Framfarir hafa orðið í rannsóknum á ofurhröðum hreyfingum Weil hálfkorna sem stjórnað er af leysigeislum

Framfarir hafa orðið í rannsóknum á ofurhröðum hreyfingum Weil hálfkorna sem stjórnað er afleysir

Á undanförnum árum hafa fræðilegar og tilraunarannsóknir á staðfræðilegum skammtaástandum og staðfræðilegum skammtaefnum orðið heitt umræðuefni á sviði eðlisfræði þétts efnis.Sem nýtt hugtak um flokkun efnis er staðfræðileg röð, eins og samhverfa, grundvallarhugtak í eðlisfræði þétts efnis.Djúpur skilningur á staðfræði tengist grunnvandamálum í eðlisfræði þétts efnis, svo sem grunn rafeindabygginguskammtafasa, skammtafasaskipti og örvun margra óhreyfðra frumefna í skammtafasa.Í staðfræðilegum efnum gegnir tenging milli margra frelsisstiga, eins og rafeinda, hljóðnema og spuna, afgerandi hlutverki við að skilja og stjórna eiginleikum efnis.Hægt er að nota ljósörvun til að greina á milli ólíkra víxlverkana og stjórna ástandi efnisins og þá er hægt að fá upplýsingar um eðlisfræðilega grundvallareiginleika efnisins, fasaskipti í byggingu og ný skammtaástand.Sem stendur hefur sambandið á milli stórsæislegrar hegðunar staðfræðilegra efna sem knúið er af ljóssviði og smásjár frumeindabyggingar þeirra og rafrænna eiginleika orðið rannsóknarmarkmið.

Ljóssvörunarhegðun staðfræðilegra efna er nátengd smásjá rafeindabyggingu þess.Fyrir staðfræðilega hálfmálma er örvun burðarefnis nálægt skurðpunktum bandsins mjög næm fyrir bylgjuaðgerðareiginleikum kerfisins.Rannsókn á ólínulegum sjónrænum fyrirbærum í staðfræðilegum hálfmálmum getur hjálpað okkur að skilja betur eðliseiginleika spennuástands kerfisins og er búist við að þessi áhrif geti nýst við framleiðslu ásjóntækiog hönnun sólarsella, sem veitir mögulega hagnýta notkun í framtíðinni.Til dæmis, í Weyl-hálfmálmi, mun það að gleypa ljóseind ​​af hringskautuðu ljósi valda því að snúningurinn snýst og til að mæta varðveislu skriðþunga, mun rafeindaörvun á báðum hliðum Weyl-keilunnar dreifast ósamhverft meðfram stefna hringskautaðrar ljósútbreiðslu, sem er kölluð kíral valreglan (mynd 1).

Fræðileg rannsókn á ólínulegum sjónrænum fyrirbærum staðfræðilegra efna notar venjulega aðferðina til að sameina útreikninga á eiginleikum jarðarástands efnis og samhverfugreiningu.Hins vegar hefur þessi aðferð ákveðna galla: hana vantar kraftmikla rauntímaupplýsingar um spennta flutningsaðila í skriðþungarými og raunverulegu rými og hún getur ekki komið á beinum samanburði við tilraunauppgötvunaraðferðina sem er leyst í tíma.Ekki er hægt að íhuga tenginguna milli rafeinda-fónóna og ljóseinda-fónóna.Og þetta er mikilvægt fyrir ákveðin fasaskipti.Að auki getur þessi fræðilega greining sem byggir á truflunarkenningu ekki tekist á við eðlisfræðilega ferla undir sterku ljóssviðinu.Tímaháð þéttleiki virka sameindavirkni (TDDFT-MD) uppgerð byggð á fyrstu meginreglum getur leyst ofangreind vandamál.

