Terahertz cyclotron emission from two-dimensional Dirac fermions
自从石墨烯出现以来，我们已经看到了几种实现在太赫兹频率范围内可调谐的朗道激光器的提议。希望是朗道能级与狄拉克费米子的非等距离可以抑制有害的非辐射俄歇复合。不幸的是，即使在这种非等距的情况下，朗道量子化的石墨烯中仍然存在不利的非辐射过程，并且到目前为止还没有报道狄拉克费米子的回旋辐射。消除这最后一个非辐射过程的一种方法是通过在线性能带结构中打开一个小间隙来充分修改朗道能级的色散。这种带隙的类石墨烯材料的经证实的实例是接近拓扑相变的HgTe量子阱。在这项工作中，我们实验证明朗道发射狄拉克费米子在这样的碲化汞量子阱，其中发射是可调的磁场和载流子浓度。因此，这些结果代表了在实现太赫兹朗道激光器的磁场和栅极电压调谐的进步。
2023-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling laws for nonlinear electromagnetic responses of Dirac fermions
我们从理论上提出了二维狄拉克费米子在太赫兹电磁场作用下表现出巨大的非线性响应。获得了作为归一化电磁场$E/E_ω$和$B/B_ω$的函数的电流和磁化的缩放形式，其中特征电（磁）场$E_ω$（$B_ω$）取决于频率$ω$作为$\hbarω^2/ev_F$（$\hbarω^2/ev_F^2$），并且在太赫兹区域中通常为80 V/cm（8 mT）的量级。讨论了本理论在石墨烯和拓扑绝缘体表面态中的应用。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall
Colossal infrared and terahertz magneto-optical activity in a two-dimensional Dirac material
当二维电子气（2DEG）暴露于磁场中时，它们通过朗道能级（LL）之间的电子跃迁共振吸收电磁辐射。在具有狄拉克光谱的2DEG中，例如石墨烯，理论预测即使在零掺杂下也具有异常高的红外磁吸收。然而，石墨烯中测得的LL磁光效应比预期的要弱得多，因为到目前为止可用于此类实验的样品中存在缺陷。在这里，我们测量磁透射和法拉第旋转高迁移率封装单层石墨烯使用定制设计的磁红外显微光谱设置。我们的研究结果表明，在红外和太赫兹范围内，其特征在于由最大允许（50%）的光吸收，100%的磁性圆二色性以及创纪录的高法拉第旋转的磁光活性强烈增强。考虑到在常规可实现的磁场中已经观察到了相当大的影响，我们的研究结果表明，在长波长光电子学和等离子体激元学中，二维狄拉克材料的磁调谐具有新的潜力。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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）
本研究通过太赫兹磁反射率光谱观测到狄拉克Landau极子，并发现其非线性电发光特性，揭示了极子在上分支的强耦合与高占率。
2026-02-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observation of terahertz second harmonic generation from Dirac surface states in the topological insulator Bi$_2$Se$_3$
本文在拓扑绝缘体Bi$_2$Se$_3$薄膜中观测到效率约0.005%的本征太赫兹二次谐波产生，并将其归因于拓扑表面态狄拉克费米子，为通过带内非线性过程探测量子几何开辟了新途径。
2024-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz chiral photonic-crystal cavities for Dirac gap engineering in graphene
本文设计了利用轻掺杂半导体磁等离子体实现时间反演对称性破缺的高品质因子太赫兹手性光子晶体腔，并结合第一性原理计算预测其在石墨烯中可诱导约1 meV的狄拉克能隙。
2025-07-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Terahertz Spin-Light Coupling in Proximitized Dirac Materials
本文研究二维 Dirac 材料中磁与自旋轨道邻近效应诱导的 THz 自旋-光耦合，通过平均场与量子理论解释 EDSR，并证明 graphene 的增强反常吸收及器件价值。
2024-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Terahertz Landau level spectroscopy of Dirac fermions in millimeter-scale twisted bilayer graphene
