半导体中自旋电流的光学效应

自旋电流由于其对称性，具有新颖的线性和二阶非线性光学效应。通过对称性分析和八带微观计算，我们系统地研究了直接带隙半导体中自旋电流与偏振光束（或“光子自旋流”）之间的相互作用。这种相互作用源于价带中的内禀自旋轨道耦合，不依赖于Rashba或Dresselhaus效应。光-自旋电流相互作用导致自旋电流的光学双折射效应。对称性分析表明，在具有反演对称性的半导体中，线性双折射效应消失，仅存在圆双折射效应。圆双折射效应类似于磁光中的法拉第旋转，但不涉及净磁化或时间反演对称性破缺。此外，自旋电流由于反演对称性破缺可以诱导二阶非线性光学过程。这些发现为利用标准光学光谱测量纯自旋电流何时何地流动奠定了基础，可能为探索连接自旋电子学和光子学的丰富物理现象提供工具。