相邻重金属自旋轨道邻近效应下反铁磁绝缘体的自旋泵浦：基于第一性原理 Floquet 非平衡格林函数研究

受近期关于亚太赫兹辐射驱动的单轴反铁磁绝缘体(AFI) MnF$_2$ 向具有强自旋轨道(SO)耦合的重金属(HM) Pt 中泵浦自旋的实验[P. Vaidya 等, Science {\bf 368}, 160 (2020)]的启发，我们计算并比较了 Cu/MnF$_2$/Cu 与 Pt/MnF$_2$/Cu 异质结构中的泵浦自旋电流。已有的 AFI 自旋泵浦理论依赖于简化哈密顿量(如紧束缚)和量子输运的散射方法，得出所谓的界面自旋混合电导(SMC)，但当界面处直接存在 SO 耦合时，SMC 概念不再适用。相反，我们采用更通用的第一性原理量子输运方法，将非共线密度泛函理论与 Floquet 非平衡格林函数相结合，以考虑：作为新型量子材料的 {\em SO 邻近效应 AFI}（不同于孤立 AFI，由 AFI 与相邻 HM 层杂化产生）；界面处的 SO 耦合；以及从 Pt 或 Cu 渗入 AFI 层的倏逝波函数使其界面区域变为 {\em 导电}而非原始 AFI 中的绝缘。泵浦自旋电流的直流分量 $I_\mathrm{DC}^{S_z}$ 相对于 AFI 的 Néel 矢量 $\vb*{l}$ 的进动锥角 \theta_{\vb*{l} 并 {\em 不} 遵循假定的 $I^{S_z}_\mathrm{DC} \propto \sin^2 \theta_{\vb*{l}}$，除非常小角度 $\theta_{\vb*{l}} \lesssim 10^\circ$ 外，对此我们可由前置因子定义一个 {\em 有效} SMC，并发现其从 MnF$_2$/Cu 到 MnF$_2$/Pt 界面翻倍。此外，角依赖关系 $I^{S_z}_\mathrm{DC}(\theta_{\vb*{l}})$ 对 Néel 矢量的相反进动方向有所不同，导致右旋手性进动模式的 SMC 为左旋手性的两倍。