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Institute for Basic Science（基础科学研究院）
针对转角双层石墨烯太赫兹磁光测量受样品尺寸限制的问题，本研究制备出5mm×5mm以上均匀转角的大尺寸样品，通过复法拉第旋转实验开展朗道能级光谱测量，确定了费米速度与转角的关系。
2025-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Terahertz Dynamics of Quantum-Confined Electrons in Carbon Nanomaterials
低维碳纳米结构，如单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨烯，为太赫兹科学和技术提供了新的机会。金属单壁碳纳米管和石墨烯是具有线性、类光子能量色散的零能隙系统，表现出各种非凡的性质。在过去的十年中，它们的直流和线性电气特性已被广泛研究，但它们不寻常的有限频率、非线性和/或非平衡特性在很大程度上尚未被探索，尽管预计它们对新的太赫兹设备应用很有用。太赫兹动态电导率测量使我们能够探测这种光子类电子或无质量狄拉克费米子的动力学。在这里，我们使用太赫兹时域光谱和傅里叶变换红外光谱研究太赫兹电导率的一维和二维电子，分别在高度对齐的单壁碳纳米管和门控大面积石墨烯的薄膜。在单壁碳纳米管，我们观察到非常各向异性的太赫兹电导率，太赫兹偏振器的应用前景。在石墨烯中，我们证明了太赫兹和红外特性敏感地随着费米能量而变化，这可以通过电子门控和热退火来控制。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall
Gate tunable terahertz cyclotron emission from two-dimensional Dirac fermions
本研究利用HgTe量子阱中二维狄拉克费米子的特性，验证了固定磁场下背栅可调太赫兹回旋发射器的概念，实现250 GHz电调谐范围，预估优化后可在1-3 THz快速连续调谐，填补太赫兹间隙空白。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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）
研究通过两能带哈密顿量揭示了在交叉太赫兹电场和静态磁场下，二维非对称半导体中巨量环形共振的谷Hall响应机制，发现非线性谷电流控制的新途径。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall
Terahertz Polarization Conversion from Optical Dichroism in a Topological Dirac Semimetal
拓扑狄拉克半金属（TDSM），如Cd $_3$ As $_2$和Na $_3$ Bi，表现出强的光学二向色性，沿不同的晶轴具有相反的介电常数。然而，这种光学二向色性在基于TDSM的光电子器件的研究中经常被忽视，并且这种光学二向色性是否可以导致在各向同性近似下未发现的独特功能性至今仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们表明，在TDSM的光学二色性导致截然不同的太赫兹（THz）的响应和设备的性能相比，各向同性的情况下。使用有限差分时域模拟的Cd $_3$作为$_2$为基础的超颖表面，我们表明，这种光学二向色性可以导致一个意想不到的太赫兹波偏振转换，即使超颖表面结构保持C $_4$四重旋转对称，一个实际上有用的功能下实现的各向同性模型的TDSM。我们的研究结果具体揭示了各向同性和各向异性介质之间的对比光谱响应，并揭示了各向异性TDSM在太赫兹应用中的能力，不仅导致更准确的器件建模，而且还实现了太赫兹波偏振转换的新途径，而不需要传统偏振转换器中常用的复杂器件形态。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Electronic interactions in Dirac fluids visualized by nano-terahertz spacetime interference of electron-photon quasiparticles
本研究利用太赫兹频段的时空表面等离激元极化激元干涉图案，探测超净石墨烯狄拉克流体中的电子相互作用，发现电子动力学与传统费米液体理论存在显著偏差，该时空成像方法可推广应用于量子材料电动力学研究。
