Terahertz Magnetospectroscopy of Cyclotron Resonances from Topological Surface States in Thick Films of Cd$_x$Hg$_{1-x}$Te
M. Otteneder, D. Sacré, I. Yahniuk, G. V. Budkin, K. Diendorfer, D. A. Kozlov, I. A. Dmitriev, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, S. A. Tarasenko, V. V. Bel'kov,… 展开作者
M. Otteneder, D. Sacré, I. Yahniuk, G. V. Budkin, K. Diendorfer, D. A. Kozlov, I. A. Dmitriev, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, S. A. Tarasenko, V. V. Bel'kov, W. Knap, S. D. Ganichev
We present studies of the cyclotron resonance (CR) in thick Cd$_x$Hg$_{1-x}$Te films with different cadmium concentrations corresponding to inverted and normal band order, as well as to an almost linear energy dispersion. Our results demonstrate that formation of two-dimensional topological surface states requires sharp interfaces between layers with inverted and normal band order, in which case the corresponding CR is clearly observed for the out-of-plane orientation of magnetic field, but does not show up for an in-plane orientation. By contrast, all samples having more conventional technological design with smooth interfaces (i.e., containing regions of Cd$_x$Hg$_{1-x}$Te with gradually changing Cd content $x$) show equally pronounced CR in both in-plane and out-of-plane magnetic field revealing that CR is excited in three-dimensional states. Modeling of the surface states for different film designs supports our main observations. In all samples, we observe additional broad helicity-independent resonances which are attributed to photo-ionization and magnetic freeze-out of impurity states.
Giant resonant nonlinear THz valley Hall effect in 2D Dirac semiconductors
Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Science（俄罗斯科学院西伯利亚分院热诺夫半导体物理研究所）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）；Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
Bulk cyclotron resonance in the topological insulator Bi2Te3
研究了未掺杂Bi_2 Te_3薄膜在10 T以下磁场中的太赫兹（0.3 - 5.1 THz，10 - 170 cm ~（-1））磁光响应。在法拉第几何中测量的光透射率由宽洛伦兹形模式主导，其中心频率随外加场线性增加。在零场中，洛伦兹函数以零频率为中心，因此表示自由载流子德鲁德响应。我们解释的模式作为一个回旋共振（CR）的自由载流子在Bi 2 Te 3。由于模式的频率位置遵循线性磁场依赖性，并且由于已知未掺杂的Bi 2 Te 3具有可观数量的体载流子，因此我们将模式与体CR相关联。此外，从我们的测量得到的回旋质量很好地符合文献数据的体积有效质量的Bi 2 Te 3。有趣的是，CR模式的宽度展示了场的非单调行为。我们建议，CR宽度是由两个竞争因素：杂质散射，其速率在增加的字段中减少，和电子-声子散射，其速率表现出相反的行为。
Nonlinear Terahertz Electroluminescence from Dirac Landau Polaritons
Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C)（夏尔·库隆实验室）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses（强磁场国家实验室）；UGA（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；UPS（图卢兹第三大学）；INSA（国立应用科学学院）；EMFL（欧洲磁力与低温设施）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；LETI（技术研究与集成系统实验室）；MINATEC Campus（微电子技术中心园区）；DOPT（器件物理与技术部门）；Institute for Physics of Microstructures of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微结构物理研究所）；Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod（下诺夫哥罗德罗巴切夫斯基国立大学）；Ioffe Institute（约费研究所）；A.V. Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院西伯利亚分院A.V. 日瓦诺夫半导体物理研究所）；Novosibirsk State University（新西伯利亚国立大学）；Tomsk State University（托木斯克国立大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Matériaux et Phénomènes Quantiques（材料与量子现象实验室）
Terahertz magneto-nanoscopy of encapsulated monolayer graphene
Ames National Laboratory, US Department of Energy（艾姆斯国家实验室）；Kangwon National University（江原国立大学）；Incheon National University（仁川国立大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
Magnetophotogalvanic Effects Driven by Terahertz Radiation in CdHgTe Crystals with Kane Fermions
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Ioffe Institute（约费研究所）；Rzhanov Institute of Semiconductor Physics（兹哈诺夫半导体物理研究所）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C), UMR 5221 CNRS-Université de Montpellier（夏尔·库隆实验室（L2C），CNRS-蒙彼利埃大学联合研究单位5221）
Strongly nonlinear Bernstein modes in graphene reveal plasmon-enhanced near-field magnetoabsorption
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Institute of High Pressure Physics of the Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Faculty of Physics, Ivan Franko National University of Lviv（利沃夫伊万·弗兰科国立大学物理学院）
Delayed Formation of Landau Polaritons in Phase-Resolved THz Spectroscopy
Centera Labs, Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）；Centera, Cezamat, Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；Weitzman Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）
Magnetoterahertz Response and Faraday Rotation from Massive Dirac Fermions in the Topological Crystalline Insulator Pb$_{0.5}$Sn$_{0.5}$Te
Pb $_{1-x}$ Sn $_x$ Te已被证明是一个有趣的可调拓扑晶体绝缘体系统。本文对Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te薄膜的磁太赫兹光谱进行了研究。在没有任何附加假设的情况下，提取了圆基中的复法拉第旋转角和光学电导率。我们的太赫兹响应的定量测量使我们能够表明，所研究的样品包含两种类型的散装船。一种是$p$型，起源于三维狄拉克带。另一个是$n$型，似乎来自更传统的3D波段。这两种类型的载体显示不同的回旋共振色散。通过模拟空穴载流子的回旋共振，可以确定费米能级和费米速度。此外，$p$型和$n$型载流子的散射率表现出相反的场依赖性，这可能是由于它们在磁场下不同的朗道能级展宽行为。我们的工作为分离Dirac和Weyl半金属中体态的实拓扑特征提供了一种新的方法。
High-Resolution Faraday Rotation and Electron-Phonon Coupling in Surface States of the Bulk-Insulating Topological Insulator Cu$_{0.02}$Bi$_2$Se$_3$
利用时域太赫兹磁谱研究了拓扑绝缘体Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Se $_3$薄膜的低频光学响应。与场和频率的依赖性，这样的实验提供了足够的信息来测量多个导电沟道的迁移率和载流子密度同时。我们观察到尖锐的回旋共振（CR）在这两种材料。掺入Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$中的少量Cu诱导了仅具有\textit{single}型导电的真正的体绝缘体，其具有总片载流子密度$\sim4.9\times10^{12}/$ cm $^{2}$和高达4000 cm $^{2}/$ V $\cdot$ s的迁移率。这是一致的传导从两个几乎相同的拓扑表面状态（TSS）的顶部和底部的膜与化学势$\sim$ 145毫电子伏以上的狄拉克点和散装的差距。CR在高场时变宽，我们将这种效应归因于电子-声子相互作用。这种分配是支持一个扩展的德鲁德模型分析的零场德鲁德电导。相比之下，在正常的Bi $_2$硒$_3$薄膜中观察到两个导电通道，我们开发了一种自洽的分析方法来区分占主导地位的TSS和共存的琐碎的体/2DEG状态。我们在Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$上的高分辨率法拉第旋转光谱为在实验可实现的条件下观察量子化法拉第旋转铺平了道路，以将化学势推到最低的朗道能级。
