自旋轨道耦合晶体中的自旋电流：有效哈密顿量形式下的多能带效应

在对材料进行有效描述以计算可观测量时，若聚焦于少数关键能带，相应的算符需要相应调整。忽略积分掉远带所产生的贡献可能导致定性错误的结果。我们对能间混合效应对自旋电流的影响进行了详细分析。具体而言，我们计算了在电子-晶格自旋轨道耦合存在下、时间反演不变的非中心对称晶体中的本征自旋电流。从形式上精确的微观表达式出发，我们通过迭代消去远带贡献，推导了限制在一个或多个关键能带上的自旋电流算符。我们证明，利用有效能带哈密顿量获得的群速度所定义的自旋电流算符的标准定义无法从微观理论中得到合理化。自旋电流算符的修正表达式包含附加项，这些项在均匀晶体中主导平衡自旋电流。我们证明这些附加项的量级可以远超使用标准定义得到的自旋电流。