2024-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Manifestation of kinetic-inductance in spectrally-narrow terahertz plasmon resonances in thin-film Cd3As2
三维（3D）半金属已被预测和证明有各种各样的有趣的性质与其线性能量色散。类似于二维（2D）狄拉克半金属，例如石墨烯，3D半金属Cd 3As 2已经显示出超高的迁移率、大的费米速度，并且已经被假设为支持太赫兹频率下的等离子体。在这项工作中，我们展示了高品质的大面积Cd 3As 2薄膜的合成，通过热蒸发以及实验实现的等离子体结构组成的周期性阵列的Cd 3As 2条纹。这些阵列在太赫兹频率下表现出尖锐的谐振，相关的质量因子（Q）高达~ 3.7。这种光谱窄的共振可以理解的基础上，一个大的动力学电感，从一个长的动量散射时间，这在我们的薄膜可以在室温下接近~1 ps。此外，我们展示了一个超快的可调响应，通过光泵/太赫兹探测实验中的光诱导载流子的激发。我们的研究结果表明，Cd 3As 2的固有3D性质为太赫兹等离子体应用提供了一个非常强大的平台。总的来说，我们的观察为基于Cd 3As 2和其他3D Dirac半金属的无数太赫兹（光）电子器件的开发铺平了道路，受益于太赫兹辐射的强耦合，超快瞬态响应，磁等离子体特性等。此外，Cd 3As 2中的长动量散射时间，因此大的动力学电感，也具有巨大的潜力，重新设计的无源元件，如电感器，因此可以有深远的影响，在该领域的RF集成电路。
2018-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical valley separation in two-dimensional semimetals with tilted Dirac cones
本研究揭示具有倾斜狄拉克锥的二维半金属在光照下可实现不同能谷载流子的空间分离，该效应在保留反演与时间反演对称性的无质量狄拉克体系中存在，可在低至太赫兹的频段通过栅极调控，并在8-$Pmmn$硼烯中得到室温验证。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Terahertz Nonlinear Optics in Two-dimensional Semi-Hydrogenated SiB
具有约瑟夫森环的平面团簇$π$结的相变和电流对于绝热量子计算器件的应用具有重要意义。每个$π$环都有一个带电流的轨道矩。这些轨道力矩的方向被自相互作用改变，并由偏置电流控制。本文采用二维伊辛模型，考虑六方晶格上自旋平面的最近邻相互作用和对角相互作用，建立了半氢化SiB（H-SiB）半导体的相图。我们的研究结果表明，通过降低温度，两个相变的有序和无序发生，并在低温下的玻璃态出现，该模型映射到自旋量子比特。本文从理论上研究了非应变和应变H-SiB单层膜的磁致伸缩效应，考虑了激光电磁场与磁绝缘体电极化的强度自旋面的耦合。在太赫兹（THz）和千兆赫兹（GHz）电磁波下，激光-自旋耦合和自旋电流的动力学表现出非线性光学效应和高次谐波产生。这项研究的发现为实验人员如何检测拓扑绝缘体、狄拉克系统、莫特绝缘体和超导存储器中的高次谐波开辟了一条途径。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall
Absence of a Superradiant Phase Transition in Dirac Landau Polaritons
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；UCLA（加州大学洛杉矶分校）；University of Geneva（日内瓦大学）
通过太赫兹光谱测量，发现石墨烯朗道极化子在超强耦合下未出现超辐射相变，排除了No-Go定理规避的可能性。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall
Room temperature high frequency transport of Dirac fermions in epitaxially grown Sb_2Te_3 based topological insulators
报道了在外延生长的Sb_2Te_3三维拓扑绝缘体（TI）中观察到的光电流效应。我们表明，非对称散射的狄拉克电子驱动来回的太赫兹电场的结果在直流电流。由于“对称过滤”，直流电流仅在表面电子中产生，并提供光电通路以探测TI中的电输运、表面畴取向和电子散射的细节，甚至在室温下的3D TI中，其中常规的表面电子输运通常被体中的高载流子密度阻碍。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall
Drude Conductivity of Dirac Fermions in Graphene
