从拓扑表面态产生高谐波

利用固体器件中的电场操纵自旋极化和自旋电流是自旋电子学的中心目标。三维拓扑绝缘体是这种应用的一个很有前途的候选。拓扑绝缘体是自旋电流的有效来源，可以产生较大的电流诱导自旋转移转矩；它们还受益于高的电荷到自旋电流转换效率。在强激光场中，电荷可以在光波的矢量电位下传输到电子带中的高度非平衡态；因此，光波在拓扑绝缘体中提供了相干自旋传输的新机制。最近报道了拓扑表面态(TSSs)中的光波驱动动力学，并导致了对无惯性狄拉克电流的观测。然而，伴随的自旋电流仍未被发现。

      由固体和强激光场（强场相互作用）之间的相互作用产生的HHG是一个有效的探针，用于检查晶体固体的电子性质，如动态Bloch振荡、量子干涉和由Berry曲率产生的带内电流。最近，理论研究预测，在低维拓扑系统中，HHG对拓扑非平庸相很敏感，因此，高谐波谱可以用来表征物质凝聚相中的拓扑不变量。这些发现激励了基于拓扑的HHG的实验观察。

       近日，来自中国科学院上海光学和精细力学研究所(SIOM)的Ya Bai等人展示了由线性极化的中红外场驱动的四芳基拓扑绝缘子材料BiSbTeSe2(BSTS)的高谐波。从BSTS中观察到高达九阶的高谐波谱，而偶数阶谐波主要是从晶体表面态产生的，因为块体中的断裂对称性只有很小的贡献。此外，他们还发现，BSTS的偶数阶谐波主要产生于原始切割表面的TSS。相关工作发表在《Nature physics》上。(郑江坡)

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41567-020-01052-8