非共面反铁磁体中的二阶拓扑磁光效应

以 Voigt 和 Schäfer-Hubert 效应为代表的二阶磁光效应是探测反铁磁体中自旋织构的有效方法,而以往研究通常局限于共线反铁磁体。在非共线反铁磁体中,以自旋手性为表征的自旋织构已被揭示在许多令人兴奋的物理现象中发挥关键作用。特别是,源于标量自旋手性的一阶拓扑磁光效应近来已被发现。在本工作中,利用第一性原理计算和群论分析,我们以 $\gamma$-Fe$_{x}$Mn$_{1-x}$ 合金的非共面 3Q 自旋态为例,将一阶拓扑磁光效应推广到二阶情形,即拓扑 Voigt 和 Schäfer-Hubert 效应。在 $\gamma$-Fe$_{x}$Mn$_{1-x}$ 合金的共线 1Q 和 2Q 自旋态中比较研究了常规的 Voigt 和 Schäfer-Hubert 效应。此外,讨论了在应变 1Q、2Q 和 3Q 态中由于晶体各向异性引起的自然线双折射,并确定了用于实验区分二阶拓扑磁光效应与自然线双折射的独特指纹。我们的工作为非共面反铁磁体中的二阶磁光效应带来了拓扑视角,并提供了 $\gamma$-Fe$_{x}$Mn$_{1-x}$ 作为未来实验探索的有吸引力的材料平台。