來自美國能源部SLAC國家加速器實(shí)驗(yàn)室、斯坦福大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過使用螺旋狀的激光束從他們正在檢查的材料中產(chǎn)生諧波，系統(tǒng)地探索了拓?fù)浣^緣體(TI)失去其量子特性并成為另一個(gè)普通絕緣體的“相變”。該研究成果發(fā)表在《自然·光子學(xué)》雜志上。

研究人員證明了圓偏振激光場驅(qū)動的高諧波產(chǎn)生對原型三維拓?fù)浣^緣體硒化鉍中的非平凡和平凡拓?fù)湎嗝黠@敏感.。他們準(zhǔn)備了一系列硒化鉍樣品，然后用不同能量、不同程度和偏振方向的激光脈沖撞擊樣品。相變是通過用銦原子取代鉍來降低自旋軌道相互作用強(qiáng)度而化學(xué)引發(fā)的。該材料在雜質(zhì)水平約為4%時(shí)開始失去其拓?fù)淠芰�，總共失�?0%，此時(shí)的材料是普通的絕緣體。他們發(fā)現(xiàn)平凡和非平凡拓?fù)浔砻鎽B(tài)的顯著不同的高諧波響應(yīng)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)換效率和橢圓二色性，這取決于驅(qū)動激光的橢圓率和晶體取向。這項(xiàng)研究中使用的超短激光脈沖大約只有100飛秒，通過使用具有成對表面和體帶對的半導(dǎo)體光學(xué)布洛赫方程的計(jì)算證實(shí)了異常高諧波響應(yīng)的起源。作為一種純光學(xué)方法，該方法對材料的電子結(jié)構(gòu)（包括其非線性響應(yīng)）具有敏感性，并且與廣泛的樣品和樣品環(huán)境兼容。

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