磁性绝缘体中耦合自旋与声子的绝热动力学

在常规的第一性原理方法中，声子通过求解涉及静态原子间力常数与原子质量的运动方程来计算。同时也采用Born-Oppenheimer近似，即假定所有电子自由度绝热地跟随核动力学。此方法未能充分计入具有磁序系统中时间反演对称性破缺的效应。近期修正尝试在运动方程中引入原子间力的速度依赖性，以考虑时间反演对称性破缺，并可在布里渊区中心产生具有非零角动量的手性声子模。然而，由于声子与磁子的能量范围通常重叠，自旋不能被当作绝热跟随晶格自由度。相反，声子与自旋必须被平等处理。聚焦于区中心模，我们提出一种涉及声子与自旋自由度的Hessian矩阵与Berry曲率张量的方法，并描述计算这些量的第一性原理方法。随后我们求解Lagrange运动方程以确定混合激发的能量与特征，使我们能在某些情况下量化手性声子对之间的能量分裂，在另一些情况下量化红外与拉曼模之间磁诱导混合的程度。该方法是通用的，可应用于确定任意慢变量混合组的绝热动力学。