论文摘要
在经典物理学理论中,声子一直被认为是线性极化的,不具有角动量。直到最近几年,人们从理论和实验上发现声子是有角动量的。磁性材料中,声子角动量将会修正爱因斯坦德哈斯效应测得的磁旋比。非磁性材料中,虽然声子的总角动量为零,但是空间反演对称性的破缺将使得每个声子模带有角动量。也就是说声子是手性的,这一理论最近被实验证实。随着手性声子的实验验证,声子手性的研究在许多领域引起了人们的关注,具有重要的应用价值。本文通过第一性原理来研究石墨烯/六方氮化硼（G/h-BN）这种层间异质结中的手性声子以及AB型氮化硼和BA型氮化硼构成的层内异质结界面处的手性声子模。我们通过第一性原理系统地研究了 G/h-BN这种经典异质结中的手性声子。研究发现,G/h-BN异质结空间反演对称性的破坏和层间相互作用的存在,不仅打开了带隙,而且打开了在第一布里渊区角（谷）处的简并点并赋予它们左手或右手手性声子。在能谷中,杂化使得手性声子模完全由单独层贡献。此外,我们证明了垂直应力能有效地调节非简并处声子的带隙,同时保持G/h-BN异质结中谷声子的手性,这有利于利用手性声子的实验测量。我们还分析了谷声子模中的赝角动量,为谷间电子散射过程中手性声子的激发和测量提供了重要参考。总的来说,我们对G/h-BN异质结系统中手性声子的研究结果可以吸引更多的研究人员在实验上和理论上进行研究,从而促进基于声子手性的声子学在未来的潜在应用。另外,我们利用第一性计算原理研究了具有同质键线缺陷的准一维层内异质结中受拓扑保护的手性声子。研究发现,zigzag型氮化硼层内异质结纳米带和氮化铝层内异质结纳米带（Z-ABBA/BN纳米带和Z-ABBA/AlN纳米带）,由于同质键缺陷的存在而出现拓扑边界模。对于受拓扑保护的声子能带,缺陷附近的原子做圆偏振运动,振幅从中间向两端递减,纳米带两端原子几乎没有圆极化。然而,没有缺陷的纳米带（Z-ABAB/BN纳米带和Z-ABAB/AlN纳米带）,不会出现拓扑保护的手性边界模。我们的研究结果揭示了在层内异质结纳米带材料中激发和测量受拓扑保护手性声子的可能性。
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文章来源
类型: 硕士论文
作者: 高梦楠
导师: 张力发
关键词: 手性声子,异质结,纳米带,赝角动量,第一性原理计算
来源: 南京师范大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 物理学
单位: 南京师范大学
分类号: O469
DOI: 10.27245/d.cnki.gnjsu.2019.000213
总页数: 53
文件大小: 5141K
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