连续奇偶性度量与自旋、轨道极化及固体中的手性光学性质的关系
材料科学
2025-09-18 v2
摘要
奇偶性为分子和固体引入了引人注目的拓扑、电子和自旋光子学特性。本文通过连续奇偶性度量（CCM），提供了一种独立于系统类型和维度的度量标准，用于量化固体中奇偶性的程度。我们定量分析了CCM与自旋和轨道角动量（OAM）极化、圆二色性（CD）以及圆光动力学效应（CPGE）之间的相关性。通过内部自旋-轨道场分析，我们展示了不同手性固体中不同 Rashba、Deresselhaus 和 Weyl 贡献之间的比例性及其与奇偶性的依赖性。此外，与CD不同，我们发现吸收失衡因子g_{CD}可能随着奇偶性而保持不变，并显示出对CCM的各向异性依赖。在本文后来部分，我们展示了CCM与CPGE之间的关系相当复杂。在带隙能级附近的低激发能处，CCM连续调节总SOC，从而影响CPGE响应。然而，在高激发能处，CPGE包含不仅仅是带边能级跃迁，由于光学偶极矩强度和电子-空穴群速度差异的变化，这使得奇偶性与CPGE之间的关系变得复杂化。最终导致CPGE仅在激发能接近带边时与奇偶性相关联。在最后，本文讨论了通过奇偶性在界面处的传递或施加应变来操控手性光学性质的策略。本文所述的见解将激发未来自旋电子学、轨道电子学以及自旋光子学应用的材料设计。
引用
@article{arxiv.2504.11596,
title = {Relation of Continuous Chirality Measure to Spin and Orbital Polarization, and Chiroptical Properties in Solids},
author = {Andrew Grieder and Shihao Tu and Yuan Ping},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.11596},
year = {2025}
}