的WTe $_2$从家庭的1 T $'$ -MX $_2$材料，其电子结构可以描述内的第二类倾斜的大质量狄拉克模型。我们发现，非本地等离子体激元响应经验的显着增益为mA $μ$ m $^{-1}$的顺序上的实验可访问的电流。此外，群速度的等离子体激元发现从iscurve曲线意味着放大的等离子体激元是高度准直沿垂直于狄拉克节点倾斜的方向时，电流沿它施加。
2022-06-09 cond-mat.mes-hall
Plasmon in Nonsymmorphic Dirac semimetals
在随机相位近似下，研究了库仑相互作用下二维非对称狄拉克半金属的集体电荷密度模（等离子体）。在不失一般性的情况下，我们考虑二维正方形晶格中的系统，基于Young和Kane最初预测的模型（https：//doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.126803），其中非相互作用的带结构由三个带接触点组成，在其附近电子态遵循Dirac方程。这些狄拉克节点中的两个，在动量点$X_1$和$X_2$处，是各向异性的，即，在不同的方向上以不同的速度分散，而在$M$的第三狄拉克点是各向同性的。有趣的是，我们发现，这三个狄拉克节点的系统持有一个单一的低能量等离子体激元模式，在其粒子-空穴间隙，分散在各向同性的方式，在这种情况下，当节点在$X_1$和$X_2$是相关的对称性，我们进一步显示在一个长波长近似。我们还讨论了可能的扰动，可以引起各向异性等离子体激元色散的影响。我们的研究结果表明，与石墨烯相似，这种非对称半金属的等离子体激元模式是高度可调的，并有希望用于可能的应用。
2023-02-22 cond-mat.mes-hall
Observation of Dirac plasmons in a topological insulator
等离子体激元是金属和杂质半导体中电子的量子化集体振荡。很长一段时间以来，普通的大质量电子的等离子体激元是等离子体激元学和光学超材料研究的基本成分。相反，最近在纯二维电子系统（2DEG）（如石墨烯）中观察到了无质量狄拉克电子的等离子体，它们的特性有望成为太赫兹和中红外频率范围内的新型可调谐等离子体超材料。狄拉克准粒子也存在于二维电子气中，由于强的自旋-轨道相互作用，二维电子气形成于拓扑绝缘体的表面。因此，人们可以通过使用红外光谱来寻找它们的集体激发。在这里，我们首先报告了在拓扑绝缘体（Bi 2Se 3）中的等离子体激元激发的证据，该等离子体激元激发被设计成不同宽度W和周期2 W的薄微带阵列以选择等离子体激元波矢量k的合适值。他们的线形被发现是非常强大的温度在6和300 K之间，正如人们可能期望的拓扑载流子的激发。此外，通过改变W并在太赫兹范围内测量等离子体频率vP与k的关系，我们可以在不使用任何拟合参数的情况下表明，色散曲线与狄拉克等离子体的预测定量一致。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Intrinsic lifetime of Dirac plasmons in graphene
掺杂石墨烯片中的狄拉克等离子体激元最近已被证明能够将光限制到超小体积。在这项工作中，我们计算的狄拉克等离子体在掺杂的石墨烯片的固有寿命，通过分析的作用，电子-电子相互作用超越随机相位近似。工作中的阻尼机制是内在的，因为它也在无无序样品中和没有晶格振动的情况下起作用。我们表明，石墨烯的亚晶格赝自旋自由度抑制固有的等离子体激元损失相对于那些发生在普通的二维电子液体。我们将我们的研究结果与在低于单粒子吸收阈值的能量下的均匀动态电导率的微观计算有关。
2013-05-20 cond-mat.mes-hall
Plasmons and Coulomb drag in Dirac/Schroedinger hybrid electron systems
我们发现，当石墨烯片被放置在半导体的表面上，在接近的2DEG的普通二维电子气（2DEG）托管在GaAs异质结构的等离子体激元光谱显着修改。大质量电子和无质量狄拉克费米子之间的长程库仑相互作用导致了一组新的光学和声学子带内等离子体。在这里，我们计算这些耦合模式的随机相位近似内的色散，在长波长的限制，揭示他们的依赖狄拉克速度和狄拉克费米子密度提供解析表达式。我们还评估了电阻率在库仑阻力运输设置。这些狄拉克/薛定谔混合电子系统在实验上是可行的，并在两个空间维度的电子-电子相互作用效应的基础研究开辟了新的研究机会。
2012-06-18 cond-mat.mes-hall
Ultra-long wavelength Dirac plasmons in graphene capacitors
石墨烯是一个有价值的2D平台，为等离子体激元在最近的太赫兹和中红外光学实验所示。然而，这些高能等离子体激元耦合到介电表面模式，从而产生混合等离子体激元-极化激元激发。超长波长解决了GHz-THz电子域中等离子体光谱的低能量端，其中本征石墨烯狄拉克等离子体基本上与其环境解耦。然而，实验是难以捉摸的，由于阻尼欧姆损失在低频。我们在这里展示了一个等离子体共振电容器（PRC）使用六方氮化硼（hBN）封装的石墨烯在低温下在近弹道制度。我们报告的$100\;\mathrm{μm}$四分之一波等离子体模式，在$40\;\mathrm{GHz}$，与品质因数$Q\simeq2$。谐振技术的准确性产生了一个精确的电子压缩性和动力学电感的测定，允许评估从固有的狄拉克等离子体的残余偏差。我们的电容GHz实验构成了在无线通信和传感的子THz域中用于微波检测的等离子体谐振晶体管的演示的第一步。这也为实现克莱因隧穿控制等离子体传播的掺杂调制超晶格铺平了道路。
