基于外尔半金属的光子学综述

Weyl半金属是拓扑材料，其低能激发服从Weyl方程。在外尔半金属中，导带和价带在动量空间中称为外尔节点的离散点处接触。Weyl节点是Berry曲率的单极子，并且在一般扰动下是稳健的。外尔节点附近的准粒子类似于高能物理中的外尔费米子;它们表现出线性色散和明确的手性。

在eLight发表的一篇新论文中，由斯坦福大学范山辉教授领导的科学家团队回顾了外尔半金属的基本概念和光学响应。

Weyl半金属的非平凡拓扑导致许多不寻常的电子、磁、热和光学性质。这些有趣的特征已在文献中得到广泛研究。除了这些基本利益外，Weyl半金属还可能在实际应用中带来新的机会。例如，光子应用包括紧凑型光学隔离器和环行器、轨道角动量检测器、高次谐波生成和单向热发射器。然而，这种面向应用的探索还处于早期阶段，需要更多科学家和工程师的共同努力。

外尔半金属是一类特殊的半金属。它们既具有半金属的共同特性，又具有一些独特的特性。根据能带理论，固体可分为绝缘体、半导体、半金属和金属。绝缘体或半导体在价带和导带之间具有带隙;带隙对于绝缘体比对于半导体更重要。半金属的导带和价带之间的重叠最小，费米能级的态密度可忽略不计。金属具有部分填充的导带和费米能级的可观状态密度。

研究人员对基于外尔半金属的光子学新兴课题的未来工作提出了展望。到目前为止，大多数关于外尔半金属的工作都集中在新物理上。工程师面临着巨大的挑战和机遇，要让这些物理效应发挥实际作用。

有很多机会，包括高质量和大面积的外尔半金属的合成以及基于外尔半金属材料的光子器件的制造。其他选项包括设计光子结构以增强Weyl半金属中的光-物质相互作用和光子管理以增强Weyl半金属中的光吸收和光电流。事实上，必须付出很多努力才能用Weyl半金属构建实用的设备。