外电磁场下驱动非均匀绝缘体中旋量拓扑效应的半经典处理

在拓扑绝缘体描述中引入内禀自由度带来了大量的理论与实验进展。尤其令人关注的是时间或空间上的周期性扰动效应，因为它们极大地丰富了电子响应的多样性，例如 Thouless 电荷泵及其高维推广，或高阶拓扑绝缘体。在此，我们发展了针对一、二、三维弱非均匀绝热驱动绝缘体在外电磁场下一般旋量自由度（如物理自旋、谷、原子轨道）输运与积累的半经典方法。具体而言，我们聚焦于物理自旋，并推导了系统时空调制至三阶的自旋流与自旋密度。进而，我们将这些贡献与定义于系统高维相空间（即其动量-位置-时间组合坐标）上的几何与拓扑客体——自旋-Chern 通量与数——相联系。此外，我们通过引入电偶极、四极与八极矩的自旋类比，建立了半经典分析与现代多极矩理论之间的联系。结果在具体紧束缚模型中得到了展示，其中诱导响应被解析计算。