2018-06-22 cond-mat.mes-hall
Emission of plasmons by drifting Dirac electrons: where hydrodynamics matters
最近的研究表明，清洁半导体和金属中的直流电在很宽的温度和样品尺寸范围内都遵守流体力学定律。然而，流体动力学现象的频率窗口的确定仍然具有挑战性。在这里，我们揭示了一个现象是一个标志性的高频流体动力学运输，切伦科夫发射等离子体的漂移狄拉克电子。这种效应出现在流体动力学机制中，只是由于电子-电子碰撞使等离子体速度降低到载流子漂移速度以下。为了定量描述切伦科夫效应，我们分析发现漂移狄拉克电子在流体动力学到弹道交叉的高频非局部电导率。我们发现在两个实验相关的设置：平行的石墨烯层和亚波长光栅覆盖的石墨烯，进一步显示他们的弹道制度的情况下，流体动力学等离子体激元不稳定性的增长率。我们认为，切伦科夫发射的可能性是联系在一起的狄拉克材料的非局域导电性的奇异结构和特定的介电环境是无关的。
2019-08-06 cond-mat.mes-hall
Tunable coupling of terahertz Dirac plasmons and phonons in transition metal dicalchogenide-based van der Waals heterostructures
当材料以所谓的范德华异质结构（vdWh）结合时，石墨烯中的狄拉克等离子体与过渡金属二硫属化物（TMD）的声子杂交，从而形成表面等离子体-声子极化激元（SPPP）。这些模式耦合的程度取决于TMD的组成和结构，但也取决于等离子体激元的性质。通过执行现实的模拟，分别占vdWh的每一层的贡献，我们计算等离子体-声子耦合的强度如何取决于TMD层的数量和组成，石墨烯费米能量和特定的声子模式。由此，我们提出了一个半经典的理论，是能够捕捉所有相关特性的SPPPs。我们发现，通过调节石墨烯的费米能级和改变TMD层数，可以实现强耦合和超强耦合。
2021-08-14 cond-mat.mes-hall
Anomalous skew scattering of plasmons in a Dirac electron fluid
本研究扩展流体动力学框架，描述狄拉克电子流体中等离子体激元从贝里通量靶的散射，发现其具巨大不对称性/斜度及源于手性非拓扑俘获模式的共振，还讨论了拓扑绝缘体薄膜表面等实验实现可能。
2025-04-14 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Optical Observation of Coherent Acoustic Dirac Plasmons in Thin-Film Topological Insulators
具有类声线性色散的低能电子集体激发在实验和理论上都得到了广泛的研究。然而，在时域测量中出现的相干声等离子体模式很少观察到由于单粒子连续朗道阻尼。在这里，我们报告的观察相干声学狄拉克等离子体（CADP）模式激发间接（静电）对表面耦合薄膜的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3。使用瞬态二次谐波发生，一种能够独立监测膜中的面内和面外电子动力学的技术，观察到GHz范围的振荡，而没有相应的瞬态反射率振荡。这些振荡被分配到由倏逝引导兰姆声波引起的横向磁和横向电引导CADP模式，并且由于相对表面狄拉克状态之间的费米子隧穿而保持朗道无阻尼。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall
Hyperbolic plasmons in massive tilted 2D Dirac materials
我们探讨了大质量各向异性倾斜狄拉克系统中表面电磁模式传播类型的拓扑转变。倾斜和质量的存在引起了一个间接的带隙，强烈修改的联合态密度相比，无带隙系统。新的van Hove奇点出现，带内和带间跃迁之间的相互作用导致各向异性的光学电导率，虚部在正交方向上获得相反的符号，打开了等离子体双曲线传播的可能性。从色散关系中获得的等频线和低等离子体激元损失表明，只有当倾斜和质量共存时，才能实现纯各向异性准椭圆和定义明确的，高度定向的双曲模式之间的过渡。在太赫兹制度的微调表明，这可能是有用的，作为一个动态探测器的并发倾斜和质量的狄拉克材料。
2022-01-30 cond-mat.mes-hall
A novel undamped gapless plasmon mode in tilted type-II Dirac semimetal
我们预测存在一种新的长寿命的无隙等离子体振子模式在第二类狄拉克半金属（DSM）。这种无隙模式产生于电子密度波动的异相振荡和II型DSM的空穴袋。它起源于沿倾斜轴方向的临界波矢量之外，这是由于电子和空穴袋的动量分离。类似的异相等离子体激元模式也出现在其他多组分带电流体中，但通常它是朗道阻尼的，并且位于粒子-空穴连续体内。在第二类DSM的情况下，开放的费米表面禁止低能量有限动量单粒子激发，在粒子-空穴连续体中产生“间隙”。无间隙的等离子体激元模式位于该粒子-空穴连续间隙内，因此，它被保护免受朗道阻尼。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall
Tunable plasmonic reflection by bound 1D electron states in a 2D Dirac metal
