Chern 绝缘体对有限频率电场的线性响应
介观与纳米尺度物理
2025-01-28 v3
摘要
我们推导了初始处于电子基态的 Chern 绝缘体在响应有限频率电场时的宏观电荷与电流密度；我们使用了一种先前发展的基于扩展介质中微观极化和磁化场的理论体系。在拓扑平凡的绝缘体中，我们的结果退化为由 Kubo 分析得到的线性响应中感应电流密度的常见表达式。但对于 Chern 绝缘体，我们发现了一个额外的“拓扑”项，该项涉及与占据能带相关的（第一）Chern 数，编码了在频率相关电场存在下的量子反常霍尔效应。虽然“现代极化和磁化理论”中曾针对有限尺寸系统对静态电场的线性响应引入过类似的项，但我们的表达式对于体态 Chern 绝缘体在静态和有限频率电场同时存在时均有效，且是通过对电子自由度的微观处理解析推导得出的，并可直接推广以描述 Chern 绝缘体对不仅频率相关而且空间不均匀的电磁场的响应。
引用
@article{arxiv.2409.14601,
title = {Linear response of a Chern insulator to finite-frequency electric fields},
author = {Jason G. Kattan and Alistair H. Duff and J. E. Sipe},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.14601},
year = {2025}
}