Weyl 半金属中的圆偏振与磁致光电流

我们发展了具有非真对称操作的旋光类 Weyl 半金属中直接带间与间接带内光生伏打效应的理论。在零磁场下，以圆偏振光激发此类材料会产生方向依赖于光螺旋度的光电流。我们表明，在 C$_{2v}$ 对称性的半金属中，在有效哈密顿量中计入倾斜项即足以阻止相反手性 Weyl 锥的光电流贡献相消。在 C$_{4v}$ 对称性的情形中，除倾斜外还需包含电子准动量二阶或三阶项。对于间接带内跃迁，各 Weyl 节点内产生的螺旋度依赖光电流取由基本常数、光频率与电场决定的普适值。我们互补地研究了磁-旋光光生伏打效应，即在磁场中以非偏振激发出现光电流的现象。在量子化磁场中，光电流由于一维磁子带间的光学跃迁引起。若光生载流子之一被激发到能量低于回旋能量的手性子带，则光电流值尤其高。