我们表明，表面等离子体的二维狄拉克金属，如石墨烯可以反映的线状扰动托管一维电子态。的反射起源于一个强烈的增强所造成的光学跃迁涉及这些束缚态的局部光学电导率。我们建议，束缚态可以系统地创建，控制和清算的超箭头静电门。使用红外纳米成像，我们获得了实验证据的碳纳米管栅极诱导的石墨烯的局部增强的导电性，这支持了这一理论概念。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall
Plasmon-enhanced electron-phonon coupling in Dirac surface states of the thin-film topological insulator Bi2Se3
拉曼光谱测量了Bi_2Se_3拓扑绝缘体薄膜中与狄拉克表面态（SS）相关的Fano型表面声子模，确定了狄拉克SS中电子-声子耦合强度随薄膜厚度的变化范围为2 ~ 40 nm。在8 - 10 nm厚的薄膜中，电子-声子耦合强度呈现出非单调的增强现象，最大值出现在薄膜中。的非单调性建议起源于等离子体-声子耦合，增强电子-声子耦合时，在狄拉克SS中的自由载流子密度随膜厚度的减小而增加，并成为抑制最薄的膜时，在平面和平面外的声子模式之间的非谐耦合发生。8 - 10 nm厚的Bi_2Se_3薄膜的Dirac SS中的电子-声子耦合增强了约4倍，这可能为这类材料的超导起源及其应用提供新的见解。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall
Terahertz tuning of Dirac plasmons in Bi$_2$Se$_3$ Topological Insulator
光可以通过与等离子体激元（出现在金属和半导体中的集体电子模式）的相互作用而被强烈地限制在亚波长空间区域中。这种限制在太赫兹光谱区域中特别重要，它放大了光与物质的相互作用，并为有效地产生非线性光学现象提供了强大的机制。这些效应在狄拉克材料如石墨烯和拓扑绝缘体中特别相关，其中无质量费米子在太赫兹范围内表现出自然的非线性光学行为。到目前为止，我们都是从光的角度考虑强相互作用的情况。在本文中，我们研究的是强相互作用对等离子体激元本身的影响。特别是，我们将表明，狄拉克等离子体在Bi $_2$硒$_3$拓扑绝缘体强烈重整化时，激发高强度太赫兹辐射显示一个巨大的红移下降到其特征频率的60%。这为基于拓扑绝缘体的可调谐太赫兹非线性光学器件开辟了道路。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall
Dynamical polarizability, screening, and plasmons in one, two, and three dimensional massive Dirac systems
我们研究了一组带电的大质量狄拉克粒子的密度-密度响应函数，并给出了一维、二维和三维动态极化函数的解析表达式。极化函数，然后用来找到的等离子体激元模式的色散，和静电屏蔽的库仑相互作用内的随机相位近似。我们发现，对于有质量的Dirac系统，振荡屏蔽势在一维、二维和三维分别衰减为$r^{-1}$、$r^{-2}$和$r^{-3}$.而对于无质量Dirac系统，一维不存在静电屏蔽和Friedel振荡，二维和三维屏蔽势分别衰减为$r^{-3}$和$r^{-4}$.我们对极化函数的分析结果将有助于在不同的实验系统中探索有质量和无质量狄拉克材料的物理性质。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Diffusion of Dirac fermions across a topological merging transition in two dimensions
一个在低能下具有两个相反手征的狄拉克点的哈密顿量的连续变形可以通过两个狄拉克点的合并导致能隙的打开。在二维中，临界哈密顿量具有半狄拉克谱：在一个方向上是线性的，但在另一个方向上是二次的。我们研究了这种过渡的输运性质，从狄拉克半金属通过半狄拉克相到带隙相。使用玻尔兹曼方法和图解久保方法，我们描述的扩散制度内的电导率张量。特别是，我们表明，费米面的各向异性和狄拉克性质的本征态相结合，产生各向异性的运输时间，表现出自己通过一个不寻常的矩阵自能。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall
Plasmons due to the interplay of Dirac and Schrödinger fermions
研究了二维电子气中狄拉克费米子和薛定谔费米子的相互作用。具体来说，我们分析了低能量部门的窄隙半导体描述的两个波段凯恩模型。在量子自旋霍尔绝缘体的背景下，特别是在Hg（Cd）Te量子阱中，该模型被命名为Bernevig-Hughes-Zhang模型。有趣的是，它描述了狄拉克和薛定谔费米子之间的中间性质的电子。在无规相位近似下，我们计算了零温下该模型的动态介电函数。令人惊讶的是，在本征（未掺杂）极限中发现了等离子体共振，而在该极限中，它们在石墨烯以及普通的2DEG中不存在。此外，我们证明，光学电导率提供了一种定量的方法来确定的拓扑相的Hg（Cd）Te量子阱从散装测量。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall
Integrated Plasmonics: Broadband Dirac Plasmons in Borophene