Nýlega, undir handleiðslu vísindamannsins Meng Sheng, nýdoktorsins Guan Mengxue og doktorsnemans Wang En frá SF10 hópi State Key Laboratory of Surface Physics á eðlisfræðistofnun Kínversku vísindaakademíunnar/Peking National Research Center for Concentrated Matter. Eðlisfræði, í samstarfi við prófessor Sun Jiatao frá Peking Institute of Technology, notuðu þeir sjálfþróaða spennt ástand gangverki uppgerð hugbúnaður TDAP.Könnuð eru svörunareiginleikar örvunar quastiparticles við ofurhraðan leysir í annarri gerð Weyl hálfmálms WTe2.

Sýnt hefur verið fram á að sértæk örvun burðarefna nálægt Weyl punktinum ræðst af atómsvigrúmssamhverfu og umbreytingarvalsreglu, sem er frábrugðin venjulegri snúningsvalsreglu fyrir kiral örvun, og hægt er að stjórna örvunarleiðinni með því að breyta skautunarstefnunni. af línuskautuðu ljósi og ljóseindaorku (Mynd 2).

Ósamhverf örvun burðarefna framkallar ljósstrauma í mismunandi áttir í raunverulegu rými, sem hefur áhrif á stefnu og samhverfu millilagsrennslis kerfisins.Þar sem staðfræðilegir eiginleikar WTe2, eins og fjöldi Weyl punkta og aðskilnaðarstig í skriðþungarýminu, eru mjög háðir samhverfu kerfisins (Mynd 3), mun ósamhverf örvun burðarefna valda mismunandi hegðun Weyls. hálfaindir í skriðþungarýminu og samsvarandi breytingar á staðfræðilegum eiginleikum kerfisins.Þannig gefur rannsóknin skýra fasamynd fyrir ljósfræðilegar fasaskiptingar (Mynd 4).

Niðurstöðurnar sýna að gefa ætti gaum að hreyfanleika burðarörvunar nálægt Weyl punkti og greina frumeindabrautareiginleika bylgjuvirkni.Áhrif þessara tveggja eru svipuð en vélbúnaðurinn er augljóslega ólíkur, sem veitir fræðilegan grunn til að útskýra einstaka Weyl-punkta.Að auki getur reikniaðferðin sem notuð var í þessari rannsókn skilið djúpt flókin víxlverkun og kraftmikla hegðun á frumeinda- og rafeindastigi á ofurhröðum tímakvarða, leitt í ljós öreðlisfræðilega aðferð þeirra og er búist við að hún verði öflugt tæki fyrir framtíðarrannsóknir á ólínuleg sjónfyrirbæri í staðfræðilegum efnum.

Niðurstöðurnar eru í tímaritinu Nature Communications.Rannsóknavinnan er studd af National Key Research and Development Plan, National Natural Science Foundation og stefnumótandi tilraunaverkefni (flokkur B) Kínversku vísindaakademíunnar.

MYND.1.a.Hreinleikavalsreglan fyrir Weyl punkta með jákvætt chirality merki (χ=+1) undir hringskautuðu ljósi;Sértæk örvun vegna atómsvigrúmssamhverfu við Weyl punkt b.χ=+1 í skautuðu ljósi á netinu

MYND.2. Atómbyggingarmynd af a, Td-WTe2;b.Band uppbygging nálægt Fermi yfirborði;(c) Bandbygging og hlutfallslegt framlag atómsvigrúma sem dreift er eftir háum samhverfum línum á Brillouin svæðinu, örvar (1) og (2) tákna örvun nálægt eða langt frá Weyl punktum, í sömu röð;d.Mögnun á bandbyggingu meðfram Gamma-X stefnunni

MYND.3.ab: Hlutfallsleg millilagshreyfing línulega skautaðrar ljósskautunarstefnu meðfram A-ás og B-ás kristalsins, og samsvarandi hreyfihamur er sýndur;C. Samanburður á milli fræðilegrar uppgerðar og tilraunaathugunar;de: Samhverfuþróun kerfisins og staðsetning, fjöldi og aðskilnaðarstig tveggja næst Weyl punkta í kz=0 planinu

MYND.4. Ljóseðlisfræðileg fasaskipti í Td-WTe2 fyrir línulega skautaða ljóseindorku (?) ω) og skautunarstefnu (θ) háð fasamynd