在光驅(qū)動量子固體中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)或預(yù)測了許多非平衡現(xiàn)象。實例包括光誘導(dǎo)的超導(dǎo)性和Floquet設(shè)計的拓?fù)湎?。這些是短暫的效應(yīng),應(yīng)導(dǎo)致可測量的電傳輸變化,可以使用基于光電導(dǎo)開關(guān)的超快器件架構(gòu)來表征。在此,我們報告了由飛秒脈沖的圓偏振光驅(qū)動的單層石墨烯中光誘導(dǎo)的反?;魻栃?yīng)的觀察結(jié)果。效應(yīng)對用于調(diào)節(jié)費米能級的柵極電勢的依賴性揭示了多個特征, 即反映了Floquet設(shè)計的拓?fù)鋷ЫY(jié)構(gòu)的特征,類似于Haldane最初提出的帶結(jié)構(gòu)。這包括一個以狄拉克點為中心的約60 meV寬的電導(dǎo)平臺,預(yù)計在該點處將打開等幅的間隙。我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)費米能級位于這個高原范圍內(nèi)時,估計的霍爾電導(dǎo)反常飽和在1.8±0.4 e
2/h左右。
Figure 1. 石墨烯中光誘導(dǎo)拓?fù)銯loquet帶和用于檢測超快反常霍爾電流的器件體系結(jié)構(gòu)。 (a)預(yù)測石墨烯與圓偏振光之間的相干相互作用將在有效的Floquet帶分散中打開拓?fù)鋷?。(b)間隙的特征在于存在兩個波谷中相同的貝里曲率(Ω)。(c)通過微帶傳輸線連接,剝落的石墨烯單層具有四個電觸點(右)和用于電流檢測的光電導(dǎo)開關(guān)(左)。
Figure 2. 圓偏振光驅(qū)動的石墨烯中超快反?;魻栯娏鳎海╝)對于正和負(fù)V
y,在光電導(dǎo)開關(guān)處測得的時間分辨與螺旋度相關(guān)的I
x[? − ?]。(b)去卷積的反?;魻栯娏餍盘朓
g解釋了芯片上電路的響應(yīng)功能。
Figure 3. 在不同的源極-漏極電壓幾何結(jié)構(gòu)下,取決于螺旋度的電流行為。根據(jù)V
y(a)和V
x(b)測得的Î
x[? − ?]。
Figure 4. (a)G
xy是峰值激光驅(qū)動脈沖通量的函數(shù)。(b)G
xy是在三個注量下測得的平衡E
F的函數(shù)。(c)左三幅圖:使用浮球理論模擬的b中注量的有效譜帶結(jié)構(gòu)。右圖:b中高通量數(shù)據(jù)的放大率以進行比較。
相關(guān)研究成果于2019年由馬克斯·普朗克物質(zhì)結(jié)構(gòu)與動力學(xué)研究所J. W. McIver課題組,發(fā)表在Nature Physics(https://doi.org/10.1038/s41567-019-0698-y)上。原文:Light-induced anomalous Hall effect in graphene。