論文の概要: Material criteria for angular-momentum transfer from twisted photons to photoelectrons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.32121v1
- Date: Fri, 23 Oct 2026 03:50:40 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-27 01:38:06.336813
- Title: Material criteria for angular-momentum transfer from twisted photons to photoelectrons
- Title（参考訳）: ねじれた光子から光電子への角運動量移動の物質的基準
- Abstract要約: 我々は、GaAs, InSb, $mathrmInAs_0.34mathrmSb_0.66$, $mathrmHg_0.76mathrmCd_0.24mathrmTe$のOAM分解スペクトルをLaguerre-Gaussian-様運動量プロファイルで照射した。
効率的な移動は、伝導電子の逆運動量を必要とするが、光子の逆運動量幅よりもはるかに小さい。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the material requirements for transferring the total-angular-momentum (TAM) projection of a twisted photon to the orbital angular momentum (OAM) of a photoelectron emitted from an $n$-type semiconductor surface. Within a single-valley effective-mass model of surface photoemission, we calculate OAM-resolved spectra for GaAs, InSb, $\mathrm{InAs}_{0.34}\mathrm{Sb}_{0.66}$, and $\mathrm{Hg}_{0.76}\mathrm{Cd}_{0.24}\mathrm{Te}$ irradiated by twisted photons with Laguerre--Gaussian--like momentum profile. The OAM transfer is characterized by the mean electron OAM, its root-mean-squared width, and the fraction of electrons with OAM-projection equal to the photon TAM-projection. Efficient transfer requires the transverse momentum of the conduction electron to be much smaller than the transverse momentum width of the photon, which favors low temperatures, small conduction-band effective masses, and shallow donor levels. GaAs is less favorable within the present model because of its larger effective mass and deeper donor levels. We also discuss the demanding photon-wave packet parameters, possible extensions to Dirac and Weyl semimetals, and post-emission OAM selection. Although the generation of vortex electrons with a vanishing OAM uncertainty via photoemission seems challenging, we argue that it is still possible to generate single-electron vortex states with a finite OAM dispersion.
- Abstract（参考訳）: 我々は、n$型半導体表面から放射される光の軌道角運動量(OAM)にツイスト光子の全角運動量(TAM)投影を転送するための材料要件について検討した。
表面光電子の単一バレー有効質量モデルにおいて、GaAs, InSb, $\mathrm{InAs}_{0.34}\mathrm{Sb}_{0.66}$, $\mathrm{Hg}_{0.76}\mathrm{Cd}_{0.24}\mathrm{Te}$のOAM分解スペクトルを計算する。
OAM転送は、平均電子OAM、そのルート平均2乗幅、および光子TAM投影に等しいOAM投影を持つ電子の分数によって特徴づけられる。
効率的な転送では、伝導電子の逆運動量は光子の逆運動量幅よりもはるかに小さく、低温、小さな伝導帯有効質量、浅いドナーレベルが好ましい。
GaAsは、より大きな有効質量とより深いドナーレベルのため、現在のモデルでは好ましくない。
また、要求される光子波パケットパラメータ、ディラックおよびワイル半金属への拡張の可能性、および送信後OAM選択についても論じる。
光電子放出により消滅するOAMの不確実性を持つ渦電子の生成は困難であるように見えるが、我々はOAMの分散が有限である単一電子渦状態を生成することは依然として可能であると論じている。
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