在石墨烯中运动的电子表现为无质量的狄拉克费米子，它们表现出迷人的低频电输运现象。然而，它们的动态响应在1太赫兹（THz）以上的频率下鲜为人知。这些知识不仅对于更深入地理解狄拉克电子量子输运非常重要，而且对于石墨烯在超高速THz电子学和IR光电子学中的应用也非常重要。在本文中，我们报告的第一个测量的高频导电性的石墨烯从太赫兹到中红外在不同的载流子浓度。电导率表现出类似德鲁德的频率依赖性，并在太赫兹频率显着增加，但其绝对强度大大低于理论预测。这种自由电子振子强度的异常降低被石墨烯带间跃迁的相应变化所证实，正如求和规则所要求的那样。我们令人惊讶的观察表明，多体效应和狄拉克费米子杂质相互作用超越电流输运理论是重要的狄拉克费米子在石墨烯的电响应。
2010-07-27 cond-mat.mes-hall
Symmetry-Guided Design of Quantum Couplers in Dirac materials: AA-Bilayer Graphene Coupler
Nuclear Physics Institute, Czech Academy of Sciences（捷克科学院核物理研究所）；Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague（布拉格捷克技术大学核科学与物理工程学院）
研究通过理论框架设计能调节传输准粒子极化但不显著扰动传播的量子耦合器，探讨完美传输与受控极化变换条件，提出AA堆叠双层石墨烯纳米带耦合器模型，展示极化态传输可由外部场精细调节。
2026-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Anomalous Hall transport by optically injected isospin degree of freedom in Dirac semimetal thin film
该研究通过圆偏振光向三维狄拉克半金属Cd$_3$As$_2$注入同位旋自由度，利用太赫兹法拉第旋转光谱成功探测到光诱导的反常霍尔电导率，揭示了同位旋的长散射与衰减时间，为未来信息技术应用提供了前景。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall
Guiding Dirac fermions in graphene with a carbon nanotube
二维导体中的相对论性无质量带电粒子可以由一维静电势引导，类似于光纤引导的光。我们使用碳纳米管在石墨烯中产生这样的引导势，并创建单模电子波导。纳米管和石墨烯之间相隔几纳米，可以独立控制和测量。当我们给纳米管充电时，我们观察到石墨烯中单个导模的形成，我们使用相同的纳米管作为探针进行检测。石墨烯中的这种单一电子导模与线性狄拉克光谱连续体的其他电子态充分隔离，允许以最小的失真传输信息。
2019-10-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Radiation-induced magnetoresistance oscillations with massive Dirac fermions
本文报道了在二维大质量狄拉克费米子系统中辐射感生磁电阻振荡的理论研究。我们研究了单层石墨烯和六方氮化硼（h-BN/graphene）的双层体系以及六方氮化硼包覆石墨烯（h-BN/graphene/h-BN）的三层体系。我们扩展了辐射驱动的电子轨道模型，以前设计的薛定谔电子（GaAs/AlGaAS异质结构）的二维系统中研究相同的振荡的情况下，大量的狄拉克费米子。在模拟中，我们得到明确的振荡辐射频率在太赫兹和远红外波段。%，这与二维薛定谔电子的情况下，%，主要是敏感的微波频率。我们还调查了功率和温度的依赖性。对于前者，我们得到了与薛定谔电子相似的结果，并预测了零电阻态的上升。对于后者，我们得到一个类似的定性依赖，但定量不同时，增加温度。虽然在GaAs中，振荡在几度内消失，但有趣的是，对于大质量狄拉克费米子，我们在高于$100$ K的温度下，甚至在室温下，对于模拟中使用的较高频率，都可以观察到振荡。
2021-05-19 cond-mat.mes-hall
Laser pulse waveform control of Dirac fermions in graphene
我们从理论上研究了超快激光脉冲作用下石墨烯单层中狄拉克费米子的动力学行为。该脉冲具有几飞秒的持续时间和~ 0.1 - 0.5 $\mathrm{V/Å}$的幅度。脉冲的波形由具有变化的载波包络相位的Hermit高斯多项式描述。我们表明，狄拉克费米子的超快动力学强烈依赖于载波包络相位和所施加的脉冲的频率。超快脉冲产生导致有限转移电荷的电流。超快场驱动电流和相应的净转移电荷取决于所施加的脉冲的波形。我们的研究结果铺平了道路，在太赫兹域的超快信息处理的发展。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
