[发明专利]一种获得拓扑绝缘体硒化铋反常线偏振光电流的方法

说明书

本发明公开了一种获得拓扑绝缘体硒化铋反常线偏振光电流的方法，将激光依次通过斩波器、起偏器、二分之一波片，沿着硒化铋样品两电极连线的垂直平分线，将激光光斑从两电极连线的左边按一定距逐渐移动到右边，在每一个光斑位置处，转动二分之一波片从0度到180度，每一个二分之一波片角度下的光电流通过前置放大器和锁相放大器，然后进入数据采集卡并由电脑采集，对采集数据进行拟合计算，得到拓扑绝缘体硒化铋在线偏振光垂直入射下不同光斑位置处的光电流与二分之一波片角度的关系，并通过公式拟合，将不同光斑位置处的反常线偏振光电流提取出来。本发明方法简单，易于实现。

技术领域

本发明属于拓扑绝缘体偏振光学领域，具体涉及一种获得拓扑绝缘体硒化铋反常线偏振光电流的方法。

背景技术

拓扑绝缘体是一种新型的量子物质态，其体电子态是有能隙的绝缘态，表面态是无能隙的金属态。硒化铋是拓扑绝缘体的典型代表，因为它具有单个狄拉克锥，能带结构较为简单，并且它的体能隙较大(约为0.3eV)。由于拓扑绝缘体具有许多奇异的性质，在自旋电子学和量子计算领域，具有很好的应用前景。目前人们用光电流技术对拓扑绝缘体进行了大量的研究，包括圆偏振光致电流研究、线偏振光电流研究、瞬态时间分辨光电流研究。然而，到目前为止，对其反常线偏振光电流还未有报道。反常线偏振光电流是指当线偏振光垂直入射的时候，光电流呈现出与正常线偏振光电流不同的空间分布。拓扑绝缘体硒化铋的反常线偏振光电流测量十分困难，这是因为这种材料在线偏振光垂直入射的时候会同时出现正常线偏振光电流和反常线偏振光电流的分量。因此，实验上很难对其进行获得。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本法提供一种获得拓扑绝缘体硒化铋反常线偏振光电流的方法，将反常线偏振光电流分离出来。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种获得拓扑绝缘体硒化铋反常线偏振光电流的方法，包括以下步骤：

步骤S1：在硒化铋样品表面上通过电子束蒸发沉积一对钛金电极，电极间距为1.2mm；

步骤S2：将激光依次通过斩波器、起偏器、二分之一波片，然后垂直入射在样品两电极连线的中点；调节二分之一波片，使其主轴方向与起偏器的偏振方向平行；

步骤S3：沿着两电极连线的垂直平分线，将激光光斑从两电极连线的左边按一定距逐渐移动到右边，在每一个光斑位置处，转动二分之一波片从0度到180度，将每一个二分之一波片角度下的光电流输入前置放大器和锁相放大器，然后进入数据采集卡并由电脑采集；

步骤S4：当激光光斑照射在两电极连线中点时，测得的光电流J用如下公式进行拟合：

其中，为二分之一波片与起偏器偏振方向的夹角，拟合得到光斑在两电极连线中点处时的普通线偏振光电流J_LPGE0和角度Φ₀，以及背景电流y₀₀，

当光斑照射在非两电极连线中点位置时，测得的光电流J用如下公式进行拟合：

得到不同光斑位置处的背景电流y₀，J_L为线偏振光相关的光电流，包括普通线偏振光电流和反常线偏振光电流，为拟合参数；

则不同光斑位置处的普通线偏振光电流J_LPGE：

J_LPGE(x)＝J_LPGE0×y₀(x)/y₀₀ 公式(3)

其中，x表示光斑位置坐标，y₀(x)表示当光斑照射在x位置时的背景电流，用如下公式对非两电极连线中点的不同光斑位置处的光电流进行拟合：