非线性体光电流探测Z₂拓扑相变
材料科学
2025-09-17 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
在体材料中探测拓扑相变具有挑战性，因为表面敏感探针（如 ARPES）存在局限性。在这里，我们证明非线性体光电流，特别是位移电流和注入电流，可以作为 Z₂ 拓扑相变的有效探针。这些光电流在 Z₂ 相变过程中表现出稳健的极性反转，提供了一种直接的光学特征，能够区分强拓扑相、弱拓扑相和平庸相。这一效应源于关键带几何量——贝里曲率和位移矢量——在时间反演不变动量面上的重排。利用低能狄拉克模型，我们追踪了这一行为，发现其由时间反演不变动量面上的带反转所驱动。我们通过 Bi₂Te₃ 的紧束缚模型以及 ZrTe₅ 和 BiTeI 的第一性原理计算验证了这些发现，在这些体系中拓扑相可以通过压力或温度进行调控。我们的结果确立了非线性光电流作为 Z₂ 拓扑相变的一种灵敏且广泛适用的探针。
引用
@article{arxiv.2506.13493,
title = {Nonlinear bulk photocurrent probe Z2 topological phase transition},
author = {Debasis Dutta and Raihan Ahammed and Yingdong Wei and Xiaokai Pan and Xiaoshuang Chen and Lin Wang and Amit Agarwal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.13493},
year = {2025}
}
备注
9 pages, 6 figures, 61 references. We will appreciate any comments of suggestions on this work