Electrodynamics on Fermi Cyclides in Nodal Line Semimetals

일반적인 선마디 준금속(nodal line semimetals)에서는 두 밴드가 접하는 선이 같은 에너지 평면에 있지 않기 때문에 광학전도도(optical conductivity)를 이해하는데 어려움이 따른다. 본 연구에서는 띠간 전이(interband transition)가 가능한 위상 공간(phase space)의 기하학적인 해석을 통해 광학전도도가 어떤 특징을 가지는지 밝혔다. 위상 공간의 기하적 구조에 따라 낮은 주파수 영역에서 서로 다른 멱법칙(power law)을 가질 수 있음을 보였고 기하적 구조가 바뀌는 지점마다 비해석적 행동(non-analytic behavior)을 가질 수 있음을 보였다.

We study the frequency dependent conductivity of nodal-line semimetals (NLSMs) focusing on the effects of carrier density and energy dispersion on the nodal line. We find that the low-frequency conductivity has a rich spectral structure which can be understood using scaling rules derived from the geometry of their Dupin cyclide Fermi surfaces. We identify different frequency regimes, find scaling rules for the optical conductivity in each, and demonstrate them with numerical calculations of the inter- and intraband contributions to the optical conductivity using a low energy model for a generic NLSM.

Authors: Seongjin Ahn (서울대), Eugene Mele (University of Pennsylvania), Hongki Min (서울대)
Journal: Phys. Rev. Lett. 119, 147402 (2017)
Publication date: 5 October 2017

[그림 설명] (a) Optical conductivity of NLSMs in the presence of tilt. (b), (c) Phase space allowed by energy conservation (yellow) along with electron (red) and hole (blue) pockets in the frequency regimes (b) I and (c) II-1.

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.119.147402