磁场下拓扑材料中的外禀非线性克尔旋转
介观与纳米尺度物理
2023-09-19 v1 光学
摘要
量子材料中的拓扑性质通常由对称性主导，并受晶体结构与外场调控，因此磁场中对称性敏感的非线性光学测量是一种有价值的探测手段。本文报道了对包括双层 WTe2、单层 WSe2 和块体 TaAs 在内的非磁性拓扑材料的非线性磁光二次谐波产生（SHG）研究。这些时间反演对称材料在磁场下的偏振分辨光学 SHG 图案显示出非线性克尔旋转。对于具有三重旋转对称晶格结构的材料，SHG 偏振图案在磁场中仅轻微旋转；而对于具有镜面或二重旋转对称性的材料，SHG 偏振图案则大幅旋转并畸变。这些不同的磁光 SHG 特征可通过考虑磁场诱导的时间非不变非线性光学张量与基于晶体结构的时间不变对应项之叠加来理解。通过审视法拉第旋转可进一步厘清该情形，其与晶体对称性的微妙相互作用解释了不同材料中各异的外禀非线性克尔旋转行为。我们的工作展示了磁光 SHG 技术用于直接探测非平凡拓扑性质的应用，并强调了在偏振分辨磁光研究中最小化外禀非线性克尔旋转的重要性。
引用
@article{arxiv.2309.09512,
title = {Extrinsic nonlinear Kerr rotation in topological materials under a magnetic field},
author = {Shuang Wu and Zaiyao Fei and Zeyuan Sun and Yangfan Yi and Wei Xia and Dayu Yan and Yanfeng Guo and Youguo Shi and Jiaqiang Yan and David H. Cobden and Wei-Tao Liu and Xiaodong Xu and Shiwei Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09512},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 6 figures