少层 NbSe$_2$ 的非线性光学霍尔效应

NbSe$_2$ 是金属性二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）材料之一。由于晶体反演对称性破缺，奇数层 NbSe$_2$ 中由 Ising 型自旋轨道耦合诱导出大自旋分裂，而具有反演对称性的偶数层 NbSe$_2$ 中则不存在。本文基于包含 Nb 原子的 $d_{z^2}$、$d_{x^2-y^2}$ 和 $d_{xy}$ 轨道的有效紧束缚模型，数值计算了少层 NbSe$_2$ 的非线性光学电荷与自旋霍尔电导率。我们表明，用于二次谐波产生（SHG）过程的非线性光学霍尔电导率在奇数层 NbSe$_2$ 中具有非零值。此外，我们给出了少层 NbSe$_2$ 中的非线性光学选择定则及其偏振依赖关系。进一步，对于偶数层情形，可通过施加破坏反演对称性的电场来产生非线性光学霍尔电流。我们还讨论道，非线性光学霍尔效应有望普遍发生于 TMDC 材料中。因此，我们的结果将有助于设计基于 2D 材料的潜在光自旋电子器件，以通过 SHG 产生自旋霍尔电流。