Momentum alignment and the optical valley Hall effect in low-dimensional Dirac materials
本文研究了二维Dirac材料中光激发载流子的动量排列和谷态布居的光学控制。三角形翘曲效应导致线偏振高频光激发时属于不同谷的载流子的空间分离。带隙材料中的谷分离可以通过测量在样品或光斑的不同侧处的带边光致发光的圆偏振度（光学谷霍尔效应）来检测。我们表明，著名的Rashba效应，由衬底引起的系统不对称性，导致在低能量部分的频谱的强各向异性。这导致在光谷分离的线性偏振激发在低得多的频率相比，高能量的三角翘曲制度。我们还表明，动量对齐现象解释了巨大的增强近带边带间光学跃迁在窄间隙的碳纳米管和石墨烯纳米带的间隙形成的机制无关。这些增强的跃迁可以用于基于低维狄拉克材料的太赫兹发射器。
2023-03-29 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of plasmon-enabled resonant terahertz detection in bilayer graphene
在二维固态矩阵中的电子气，例如量子阱或二维范德华异质结构，支持等离子体波的传播。等离子体波之间的非线性相互作用，由于电荷守恒和电流对流，产生一个恒定的密度梯度，可以检测到作为一个直流电位信号在系统的边界。这种现象是等离子体波光电探测方案的核心，该方案首先由Dyakonov和Shur引入具有抛物线色散的电子系统，然后扩展到石墨烯中的无质量狄拉克费米子。在这项工作中，我们发展的等离子体波的光电探测理论在双层石墨烯，它具有的特点，色散关系局部和动态地依赖于等离子体波的强度。在我们的分析中，我们展示了如何量子电容效应，所产生的电子色散的局部波动，修改的光电探测信号的强度。例如由顶栅和底栅引起的外部电偏置可以用于控制量子电容校正的强度，从而控制光响应。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
THz Generation and Detection on Dirac Fermions in Topological Insulators
该研究表明，使用800 nm飞秒脉冲，可以从解理的Bi $_{\textrm{2}}$ Se $_{\textrm{3}}$和Cu掺杂的Bi $_{\textrm{2}}$ Se $_{\textrm{3}}$单晶的（001）表面产生太赫兹（THz）波。产生的太赫兹功率强烈依赖于晶体的载流子浓度。检查的依赖性揭示了两个通道的自由载流子吸收狄拉克费米子是必不可少的。Bi $_{\textrm{2}}$ Se $_{\textrm{3}}$中的狄拉克费米子在室温下比体载流子明显更好地吸收太赫兹辐射。此外，太赫兹辐射的特性证实了最近提出的表面声子分支的存在，该分支由狄拉克费米子归一化。
2013-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoplasmon resonance technique to monitor two-dimensional Dirac superconductors in fluctuating regime
我们提出了磁等离子体共振技术来研究二维超导体（以MoS $_2$为例）在涨落制度，其中温度略高于超导转变的临界温度。因此，未成对电子和波动的库珀对共存于系统中，并通过长程库仑力相互作用，形成玻色-费米混合物。我们将样品暴露于频率在亚太赫兹范围内的外部时间依赖性电磁场和永久磁场中，并表明在超导转变附近存在超导涨落时，系统的磁等离子体激元响应被强烈修改。特别地，波动的库珀对显著地改变磁等离子体共振的位置和加宽，这反映在系统的光学响应中。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrafast Broadband Photodetectors based on Three-dimensional Dirac Semimetal Cd3As2
由于其广泛的光电和光子应用，如光通信，互连，成像和遥感1，追求在超快响应时间，宽检测波长范围和高灵敏度方面具有极高性能的光检测的努力从未被耗尽。2D狄拉克半金属石墨烯已经显示出向具有高操作速度、宽带响应和有效载流子倍增的高性能光电探测器的优异潜力，这得益于其具有高载流子迁移率和零带隙的线性色散能带结构2 -4。作为石墨烯的三维类似物，Dirac半金属Cd 3As 2处理石墨烯作为光敏材料的所有优点，但作为体材料可能与光具有更强的相互作用，从而增强响应度5，6，这在改善光电探测器的性能方面具有巨大的潜力。在这项工作中，我们报告的实现超快宽带光电探测器的基础上Cd 3As 2。原型金属-Cd_3As_2-金属光电探测器的响应率为5.9 mA/W，响应时间约为6.9 ps，无需任何特殊的器件优化。宽带响应从0.8 eV到2.34 eV的测量与潜在的检测范围可扩展到远红外和太赫兹。系统的研究表明，光电效应在光电流产生中起着重要的作用，类似于石墨烯。我们的研究结果表明，这种新兴的奇异量子材料可以用于具有高灵敏度和高速度（~145 GHz）的光探测，在具有挑战性的中/远红外和THz范围内。
