多外尔半金属中的光电流响应

我们研究了多外尔半金属的光电流响应对其拓扑电荷、倾斜和化学势的依赖性。利用低能两带有效哈密顿量，我们推导了倾斜电荷-$n$ 外尔点 $(n=1,2,3)$ 的位移电导率和注入电导率的解析表达式。对于双重外尔半金属，我们还通过破缺时间反演对称的两带和四带紧束缚模型计算了响应，以研究能带弯曲及高带贡献的影响。我们发现，由有效低能连续模型和更实际的四带连续与紧束缚模型得到的响应存在显著偏差。我们分析了这些模型的若干不同极限，描述了偏差的性质，并给出了其对频率及其他模型参数依赖性的估计。我们的分析为基于第一性原理计算的 SrSi$_2$ 中注入电流的频率依赖性提供了简单解释。此外，我们发现了有趣的参数区间，其中非线性光学响应的频率依赖性可直接用于探测外尔锥的 I 型/II 型性质。我们通过将原本涉及三重 $k$ 空间积分的问题化简为仅含二重积分的问题，获得了电荷-4 外尔半金属的解析结果。这一简化使我们能够提取关于其二阶直流响应性质及观测圆光电流效应量子化的精确条件的所有相关信息。此处提出的半解析方法也可推广至电荷-4 外尔半金属中二次谐波产生和一级光学电导的系统性研究。