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利用定制光场探测破坏时间反演对称性

光学 2025-08-05 v2 材料科学

摘要

光场驱动的光生电流是一种在缺乏反演对称性的光物质体系中无需外部偏置即可产生电流的强大工具。虽然这些电流在电子器件中得到应用(如电流源、开关和光伏器件),但其存在还可用于探测材料的性质,包括平衡与非平衡态中的拓扑性。本文通过利用定制激光场实现超快光生电流生成,进一步推进了光场驱动光生电流光谱技术,以研究时间反演对称性(TRS)被破坏的相态。我们采用组合双色线偏振激光束,这些激光束 individually 尊重镜像(空间)和时间反演对称性,individualy 预clude 产生光生电流,但当组合在一起时可破坏对称性并产生光生电流。我们在理论与实验方面均表明,唯一选择的相对偏振角和两种颜色相位会在TRS恒定系统中强制光生电流选择规则,即定制光场维持TRS对称性,但破坏所有其他空间对称性。我们运用最先进的 ab initio 模拟验证了这一物理机制,关键是预测在具有固有TRS被破坏的材料中被破坏,创造了一个无背景信号,用于探测磁性和 Chern 物理。我们的工作为以超快时域解析的方式探测TRS被破坏的物质相态,无需应用外部磁场甚至圆偏振电场。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.05768,
  title  = {Probing broken time-reversal symmetry with tailored-light photocurrents},
  author = {Daniel M. B. Lesko and Tobias Weitz and Simon Wittigschlager and Selina Nöcker and Weizhe Li and Peter Hommelhoff and Ofer Neufeld},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.05768},
  year   = {2025}
}

备注

13 pages, 4 figures