發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 07:33

【摘要】：近數(shù)十年中,人們有幸見證了一個(gè)深刻而奇妙的物理領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,即凝聚態(tài)中的拓?fù)湮飸B(tài)。人們尋找著各種拓?fù)洳牧吓c拓?fù)洮F(xiàn)象,它們由體系的拓?fù)淞孔訑?shù)如陳數(shù)、Z_2拓?fù)鋽?shù)等等來表征。而時(shí)間周期驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng),由于其更加豐富的拓?fù)湎?也吸引著越來越多的物理學(xué)家的目光。這篇博士畢業(yè)論文的主要內(nèi)容就是在介紹拓?fù)湮飸B(tài)和時(shí)間周期系統(tǒng)的Floquet理論的基礎(chǔ)上,講述兩個(gè)相關(guān)的工作,即兩個(gè)周期驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下的新奇的拓?fù)洮F(xiàn)象。在第一個(gè)工作中,我們運(yùn)用Floquet理論,展示了在圓偏振光驅(qū)動(dòng)下的三維滑移堆垛石墨烯結(jié)構(gòu)所具有的Floquet外爾費(fèi)米子。在光場(chǎng)頻率的調(diào)控中,Floquet子能帶會(huì)交疊,產(chǎn)生半狄拉克點(diǎn);進(jìn)一步可以劈裂成兩個(gè)手性相反的外爾點(diǎn)。降低頻率可以使外爾點(diǎn)在動(dòng)量空間中移動(dòng),但它們不會(huì)碰到一起,因而無法被湮滅掉。在有限層的堆垛下,體系在表面布里淵區(qū)會(huì)有費(fèi)米弧連接兩個(gè)相反手性外爾點(diǎn)的投影。這種由于Floquet子能帶的交疊而呈現(xiàn)出的Floquet外爾費(fèi)米子提供了一種便于實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)的研究外爾費(fèi)米子的途徑。在另一個(gè)工作中,我們展示了在兩個(gè)相互垂直的交變電場(chǎng)的周期驅(qū)動(dòng)下的二聚鏈所具有的Floquet量子棘輪效應(yīng)。棘輪效應(yīng)指的是在交變的外場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的非對(duì)稱系統(tǒng)所產(chǎn)生的單向的流,這種效應(yīng)在機(jī)械和熱力學(xué)領(lǐng)域用來從熱漲落中收集有用的能量或從交變周期驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)直流輸運(yùn)。在我們的體系中,周期驅(qū)動(dòng)的二聚鏈等效于靜電場(chǎng)下的二維格點(diǎn)模型,我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)二維格點(diǎn)模型是拓?fù)浞瞧接沟?具有非零的霍爾電導(dǎo),進(jìn)一步地得到沿著鏈方向的量子化的棘輪電流。這個(gè)脈沖形式的棘輪流在一個(gè)周期中的平均值等于二維格點(diǎn)模型量子化的霍爾電導(dǎo)乘上驅(qū)動(dòng)頻率。這種新奇的拓?fù)洮F(xiàn)象對(duì)于設(shè)計(jì)低能耗的穩(wěn)定的量子器件和電子材料十分有意義。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O469

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本文編號(hào)：2751630