2016-09-02 cond-mat.mes-hall
Giant spin-polarized current in a Dirac fermion system at cyclotron resonance
本文报道了在临界厚度的HgTe/HgCdTe量子阱中观测到的巨大自旋极化光电流，在临界厚度处出现狄拉克谱。用太赫兹辐射和扫频磁场激发6.6 nm宽的量子阱，我们探测到了共振光电流。值得注意的是，共振的位置可以通过光学选通从负（-0.4 T）到正（高达1.2 T）磁场调谐。光电流数据、辐射透射率测量以及Shubnikov-de Haas效应和量子霍尔效应的测量，证明了光电流的增强是由狄拉克费米子系统中的回旋共振引起的。该理论表明，电流是自旋极化的，起源于辐射加热的载流子的自旋相关散射。
2013-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bipolar electron waveguides in two-dimensional materials with tilted Dirac cones
本文证明含倾斜项的(2+1)维无质量Dirac方程可简化为双合流Heun方程，并以此研究8-Pmmn硼烯中由Morse势描述的双极电子波导，发现可通过顶栅电压调节赝能隙，具有光谷电子学和太赫兹应用潜力。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Anomalous Hall effect of light-driven three-dimensional Dirac electrons in bismuth
激光技术的最新进展为通过强相干光操纵量子材料中的功能开辟了道路。在这里，我们研究了三维（3D）狄拉克电子驱动的圆偏振光（CPL），当光子能量位于狄拉克带。作为实验实现的这一设置，我们照射薄膜样品的元素铋，这是一个众所周知的半金属托管三维狄拉克电子，与中红外CPL。我们成功地观察到出现的异常霍尔效应（AHE）通过太赫兹法拉第旋转，这是泵螺旋度相关的和瞬时的。我们将实验结果与Floquet理论的结果进行了比较，Floquet理论是分析相干光驱动的电子能带结构的有力框架。单光子共振位置附近的能带结构对AHE的贡献与我们的实验结果一致。有效的哈密顿量，我们的基础上，我们的模型计算也意味着一对“双外尔点”出现由于CPL诱导的杂化之间的占用和未占用的3D狄拉克带。我们的研究结果揭示了在非线性拓扑光学材料特性的超快控制。
2023-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical response of two-dimensional Dirac materials with a flat band
具有平坦能带的二维狄拉克材料具有许多不寻常的电子性质，但对这些材料的光学性质研究较少。以$α$ - $\mathcal{T}_3$晶格为原型系统，其中$0\le α\le 1$为可调参数，$α> 0$在两个Dirac锥的圆锥相交处产生一个平带，对平带Dirac材料系统的电导率进行了解析和数值研究.由于光学电导率的虚部对光学响应有重要影响，并且是开发$α$ - $\mathcal{T}_3$晶格基光学器件的重要考虑因素，我们导出了一个包含实部和虚部的完整电导率公式。仔细研究这个公式，我们发现了两个现象。首先，当$α$在一定范围内时，两种光学跃迁共存：一种是两个狄拉克锥之间的跃迁，另一种是从平带到锥之间的跃迁，产生多频横向电传播波。其次，对于$α=1$，准粒子变为赝自旋1，平锥跃迁可导致共振散射。这些结果为利用$α$ - $T_3$晶格在太赫兹频域的光学器件应用铺平了道路。
2022-03-31 cond-mat.mes-hall physics.optics
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。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiclassical transport in two-dimensional Dirac materials with spatially variable tilt
本文用玻尔兹曼理论研究倾斜随空间变化的二维狄拉克材料，发现由时空几何诱导的几何平面霍尔效应，并指出零偏压电流可探测太赫兹辐射。
2024-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci gr-qc
