Weyl 반금속을 기반으로 한 포토닉스 검토

CAS 창춘광학연구소 정밀기계물리학 광출판센터

이미지: (a) 기존 반금속, (b) Weyl 반금속.더보기

출처: Cheng Guo, Viktar S. Asadchy, Bo Zhao 및 Shanhui Fan 작성

Weyl 반금속은 저에너지 여기가 Weyl 방정식을 따르는 토폴로지 재료입니다. Weyl 반금속에서 전도대와 원자가 띠는 Weyl 노드라고 불리는 운동량 공간의 개별 지점에서 접촉합니다. Weyl 노드는 베리 곡률의 단극이며 일반적인 섭동에 대해 견고합니다. Weyl 노드 근처의 준입자는 고에너지 물리학의 Weyl 페르미온과 유사합니다. 이들은 선형 분산과 잘 정의된 키랄성을 나타냅니다.

eLight에 발표된 새로운 논문에서 Stanford University의 Shanhui Fan 교수가 이끄는 과학자 팀은 Weyl 반금속의 기본 개념과 광학 반응을 검토했습니다.

Weyl 반금속의 중요한 토폴로지는 많은 특이한 전자, 자기, 열 및 광학 특성으로 이어집니다. 이러한 흥미로운 특징은 문헌에서 광범위하게 연구되었습니다. 이러한 근본적인 관심 외에도 Weyl 반금속은 실제 응용 분야에서 새로운 기회를 제공할 수도 있습니다. 예를 들어, 광자 응용 분야에는 소형 광학 절연체 및 순환기, 궤도 각 운동량 감지기, 고차 고조파 생성 및 비가역 열 방출기가 포함됩니다. 그러나 이러한 응용 지향적 탐구는 아직 초기 단계이므로 과학자와 엔지니어의 더 많은 공동 노력이 필요합니다.

Weyl 반금속은 특별한 종류의 반금속입니다. 이들은 반금속의 공통 특성과 일부 고유한 특성을 나타냅니다. 띠 이론에 따르면 고체는 부도체, 반도체, 반금속, 금속으로 분류할 수 있습니다. 절연체나 반도체는 가전자대와 전도대 사이에 밴드 갭이 있습니다. 밴드 갭은 반도체보다 절연체에서 더 중요합니다. 반금속은 전도대와 가전자대 사이의 중첩이 최소화되고 페르미 준위의 상태 밀도는 무시할 수 있습니다. 금속은 부분적으로 채워진 전도대와 페르미 준위에서 상당한 상태 밀도를 갖습니다.

연구원들은 Weyl 반금속을 기반으로 하는 새로운 포토닉스 주제에 대한 향후 연구에 대한 전망을 제공합니다. 지금까지 Weyl 반금속에 관한 대부분의 연구는 새로운 물리학에 중점을 두고 있습니다. 엔지니어에게는 이러한 물리적 효과를 실제로 유용하게 만들기 위한 엄청난 도전과 기회가 있습니다.

고품질 및 대면적 Weyl 반금속 합성과 Weyl 반금속 재료를 기반으로 한 광소자 제조를 포함하여 많은 기회가 있습니다. 다른 옵션에는 Weyl 반금속의 광물질 상호작용을 향상시키는 광자 구조 설계와 Weyl 반금속의 광 흡수 및 광전류를 향상시키는 광자 관리가 포함됩니다. 실제로 Weyl 반금속으로 실용적인 장치를 제작하려면 많은 노력이 필요합니다.

e라이트

10.1186/s43593-022-00036-w

부인 성명: AAAS 및 EurekAlert! EurekAlert에 게시된 보도 자료의 정확성에 대해 책임을 지지 않습니다! 기부 기관을 통해 또는 EurekAlert 시스템을 통해 정보를 사용하기 위해.