Οπτικές ιδιότητες λεπτών υμενίων από τοπολογικά υλικά

Βαρνάβα, Νικόδημος; Varnava, Nicodemos

dc.contributor.author	Βαρνάβα, Νικόδημος	en
dc.contributor.author	Varnava, Nicodemos	el
dc.date.accessioned	2016-07-13T09:12:35Z
dc.date.available	2016-07-13T09:12:35Z
dc.date.issued	2016-07-13
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43089
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12465
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Θεωρητική φυσική	el
dc.subject	Φυσική συμπυκνωμένης ύλης	el
dc.subject	Τοπολογία στη φυσική	el
dc.subject	Οπτική	el
dc.subject	Theoretical physics	en
dc.subject	Condensed matter physics	el
dc.subject	Topology in physics	el
dc.subject	Optics	el
dc.title	Οπτικές ιδιότητες λεπτών υμενίων από τοπολογικά υλικά	el
dc.title	Optical properties of thin films of topological matter	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσική	el
heal.classification	Physics	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-08
heal.abstract	Στα τοπολογικά υλικά εμφανίζονται έντονα μαγνητό-οπτικά φαινόμενα όταν η συμμετρία αντιστροφής χρόνου σπάσει. Αυτά τα φαινόμενα σε συνδυασμό με την τοπολογική τους φύση τα καθιστούν ιδανικά σε εφαρμογές οπτικής και κβαντικού υπολογισμού. Σε αυτή τη διπλωματική μελετάμε θεωρητικά τις οπτικές ιδιότητες τοπολογικών μονωτών και τοπολογικών ημιμετάλλων Weyl. Στα πρώτα δύο κεφάλαια θέτουμε τις θεωρητικές βάσεις για την μελέτη των τοπολογικών υμενίων. Στο κεφάλαιο 1 αναλύουμε τις ιδιότητες και τις εφαρμογές των μαγνητό-οπτικών υλικών, ενώ στο κεφάλαιο 2 στρέφουμε την προσοχή μας στον καινούργιο κλάδο των τοπολογικών υλικών. Όπου, παρέχουμε τα βασικά εργαλεία για την κατανόηση των ιδιοτήτων των τοπολογικών μονωτών και τον ημιμετάλλων Weyl. Έχοντας αναπτύξει την απαιτούμενη θεωρία στα πρώτα δύο κεφάλαια, συνεχίζουμε με συγκεκριμένα παραδείγματα υμενίων από τοπολογικά υλικά. Ένα τοπολογικό μονωτή, ένα τοπολογικό μονωτή με διαταραχή και ένα ημιμέταλλο Weyl. Στο κεφάλαιο 3 γίνεται η μοντελοποίηση και η εξαγωγή του τανυστή αγωγιμότητας των υλικών, ενώ στο κεφάλαιο 4 μελετάμε τις μαγνητο-οπτικές ιδιότητες των υλικών βασισμένοι στην μοντελοποίηση του προηγούμενου κεφαλαίου. Κλείνουμε με την ενότητα 4.4, στην οποία συγκρίνουμε τις μεθόδους και τα αποτελέσματα του κεφαλαίου 4. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας μια διαφορετική προσέγγιση για τον τοπολογικό μονωτή βρίσκουμε εξάρτηση των οπτικών ιδιότητων του υμενίου, από το πάχος του, σε αντίθεση με την προσέγγιση του κεφαλαίου 4. Επίσης βρίσκουμε ότι οι δύο μεθόδοι συμφωνούν στο όριο των πολύ λεπτών υμενίων. Στη συνέχεια συγκρίνουμε τις ιδιότητες του τοπολογικού μονωτή σε σχέση με το ημιμέταλλο Weyl. Βρίσκουμε ότι η γωνία Faraday για το ημιμέταλλο είναι ενισχυμένη επί ένα παράγοντα πολύ μεγαλύτερο της μονάδας που όδηγει σε έντονη εμφάνιση του φαινομένου. Τέλος συγκρίνουμε τον αδιατάρακτο με τον διαταραγμένο τοπολογικό μονωτή διαπιστώνοντας ότι ο όρος διαταραχής αίρει τη συμμετρία κατοπτρισμού στο χώρο των ορμών οδηγώντας σε εμφάνιση χειρομορφίας στην απορρόφηση.	el
heal.abstract	Topological materials exhibit strong magneto-optical properties when time reversal symmetry is broken. These strong properties, have a topological nature and this fact renders them strong candidates for applications in optics and quantum computation. In this thesis we study the magneto-optical properties of thin films of topological insulators and Weyl Semimetals. In the first two chapters we set the theoretical foundations for the study of topological thin films. In chapter 1 we study the properties and applications of magneto-optical materials, and in chapter 2 we focus on the new field of topological matter. Where we provide the necessary tools in order to understand the properties of topological insulators and Weyl Semimetals. After we have developed the necessary theory in the first two chapters, we turn our attention to specific examples of thin films of topological matter. A topological insulator, a topological insulator with a perturbation and a Weyl Semimetal. In chapter 3 we model and extract the conductivity tensor of these materials and in chapter 4 we study the magneto-optical properties of these materials based on our models from the previous chapter. We close with section 4.4, where we compare the methods and results of chapter 4. Specifically, we use a different approximation for the study of magneto-optical properties of the topological insulator. In contrast with the results from chapter 4 we find dependence of Kerr and Faraday rotation with the thickness of the thin film. Also the two approximations agree in the limit of very thin films. When we compare the properties of topological insulator with the Weyl semimetal we find that the Faraday angle of the semimetal is multiplied by a factor largely greater than unity, that leads to a strong presence of the Faraday effect. Lastly we compare the unperturbed and the perturbed topological insulator. The perturbation lifts reflection symmetry in momentum space, the result is the emergence of chirality in absorption.	en
heal.advisorName	Γιαννόπαπας, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Τσέτσερης, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Βαρελογιάννης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γιαννόπαπας, Βασίλειος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών. Τομέας Φυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	64 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true