在过去的十年里，人们发现了许多二维半金属和绝缘体，而二维金属却很少被发现。硼氢化物是一种单层硼片，最近成为一种具有独特结构和电子特性的完美2D金属。在这里，我们研究的集体激发硼化物，其中表现出两个主要的等离子体模式与低阻尼率从红外延伸到紫外区。各向异性的一维等离子体激元起源于硼化物中倾斜狄拉克锥的电子激发，类似于重掺杂狄拉克半金属中的电子激发。这些特性使得硼纳米晶体有望在下一代光电子器件中实现定向极化子传输和宽带光通信。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Merging of the Dirac points in electronic artificial graphene
理论预测，石墨烯在扶手椅方向的单轴压缩应变下应该经历从半金属到绝缘体的拓扑相变。由于压缩下跳跃积分的变化，两个狄拉克点从布里渊区的角向彼此偏移。对于足够大的应变，狄拉克点合并，出现能隙。然而，这种拓扑相变尚未在正常石墨烯中观察到（由于其大刚度），也没有在任何其他电子系统中观察到。我们的数值和分析表明，这种合并的狄拉克点可以观察到在电子人工石墨烯从二维电子气通过应用的三角形晶格的排斥antidots。在这里，应变的影响是通过调整沿扶手椅方向的排斥势之间的距离建模。我们的研究结果表明，合并的狄拉克点应在最近的实验中观察到的分子石墨烯。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall
Collective Modes of Massive Dirac Fermions in Armchair Graphene Nanoribbons
采用pz轨道紧束缚模型和第三近邻（3nn）耦合，研究了原子宽度为N = 5的本征和非本征扶手椅型石墨烯纳米带的等离激元色散特性.耦合参数是通过将3nn色散拟合到扩展的休克尔理论的色散来获得的。由此产生的大质量狄拉克费米子系统具有带隙E_g \approx 64 meV。非本征等离子体色散关系被发现接近一个共同的色散曲线的化学势$μ$增加，而本征等离子体色散关系被发现有能量和动量阈值。我们还报告了一个分析模型的外在等离子体群速度在q \rightarrow 0限制。
2012-04-23 cond-mat.mes-hall
Plasmon-polariton from a helical state in Dirac magnet
与拓扑保护的一维螺旋态相互作用的光场被示出为支持一维等离子体激元极化激元，其特征在于由非线性色散。在二维狄拉克磁体中，这些电光激发被限制在畴壁中，因此，提供了通过改变磁畴配置来操纵量子光学状态的可能性。导出了这种拓扑等离子体激元-极化激元的精确谱方程。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dirac-like plasmons in honeycomb lattices of metallic nanoparticles
我们考虑一个二维的蜂窝状晶格的金属纳米粒子，每个支持本地化的表面等离子体，并研究的量子特性的集体等离子体产生的近场偶极相互作用的纳米粒子之间。我们分析调查的色散，有效的哈密顿量和本征态的集体等离子体的任意取向的个人的偶极矩。当偏振点接近平面的法线时，光谱呈现狄拉克锥，类似于石墨烯的电子能带结构中存在的那些。我们推导出集体等离子体激元的有效狄拉克哈密顿量，并表明相应的旋量本征态代表狄拉克样的无质量玻色子激发，在石墨烯中的电子，如一个非平凡的贝里相位和不存在背散射光滑的不均匀性，目前类似的效果。我们进一步讨论了如何可以操纵狄拉克点的布里渊区，并打开一个缺口，集体等离子体分散通过修改局部表面等离子体的偏振，铺平了道路，一个完全可调的等离子体类似物的石墨烯。
2013-03-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable plasmon modes and topological transitions in single- and bilayer semi-Dirac materials
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Instituto de Estructura de la Materia, CSIC（物质结构研究所，西班牙国家研究委员会）；Escuela Superior Politécnica del Litoral（拉蒂拉尔高等理工学院）；Universidad Complutense（康普顿斯大学）
研究通过调节参数δ，在单层和双层半狄拉克材料中实现等离子体模的可调性，揭示拓扑转变与等离子体响应的关系，为拓扑等离子体学和干涉应用提供新途径。
2025-06-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Signatures of merging Dirac points in optics and transport
我们考虑的光学和输运性质在一个模型的二维哈密顿描述合并的两个狄拉克点。在低能量下，在存在能隙参数$Δ$的情况下，存在两个具有线性色散的不同狄拉克点，这两个狄拉克点在较高能量下通过鞍点连接。当$Δ$变为零时，两个狄拉克点合并，产生的色散表现出在$x$方向上二次的半狄拉克行为（“非相对论”）和线性的$y$方向（“相对论”）。在每个方向的干净极限中，（$x,y$）带内和带间光跃迁的贡献都由光子能量$Ω$和化学势的普适函数给出$μ$归一化为能隙。我们提供了小的和大的$Ω/2Δ$和$μ/Δ$限制的解析公式。它们分别定义了狄拉克和半狄拉克区域。对于一阶的$Ω/2Δ$和$μ/Δ$，存在与这些渐近行为的偏差。考虑到光学和传输，如直流电导率，热导率和洛伦兹数，这样的偏差提供了从狄拉克到半狄拉克制度的演变的签名作为间隙$Δ$是变化的。
