二維介電光子晶體中的贗自旋態(tài)與拓?fù)湎嘧?/H1>

發(fā)布時間：2021-08-14 14:10

　　基于背散射抑制且對缺陷免疫的傳輸性質(zhì),光子拓?fù)浣^緣體為電磁傳輸調(diào)控提供了一種新穎的思路.類比電子體系中的量子自旋霍爾效應(yīng),本文設(shè)計出一種簡單的二維介電光子晶體,以實(shí)現(xiàn)自旋依賴的光子拓?fù)溥吔鐟B(tài).該光子晶體是正三角環(huán)形硅柱子在空氣中排列而成的蜂窩結(jié)構(gòu).將硅柱子繞各自中心旋轉(zhuǎn)60°,可實(shí)現(xiàn)二重簡并的偶極子態(tài)和四極子態(tài)之間的能帶翻轉(zhuǎn).這兩對二重簡并態(tài)的平均能流密度圍繞原胞中心的手性可充當(dāng)贗自旋自由度,其點(diǎn)群對稱性可用來構(gòu)建贗時間反演對稱.根據(jù)k·p微擾理論,給出了布里淵區(qū)中心附近的有效哈密頓量以及對應(yīng)的自旋陳數(shù),由此證實(shí)能帶翻轉(zhuǎn)的實(shí)質(zhì)是拓?fù)湎嘧?數(shù)值計算結(jié)果揭示,在拓?fù)浞瞧接购推接沟墓庾泳w分界面上可實(shí)現(xiàn)單向傳輸且對彎曲、空穴等缺陷免疫的拓?fù)溥吔鐟B(tài).本文中的光子晶體只由電介質(zhì)材料組成并且晶格結(jié)構(gòu)簡單,實(shí)現(xiàn)拓?fù)湎嘧儠r無需改變柱子的填充率或位置,只需轉(zhuǎn)動一個角度.因此,這種結(jié)構(gòu)在拓?fù)溥吔鐟B(tài)的應(yīng)用中更為有效. 

【文章來源】：物理學(xué)報. 2020,69(09)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁


本文編號：3342607

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