Espectroscopías de "Pump & Probe" aplicadas al estudio de aislantes topológicos de Floquet
La manipulación óptica ultra-rápida y las espectroscopías resueltas en tiempo han avanzado notablemente a lo largo de los últimos años, permitiendo el estudio experimental de sistemas fuera de equilibrio en escalas de tiempo ultra-cortas ( ~ fs). Simultáneamente, la búsqueda de estados topológicos d...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/592/1/Peralta_Gavensky.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | La manipulación óptica ultra-rápida y las espectroscopías resueltas en tiempo han avanzado notablemente a lo largo de los últimos años, permitiendo el estudio experimental de sistemas fuera de equilibrio en escalas de tiempo ultra-cortas ( ~ fs). Simultáneamente, la búsqueda de estados topológicos de la materia ha sido de gran interés en la física de la materia condensada desde el descubrimiento de los aislantes topológicos.
Combinando estos dos campos, esta tesis tiene como objetivo estudiar materiales de tipo grafeno, donde el acoplamiento de los grados de libertad electrónicos con un campo electromag ético externo produce la aparición de propiedades topológicas de interés.
Los materiales donde una excitación continua de frecuencia bien definida produce la aparición de estados de borde clasificados por invariantes topológicos (como los números de Chern) se conocen como aislantes topológicos de Floquet (FTIs). La periodicidad temporal permite, en el marco de la teoría de Floquet, comprender la presencia de estados coherentes luz-materia con un determinado espectro de cuasi-energías. En el
mismo se generan brechas prohibidas en las regiones irradiadas con luz circularmente polarizada al romper la simetría de inversión temporal.
Las preguntas que surgen naturalmente, a las que intentaremos dar respuesta en esta tesis, están relacionadas a cuánto se puede extender o tomar prestado de los conceptos de topología de un FTI perturbado en forma estacionaria cuando la excitación es reemplazada por un pulso corto (de una duración de unos pocos períodos asociados a la frecuencia del fotón incidente). En este trabajo se estudian en particular la técnica
de fotoemisión resuelta tanto en tiempo como angularmente (tr-ARPES) y se realizan cálculos de respuesta Hall en este tipo de sistemas. A través de las simulaciones de fotoemisión se estudia la posibilidad de detectar tanto el espectro de cuasi-energías de Floquet como los cambios en la topología inducidos por la radiación. Se encuentra que la distribución de intensidades de los electrones foto-emitidos posee información de la
estructura topológica de las fuciones de onda perturbadas. Asimismo, los cálculos de conductividad Hall demuestran que la misma no se encuentra cuantizada y su relación a los invariantes topológicos no es directa. Aún así, las componentes de Fourier de la respuesta transversal generada por el pulso se encuentran en correspondencia con el espectro de Floquet calculado en forma estacionaria. Por otro lado, se estudia el valor
medio de esta magnitud y su relación a las poblaciones en las bandas de Floquet y a los números de Chern asociados a las mismas.
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