2019-08-07 cond-mat.mes-hall
Inter-valley plasmons in graphene
在狄拉克费米子模型中，最近研究了石墨烯中的二维（2D）等离子体波的光谱。我们考虑了紧束缚近似下石墨烯电子的整体色散关系和电动力学响应中的局域场效应。在六边形布里渊区的拐角附近的波矢附近，我们发现了具有线性光谱的新的低频2D等离子体振子模式。这些“谷间”等离子体激元模式与两个最近的狄拉克锥之间的跃迁有关。
2009-10-12 cond-mat.mes-hall
Existence and merging of Dirac points in $α$-(BEDT-TTF)$_2$I$_3$ organic conductor
本文重新研究了3/4填充$α$ -（BEDT-TTF）$_2$ I $_3$导电平面价带与导带之间Dirac点的存在性和稳定性条件。我们考虑通常最近的neigbhor紧束缚模型与七个转移能，取决于所施加的压力。由于布拉维晶格的每个晶胞有四个不同的分子（A，A '，B，C），因此对于布里渊区的每个波矢量$\mathbf{k}$，相应的布洛赫哈密顿量是$4\times4$矩阵${\cal H}({\bm k})$。在以前的工作中，狄拉克点的研究是通过直接数值对角化矩阵${\cal H}({\bm k})$。在这项工作中，我们开发了一种新的分析方法，允许分析狄拉克点的存在性和稳定性条件，从他们的合并性质的知识在时间反转点。在这种方法中，我们可以彻底讨论每个转移积分的作用，并证明反演对称性是方便的，但不是必要的。
2013-03-12 cond-mat.mes-hall
Plasmonics in the visible domain for a one-dimensional truncated photonic crystal terminated by graphene: sensing beyond Dirac point's approximation
在Kretschmann构型下，在涂覆石墨烯层的一维光子晶体中，TE波的偏振可以激发出可见的表面等离子体共振（SPR）.在这项工作中，等离子体激元布洛赫波的狄拉克点以外的一维石墨烯基的光子传感结构的性质进行了数值研究。我们表明，在可见光区的建议的光子器件的反射光谱中的出射等离子体下降表现出可调的化学势和跳跃参数调制后的特性。传感器在可见光区的灵敏度进行了数值评估，并与那些考虑在太赫兹制度的表面等离子体共振进行了比较。
2021-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Generation and morphing of plasmons in graphene superlattices
最近对六方氮化硼（hBN）上的石墨烯的实验研究表明，hBN不仅是一种确保石墨烯载流子优异电子特性的无源衬底，而且它通过周期性莫尔电位主动修改了它们的无质量狄拉克费米子特性。在这项工作中，我们提出了一个理论的无质量狄拉克费米子的等离子体激元激发谱的云纹超晶格。我们证明，石墨烯-hBN堆叠为等离子体提供了丰富的平台，其中等离子体模式的控制不仅可以通过静电门控发生，而且可以通过调节例如相对晶体结构来发生。
2014-07-10 cond-mat.mes-hall
Magnetic field tuning of terahertz Dirac plasmons in graphene
二维系统的边界和边缘降低了其对称性，并且从电荷输运的观点来看，通常被认为是缺陷。在这里，我们提出了第一个研究的石墨烯等离子体激元在强磁场中的行为，提供了一个不同的视角。我们发现，在微米尺寸的石墨烯磁盘在强磁场的等离子体共振分裂成边缘和体等离子体模式具有相反的色散关系，并在太赫兹频率的边缘等离子体发展越来越长的寿命与增加磁场，尽管潜在的更多的缺陷接近石墨烯边缘。这种不直观的行为是由于增加准一维场致约束和由此产生的抑制的背散射。由于石墨烯的线性能带结构，边缘和体模的分裂速率发展出强烈的掺杂依赖性，这与传统的半导体二维电子气（2DEG）系统的行为不同。我们还观察到一个高阶模式的外观，表明非谐约束潜力，即使在这些定义良好的圆盘。我们的工作不仅为研究石墨烯边缘物理开辟了一条途径，而且还支持石墨烯在可调谐太赫兹磁光器件方面的巨大潜力。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall
Coherent Dirac plasmons in topological insulators
我们研究了五层厚的Sb $_2$ Te $_3$拓扑绝缘体中光生耦合声子-表面狄拉克等离子体的超快反射响应。在不同的时间框架下获得的瞬态相干声子谱表现出Fano型的非对称线型的$A^2_{1g}$模式，这归因于连续相干Dirac-plasmon和声子之间的量子干涉。通过使用双温度模型（TTM）分析时间依赖的非对称线形，确定了在光激发后Fano类共振持续到$\approx$ 1 ps，其中在$\leq$ 200 fs处的弛豫轮廓由高斯衰减主导。对于$\geq$ 200 fs，TTM可以很好地描述非对称性参数，因此表明狄拉克等离子体的相干时间为$\approx$ 200 fs.