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
Dirac fermion wave guide networks on topological insulator surfaces
拓扑绝缘体表面的磁性织构可以用来设计畴壁狄拉克费米子的波导网络和分束器。简单的分析参数的指导下，我们模拟狄拉克费米子干涉仪由两个平行的路径，从而采用新开发的交错网格蛙跳离散计划在2+1维吸收边界条件。通过改变磁化强度（路径长度）或施加的偏置（波长），可以在相长干涉与相消干涉之间调谐净透射。基于这一原理，提出了一种狄拉克费米子晶体管。扩展到更一般的网络进行了讨论。
2012-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anisotropic and tunable optical conductivity of a two-dimensional semi-Dirac system in the presence of elliptically polarized radiation
研究了偏振辐射场的椭圆率对二维半狄拉克（SD）系统光电性质的影响。的光学电导率计算内的能量平衡方程的方法从半经典玻尔兹曼方程。我们发现在垂直于$xx$和$yy$方向上存在由带内和带间电子跃迁通道引起的各向异性光吸收。此外，我们研究的椭圆率比，温度，载流子密度，和带隙参数上的二维SD系统的光学电导率放置在横向和垂直方向，分别的影响。结果表明，椭圆率比、温度、载流子密度和带隙参数对电导率谱的强度、峰位和峰形有重要的影响。从这项研究中获得的结果表明，2D SD系统可以是一个有前途的各向异性和可调谐的光学和光电材料的创新的2D光学和光电子器件，这是活跃在红外和太赫兹带宽的应用。
2022-03-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electron supercollimation in graphene and Dirac fermion materials using one-dimensional disorder potentials
电子超准直，其中波包被引导沿着选定的方向不失真地移动，是一种非常理想的特性，但尚未在实验上实现。一般情况下，预期障碍会抑制超准直。在这里，我们报告了一个反直觉的现象，电子超准直无序石墨烯和相关的狄拉克费米子材料。我们表明，可以使用一维无序势来控制电子波包输运。这与已知的系统不同，在已知的系统中，电子波包将被无序进一步扩展并在电势波动方向上受阻。这一现象对理解狄拉克费米子材料中的电子输运和应用具有重要意义。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanowrinkle Waveguide in Graphene for Enabling Secure Dirac Fermion Transport
本研究提出通过单层石墨烯纳米褶皱交替排列赝磁场构建一维导电通道，实现无泄漏的弹道Dirac费米子输运，为长距离安全量子信息传输和应变工程控制提供了新方法。
2024-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Dirac phonons in two-dimensional materials
声子是实现稳定的无自旋二维（2D）狄拉克点的理想平台，因为它们具有玻色子性质和难以破坏的时间反演对称性。值得注意的是，由于历史问题，几乎所有报道的2D材料的声子色散中的双重简并节点都被错误地归类为“狄拉克点”。这些双重简并节点的正确名称应该是“Weyl”，因为2D声子系统本质上是无自旋的，并且每个双重简并点都由二维的Weyl模型描述。到目前为止，还没有关于二维材料中四重简并狄拉克点声子的报道。在这项研究中，我们搜索了整个80个层组（LGs），发现狄拉克声子可以在70个LGs中实现。此外，二维材料声子色散中的狄拉克点可分为本质简并点和偶然简并点，它们分别出现在高对称点和高对称线上。在对称性分析的指导下，我们确定了狄拉克声子在几个二维材料候选人与六个LG的存在。这封信提供了一种方法来识别二维狄拉克声子，并提出了二维材料的候选人实现狄拉克声子。
2022-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent photovoltage in graphene/MoS2-based field-effect transistors
本研究基于石墨烯/MoS2场效应晶体管，在吉赫兹频段发现与栅压无关的自旋相关光电压下降信号，揭示了自旋翻转跃迁不受MoS2层影响的特性，为探索二维量子材料的自旋相关机制提供了新路径。
2025-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
