量子非线性铁性光学霍尔效应

对外加电磁场的非线性光学响应，由二阶及更高阶极化率表征，在非线性光学器件和新型光电子学中起着关键作用。在此，我们提出多铁性材料中的量子非线性铁性光学霍尔效应（QNFOHE）——一种类霍尔的直接光电流，源于对强电磁场的二阶电流响应，其方向可由内部铁性序参量和外部光偏振共同控制。QNFOHE 由两类非线性光电流响应组成——在线偏振光照射下由拓扑位移矢量主导的位移电流，以及在圆偏振光照射下由 Berry 曲率主导的圆光电流。我们利用群论分析和第一性原理电子结构理论，在一类具代表性的二维多铁性材料中阐明了 QNFOHE 的微观机制。晶体、置换、规范和时间反演对称性以及内在因果律的复杂相互作用支配着位移电流和圆光电流的对称性性质。QNFOHE 结合多铁性材料中丰富的铁性自由度，将为实现可调谐和可配置的非线性光电子学等开辟多种新途径。