2018-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
First-principles study of ultrafast dynamics of Dirac plasmon in graphene
探索低损耗的二维等离子体模式被认为是实现纳米级光操纵和等离子体科学技术应用的核心。在这种情况下，泵浦探测光谱是一个强大的工具，研究这些集体模式和相应的能量转移过程。在这里，我提出了一个第一性原理研究非平衡狄拉克等离子体在石墨烯，其中阻尼通道在超快条件下仍然没有得到充分的探索。激光诱导的等离子体激元能量蓝移解释的热增加的电子空穴对浓度的带内通道。有趣的是，虽然平衡石墨烯等离子体的阻尼路径完全由声学声子的散射决定，但光致等离子体主要将其能量转移到强耦合的热光学声子，这解释了实验观察到的等离子体线宽增加十倍。本研究铺平了道路，在新的二维系统和异质结构等离子体激元时间动力学的深入理论理解。
2021-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A universal Hamiltonian for the motion and the merging of Dirac cones in a two-dimensional crystal
我们提出一个简单的哈密顿量来描述二维电子的电子谱中狄拉克点的运动和合并。这种合并是一种拓扑转变，它将具有两个狄拉克锥的半金属相与具有间隙的绝缘相分开。我们计算了态密度和比热。磁场B中的谱与双势阱中薛定谔方程的分辨率有关。它们服从一般标度律e_n \propto B^{2/3} f_n（Delta /B^{2/3}.它们从sqrt{n B}连续演化到线性（n+1/2）B相关性，在过渡处具有[（n+1/2）B]^{2/3}相关性。在拓扑转变附近的光谱是很好地描述了一个半经典量子化规则。该模型连续描述了与两个狄拉克点相关的谷之间的耦合，当接近过渡。它被应用到紧束缚模型的石墨烯及其推广时，一个跳跃参数是变化的。它显著地再现了蜂窝晶格的Rammal-Hofstadter谱的低场部分。
2009-07-02 cond-mat.mes-hall
Anomalous Dirac Plasmons in 1D Topological Electrides
等离子体开启了在亚波长尺度上有效耦合光和物质的可能性。通常，等离子体激元频率取决于载流子密度。然而，这种依赖性从根本上导致低频下的弱等离子体激元强度，特别是对于在石墨烯中广泛研究的狄拉克等离子体激元（DP）。在这里，我们展示了一种新类型的DP，由狄拉克的表面状态，它表现出一个令人不安的密度无关的频率激发。值得注意的是，我们预测实现的异常DP（ADP）在一维拓扑结构，如Ba 3 CrN 3和Sr 3 CrN 3，第一性原理计算。两种体系中的ADP都具有与密度无关的频率和高强度，并且通过改变激发方向可以将其频率从太赫兹调谐到中红外。此外，阴离子电子的固有弱电子-声子耦合在ADPs中提供了超低声子辅助阻尼的额外优势，因此ADPs的寿命长。我们的工作为将拓扑物理学与掺杂材料相结合开发新型等离子体和光电子器件铺平了道路。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Infrared nanoscopy of Dirac plasmons at the graphene-SiO2 interface
我们报告的二维等离子体激元激发狄拉克费米子在石墨烯的红外（IR）纳米。这是通过将中红外辐射限制在纳米级尖端的顶点来实现的：与自由空间传播相比，这种方法产生入射波矢量q的面内分量的值的两个数量级的增加。在这些高波矢，狄拉克等离子体被发现显着增强近场相互作用与中红外表面声子的二氧化硅基板。我们的数据增强了详细的建模建立石墨烯作为一种新的介质支持等离子体效应，可以通过栅极电压控制。
2011-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dirac plasmons in bipartite lattices of metallic nanoparticles
我们从理论上研究了由金属纳米颗粒的二维阵列构成的“石墨烯类”等离子体超材料，包括具有和不具有反转对称性的完美蜂窝结构，以及通用的二分晶格。不同纳米颗粒中局部表面等离子体之间的偶极相互作用产生了在整个晶格上延伸的集体等离子体。我们研究了集体等离子体激元的能带结构，并揭示了它的可调谐性与局部表面等离子体激元的偶极矩的方向。根据偶极子的取向，我们确定了一个相图的集体等离子体激元色散的无间隙或有间隙的阶段。我们表明，在相图中的无间隙阶段的特点是集体等离子体表现为无质量的手性狄拉克粒子，在类比与电子在石墨烯。当蜂窝结构的反转对称性被破坏时，集体等离子体被描述为具有能量依赖的Berry相位的带隙手性狄拉克模式。我们进一步放松的几何对称性的蜂窝结构，通过分析一般的二分六边形晶格。在这种情况下，我们研究的相图的演变，并揭示了出现一个序列的拓扑相变时，一个六边形的子晶格是逐步转移相对于其他。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Friedel oscillations at the Dirac-cone-merging point in anisotropic graphene
研究了各向异性石墨烯中局域杂质引起的Friedel振荡。重点讨论了两个不等价的Dirac点合并时的极限。我们发现，在这个极限的弗里德尔振荡表现出非常奇特的功能，如一个强大的不对称性和一个非典型的反平方根衰减。我们的计算使用T-矩阵近似和紧束缚精确对角化技术。它们使我们能够获得作为能量和位置的函数的局部态密度的数值，以及在连续极限的Friedel振荡的分析形式。这两种技术产生的结果非常一致，证实了这种方法来解决这个问题的准确性。
2012-10-18 cond-mat.mes-hall
Chiral plasmon in gapped Dirac systems
