Effet Kerr magnéto-optique et signature de l’anomalie chirale dans les semi-métaux de Weyl

Abstract

Les matériaux topologiques constituent une classe de matériaux aux propriétés très particulières. Certains de ces matériaux hébergent par exemple des états de surface électronique conduisant le courant, et ce, même si ceux-ci sont des isolants électriques dans leur volume. Un semi-métal de Weyl est un autre type de matériau topologique ayant bénéficié d’un engouement important auprès des chercheurs en matière condensée au cours de la dernière décennie. Son intérêt principal vient de la forme particulière de sa structure de bandes, ce qui lui confère une foule de propriétés topologiques intéressantes. Par exemple, en présence d’un fort champ magnétique, la structure électronique possède des régions où la dispersion est linéaire et unidirectionnelle. Cette propriété a plusieurs conséquences à la fois sur les propriétés de transport et sur la réponse optique de ces matériaux. Par exemple, nous avons montré récemment que l’ajout d’une inclinaison à cette dispersion donne lieu à un effet de polarisation de vallée. De plus, en présence d’un champ électrique colinéaire au champ magnétique, le caractère unidirectionnel de la structure de bandes dans ces régions fait apparaître un phénomène de pompage de particules chirales entre différentes régions de l’espace réciproque. Ceci est une conséquence d’une propriété connue comme l’anomalie chirale dans certains matériaux topologiques dont les semi-métaux de Weyl. Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour but d’utiliser l’effet Kerr magnéto-optique afin de mettre en évidence les propriétés topologiques des semi-métaux de Weyl d’une façon inédite. En effet, nous montrons comment cette approche constitue une alternative à la détection d’un effet de polarisation de vallée et comment elle peut être utilisée comme une sonde nouvelle pour la détection de signatures optiques de l’anomalie chirale.