Interplay between Rashba interaction and electromagnetic field in the edge states of a two-dimensional topological insulator

Tipo di pubblicazione: Articolo su rivista
Tipologia MIUR: Contributo su Rivista > Articolo in rivista
Titolo: Interplay between Rashba interaction and electromagnetic field in the edge states of a two-dimensional topological insulator
Autori: Dolcini, Fabrizio
Autori di ateneo:
Titolo del periodico: PHYSICAL REVIEW. B
Tipo di referee: Esperti anonimi
Editore: American Physical Society
Volume: 95
Numero: 8
Intervallo pagine: 085434-
Numero di pagine: 14
ISSN: 2469-9950
Abstract: The effects of Rashba interaction and electromagnetic field on the edge states of a two-dimensional topological insulator are investigated in a nonperturbative way. We show that the electron dynamics is equivalent to a problem of massless Dirac fermions propagating with an inhomogeneous velocity, enhanced by the Rashba profile with respect to the bare Fermi value vF . Despite the inelastic and time-reversal breaking processes induced by the electromagnetic field, no backscattering occurs without interaction. The photoexcited electron densities are explicitly obtained in terms of the electric field and the Rashba interaction, and are shown to fulfill generalized chiral anomaly equations. The case of a Gaussian electromagnetic pulse is analyzed in detail. When the photoexcitation occurs far from the Rashba region, the latter effectively acts as a "superluminal gate" boosting the photoexcited wave packet outside the light-cone determined by vF . In contrast, for an electric pulse overlapping the Rashba region, the emerging wave packets are squeezed in a manner that depends on the overlap area. The electron-electron interaction effects are also discussed, for both intraspin and interspin density-density coupling. The results suggest that Rashba interaction, often considered as an unwanted disorder effect, may be exploited to tailor the shape and the propagation time of photoexcited spin-polarized wave packets.
Data: 2017
Status: Pubblicato
Lingua della pubblicazione: Inglese
Parole chiave: condensed matter physics, rashba interaction, quantum spin hall edge states, photoexcitation
Dipartimenti (originale): DISAT - Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia
Dipartimenti: DISAT - Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia
URL correlate:
Area disciplinare: Area 02 - Scienze fisiche > FISICA DELLA MATERIA
Data di deposito: 12 Lug 2017 12:12
Data ultima modifica (IRIS): 25 Set 2017 13:59:15
Data inserimento (PORTO): 27 Set 2017 17:09
Numero Identificativo (DOI): 10.1103/PhysRevB.95.085434
Permalink: http://porto.polito.it/id/eprint/2676364
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