二阶非线性交流霍尔效应的半经典理论与响应理论的等价性
介观与纳米尺度物理
2024-12-09 v3 材料科学
摘要
众所周知，在电场的一阶线性阶上，半经典理论和响应理论可以等价地给出Drude电导率和本征反常霍尔电导率。然而，最近的理论进展暗示，用这两种方法计算的二阶非线性电导率不再等价，这导致即使在类似实验设置下（分别参见\href{https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf1506}{[\textit{Science \textbf{381}, 181 (2023)}]}和\href{https://www.nature.com/articles/s41586-023-06363-3}{[\textit{Nature \textbf{621}, 487 (2023)}]}）也会产生不同的实验解释。在此，通过将交流半经典理论扩展到电场的二阶，我们表明，当在相同基础上考虑弛豫时，半经典理论在电场的二阶上仍然与响应理论等价。特别地，我们表明，熟悉的二阶非线性电流响应，包括非线性Drude电流和由贝里曲率（量子度量）偶极子驱动的外在（内在）非线性霍尔电流，都可以通过这两种方法推导出来。此外，我们表明，最近由响应理论或类似方式提出的量子修正内在非线性纵向电流，也可以通过半经典理论再现。除了这些已知的二阶电流响应之外，通过这两种方法，我们发现了两个先前被忽略的、交流电场特有的非线性位移电流。作为这种等价性的结果，……
引用
@article{arxiv.2404.17086,
title = {Equivalence of semiclassical and response theories for second-order nonlinear ac Hall effects},
author = {Jinxiong Jia and Longjun Xiang and Zhenhua Qiao and Jian Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.17086},
year = {2024}
}
备注
published in Physical Review B