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电光效应模仿晶体管动态响应

[2206.04023] Engineering transistor-like optical gain in two-dimensional materials with Berry curvature dipoles (arxiv.org)

半导体晶体管是电子电路的基本元件,因为它们可以实现例如电压信号的隔离或放大。虽然传统晶体管是点型(集总元件)器件,但在块状材料中实现分布式晶体管型光学响应可能非常有趣。在这里,我们展示了低对称性二维金属系统可能是实现这种分布式晶体管响应的理想解决方案。为此,我们使用半经典玻尔兹曼方程方法,表征了在静电偏压下二维材料的光导率。发现类似于非线性霍尔效应,电子传输取决于贝里曲率偶极子。我们的分析表明,电光效应改变了材料的光导率,打破了电磁互易性,并产生了模仿晶体管的动态响应,但在分布体积中。此外,有效电导张量可以是非厄米特张量,开启了光学增益的可能性。为了最大化非厄米特响应,我们探索了应变扭曲双层石墨烯的具体情况。我们的分析表明,通过偏置系统传输的入射光的光学增益取决于光偏振,并且可能非常大,特别是对于多层配置

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