研究了一般带隙狄拉克材料在圆偏振光泵浦下的电磁响应和表面电磁模。由于泵浦导致的谷不平衡导致净Berry曲率，从而产生有限的横向电导率。我们讨论了非互易手性边缘模式的外观，他们的杂交和波导在纳米几何形状，和巨大的偏振旋转纳米阵列。
2015-12-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Conductivity of Two-dimensional Dirac Electrons Close to Merging in Organic Conductor $α$-STF$_2$I$_3$ at Ambient Pressure
有机导体$α$-STF $_2$中狄拉克电子的电导率（STF =双（亚乙基二硫代）二硒二硫富瓦烯），其具有ET的异构体结构（=双（亚乙基二硫代）四硫富瓦烯），已经在杂质和电子-声子（e-p）散射的同时存在下用二维紧束缚模型进行了理论研究。其具有几乎各向同性速度的狄拉克锥，STF由于接近合并的狄拉克点而提供大的各向异性。结果，$σ_{x}$变得比$σ_{y}$大得多，其中$σ_y$和$σ_x$分别是平行于和垂直于分子堆叠轴的对角电导率。随着温度（$T$）的升高，由于e-p散射，$σ_x$出现宽的最大值，而$σ_y$几乎保持不变。根据能带结构分析比率$σ_x/σ_y$。这样一个异国情调的导电性STF相比，实验显示出良好的对应关系。最后，示出ET和BETS（=双（亚乙基二硫代）四硒富瓦烯）的$σ_x/σ_y$值以证明与STF的不同。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall
Plasmonic Dirac Cone in Twisted Bilayer Graphene
我们讨论了费米能级位于带隙内时，有偏压的扭曲双层石墨烯的等离子体激元。集体激发是完全由出现在AB-BA界面处的拓扑电子边缘态（EES）中的激发组成的手征边缘等离子体激元（CEP）网络。CEP形成具有唯一能量标度$ε_p=\frac{e^2}{ε_0εt_0}$的六边形网络，其中$t_0$为莫尔晶格常数，$ε$为介电常数。从介电矩阵，我们得到的等离子体激元光谱，具有两个主要特征：（i）发散的状态密度在零能量，和（ii）存在的等离子体狄拉克锥在$\hbarω\simε_p/2$与声速$v_D=0.0075c$，这是由锯齿形和扶手椅电流振荡形成。一个网络模型表明，等离子体激元带的反对称性意味着CEP散射在六边形顶点最大的偏转手征出射方向，与电流比为4/9到每个偏转方向和1/9到前一个。我们表明，扫描近场显微镜应该能够观察到预测的等离子体狄拉克锥和对称性破缺相。
2020-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface plasmons in doped topological insulators
我们研究了正常电介质和拓扑绝缘体之间的平面界面处的表面等离子体激元，其中费米能位于拓扑绝缘体的体隙内，并产生了自由狄拉克电子的二维电荷分布。我们开发的等离子体激元色散的计算方法，使用经典电动力学的框架，与修改后的组成方程，由于霍尔电流的拓扑绝缘体，连同一个Lindhard型描述的二维电荷分布的自由狄拉克电子。对于Bi $_2$ X $_3$二元化合物的代表系统，我们发现与最近的相关工作，修改后的组分方程几乎没有影响的表面等离激元色散，但导致旋转的表面等离激元的界面平面的磁极化。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall
Controlling surface charge and spin density oscillations by Dirac plasmon interaction in thin topological insulators
我们研究了薄拓扑绝缘体支撑的光学和声学等离子体激元模在红外和太赫兹频率的选择性激发。这些模式的特点是有效的净电荷或净自旋密度，分别，我们研究了它们的激发相结合的多体和电磁计算。我们首先表明，非局域性可以显着修改等离子体响应：它改变了传播等离子体的能量高达百分之几十。然后，我们讨论如何，通过改变偶极源和半无限的10 nm薄膜之间的距离，它是可能的控制激发的声学和光学传播等离子体，它可以传播超过几个等离子体波长的距离。此外，我们考虑10 nm薄TI纳米盘和研究的声学和光学局部等离子体激元模式的激发点偶极子源和平面波照明，分别。共振等离子体激元模式出现在强烈依赖于盘的大小的频率处，并且可以通过应用静电门控来潜在地调谐以修改在TI的界面处形成的导电二维层的费米能量。通过改变费米能从250 meV到350 meV，我们观察到了从~29 $μ$ m到~34 $μ$ m的谱移。最后，这些等离子体激元模式的电磁能量可以被限制在非常小的区域内，对于所考虑的较小圆盘，有效体积为~（120 nm）^3，远小于自由空间波长的立方$λ$ ^3 ~（35000 nm）^3。强约束对于实现与附近系统的非常有效的耦合是期望的。因此，我们的详细研究表明，薄的拓扑绝缘体是一个有前途的系统，以控制与等离子体共振相关的自旋和电荷振荡，与快速，紧凑和电控自旋电子器件的可能应用。
2018-11-09 cond-mat.mes-hall
Polarizability, plasmons, and screening in 1T${^\prime}$-MoS$_2$ with tilted Dirac bands
在外加垂直电场和应变的情况下，1 T ${^\prime}$ -MoS $_2$明显表现出谷自旋极化的倾斜狄拉克带.此外，对于电场的临界值，该材料经历拓扑绝缘体和带状绝缘体之间的拓扑相变。利用线性响应理论，我们计算的极化函数，这反过来又被用来获得介电函数。后一个量随后用于计算以确定等离子体激元色散关系、其衰减速率和对应于各种掺杂水平的杂质屏蔽、临界施加垂直电场强度和具有倾斜狄拉克带的1 T ${^\prime}$ -MoS $_2$中的自旋-轨道耦合间隙。
2022-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface plasmon for graphene in the Dirac equation model
