设计低对称性全电介质椭圆格点能谷光子晶体

二维拓扑光子绝缘体中格点的对称性作为一个设计的自由度还未被探索。在此研究中通过使用对称性较低的椭圆形格点来研究格点对称性对于能谷光子禁带的影响。通过改变椭圆形格点的长轴方向能够改变能谷光子禁带的中心波长及宽度,并将具有不同禁带宽度及中心波长的全电介质能谷光子晶体结构以镜面对称的方式组合实现全电介质光子拓扑绝缘体波导结构,实现了抗散射鲁棒单向光传输。该研究拓展了能谷光子晶体设计的自由度,为全电介质能谷光子晶体设计提供了新的可能性。

铁电极化翻转对硅烯异质结中电子性质的调控

硅烯是硅原子蜂窝状排列构成的二维材料,由于其层内硅原子不在同一平面上而易受到电场等调控,近年来成为理论和实验研究的一个热点.借助于第一性原理计算方法,详细研究了硅烯和二维铁电材料In_(2)S_(3)单层材料异质结的堆垛形式和电子结构.计算结果表明,硅烯和In_(2)S_(3)可以形成稳定的异质结,In_(2)S_(3)衬底的自发铁电极化对硅烯能带有显著调控作用.铁电极化方向向上时,自发极化电场和衬底的共同作用在狄拉克点打开能隙,K和K’点贝利曲率符号相反,对应能谷霍尔效应态.铁电极化方向向下时,硅烯和In_(2)S_(3)之间间距变小,费米能级有能带穿过,对应金属态.研究结果对铁电调控硅烯二维异质结提供参考,为硅烯异质结在信息存储领域的应用指明方向.

能谷光子晶体与拓扑光传输

在传统光学原理框架下,高效光传输问题在集成光电子领域的发展受到了制约。人们希望从物理源头出发,提出新型原理机制或设计方法,来获得整体上的高保真光传输性能。这正好与近年兴起的拓扑光子学内涵相吻合。近年来,光子晶体和超构材料等多种电磁系统都被用于拓扑光子学的研究中,并受到了广泛关注。文章简要回顾拓扑光子学的发展历程,重点介绍能谷光子晶体的物理特性和最新研究进展,集中论述了电磁对偶能谷光子晶体的理论提出、能谷光子晶体分类与微波实验观测、硅基能谷光子晶体与光波段传输实现等方面。最后,将讨论该领域的未来,并展望其在微纳集成光子学领域的可能发展方向。