螺旋磁体中的体光伏效应

将光转换为电流的体光伏 (BPV) 效应对系统对称性及其电子 Bloch 波函数高度敏感。为了产生可观的净电流，必须破坏其宿主材料中的中心反演对称性 P。虽然先前的研究主要集中在 P 破坏的非磁性（时间反演 T 守恒）和共线反铁磁 PT 系统上，但在这里我们采用磁群理论来仔细研究螺旋自旋极化如何破坏在其晶体几何结构中原本保持的 P。这种自旋螺旋广泛存在于本征多铁性材料和共线磁体中的磁振子激发中。我们证明了磁对称性由自旋螺旋构型、螺旋传播波矢、磁手性和本位自旋缠绕角决定，为螺旋磁体中 BPV 的产生提供了有效且通用的调控手段。这通过紧束缚模型计算得到了说明。此外，我们将我们的理论应用于单层 NiI2，这是一种螺旋磁性材料的现实案例。我们的第一性原理计算表明，它可以产生可观测的依赖于方向的 BPV 电流，这可以作为光电探针来追踪微妙的磁性构型和潜在的多铁性。这项工作揭示了自旋螺旋序与非线性光学过程之间相互作用的基本机制。