我们考虑单层平面石墨烯的电子激发所描述的狄拉克方程。使用已知的表示的偏振张量的旋量环，我们表明存在的表面模式，即，在时间上无阻尼的\elm场的激发，沿着石墨烯传播。这些出现在TE极化中，并存在于零温度下。
2012-12-09 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Quantum oscillations in Dirac magnetoplasmons
具有抛物单粒子色散的标准电子气体中的等离子体激元频率是一个纯粹的经典量，对电子相互作用或状态方程不敏感。我们证明，这一典型的结果不再适用于三维半金属中的等离子体激元，因此可以用来探测这些系统中的多体效应。特别是，我们表明，在外部磁场的等离子体频率显示量子振荡，这是不是电子气的情况。利用无规相位近似，给出了狄拉克半金属中磁等离子体激元色散和损耗函数的计算结果。我们包括一个完整的讨论在磁场中的损失函数作为一个功能的传播方向相对于磁场方向，并讨论从大磁场的低场极限的过渡。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall
Bloch-Zener oscillations across a merging transition of Dirac points
Bloch振荡是研究Dirac点谱的有力工具。通过改变能带参数，可以操纵狄拉克点，并合并在一个拓扑过渡到一个带隙的阶段。在一个恒定的力，费米海最初在较低的频带进行布洛赫振荡，并可能齐纳隧道的狄拉克点的位置，主要是在上带。隧穿概率计算从低能量的通用哈密顿描述附近的合并。与最近的光晶格中冷原子的实验符合得很好。
2012-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Wide Angle Dynamically Tunable Enhanced Infrared Absorption on Large Area Nanopatterned Graphene
通过在纳米图案化单层石墨烯上激发狄拉克等离子体来增强光-物质相互作用是实现高红外吸收的有效途径。在此，我们设计并制备了具有和不具有光学腔的纳米孔和纳米盘的六边形平面阵列，在图案化的石墨烯上激发Dirac等离子体，并研究了等离子体寿命、消光截面、入射光偏振、入射光角度和图案尺寸对光吸收光谱的影响。
2018-06-03 cond-mat.mes-hall
Merging of Dirac points in a two-dimensional crystal
本文研究了二维晶体电子谱中的一对狄拉克点在什么一般条件下可以合并为一个点。合并信号之间的半金属相和带绝缘体的拓扑转变。我们推导出一个通用的哈密顿量，它描述的过渡，这是由一个单一的参数控制的物理性质，并分析在其附近的朗道能级谱。这种合并可以在有机盐α-（BEDT-TTF）_2I_3中或在模拟变形石墨烯的冷原子的光晶格中观察到。
2009-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Merging Dirac points and topological phase transitions in the tight-binding model on the generalized honeycomb lattice
研究了蜂窝格点上紧束缚模型中Dirac点的移动、合并和湮灭问题。我们得到了一个丰富的相图的拓扑相变的参数空间中的方向相关的跳跃。我们得到了三个Dirac点合并的条件和三临界点的条件。我们发现，只有非常小的第三近邻跳跃是足够的三个狄拉克点和三临界点的合并的存在，如果系统是充分的各向异性。当三个Dirac点合并时，态密度为$D(ε) \propto |ε|^{1/3}$，在三临界点处为$D(ε) \propto |ε|^{1/4}$.在光晶格、应变单层石墨烯或应变双层石墨烯上的超冷原子中实现这些拓扑相变是可能的。
2012-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Universality of plasmon excitations in Dirac semimetals
${\rm Cd_3 As_2}$和${\rm Na_3 Bi}$ Dirac半金属的最新实验发现使得在三维空间中研究手征准粒子的性质成为可能。如光电发射所示，狄拉克半金属的特征在于费米子准粒子的线性色散关系，因此代表石墨烯的三维类似物。虽然手性费米子的独特行为（例如克莱因隧道）在二维石墨烯中已经很明显，但三维手性物理学开辟了许多新的可能性。本文用相对论场论方法研究了Dirac半金属中集体等离子体激元激发的性质。我们发现了一个强而窄的等离子体激元激发，其频率在太赫兹（THz）范围内，这可能是重要的实际应用。由于准粒子的大简并度和小的费米速度$v_F \ll c$，等离子体激元的性质似乎对所有狄拉克半金属都是普遍的。这种普适性与“维度嬗变”现象非常相似，这是相对论性场论（如量子色动力学，现代核物理理论）中维度尺度出现的原因。
2014-12-18 cond-mat.mes-hall hep-ph nucl-th
Effect of disorder on 2D topological merging transition from a Dirac semi-metal to a normal insulator
我们研究了无序对二维狄拉克半金属到绝缘态拓扑跃迁的影响。这种转变被描述为两个狄拉克点的连续合并，导致在临界点处的半狄拉克谱。后者的特点是色散关系在一个方向上是线性的，在正交的二次。利用自洽玻恩近似和重整化群，计算了不同类型无序下跃迁的上、下和附近的态密度。除了预期的过渡无序涂抹，我们发现一个中间无序半狄拉克相。在一侧，该相通过连续跃迁与绝缘态分离，而在另一侧，它通过交叉演化到无序狄拉克相。
2013-07-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
