原子尺度螺旋磁体中的电荷与自旋泵浦理论

阿基米德螺旋是一种经典泵，它利用螺旋中旋转与平移的等价性。类似地，自旋螺旋纹理可通过以频率$\omega$旋转来泵浦电荷与自旋。在本文中，我们通过微扰理论与数值模拟，在一个微观量子模型中研究这些泵浦现象。在螺旋区域内，自旋极化与电荷电流正比于$\omega$，而自旋电流在小$\omega$下正比于$\omega^2$。我们发现电荷电流与混合动量-相子Berry相位相关，这可视为Thouless泵的一种新颖近似实现。它在短螺距$\lambda$的螺旋中近乎量子化，但对于较长螺距以$\lambda^{-1}$衰减，这与真正的Thouless泵或阿基米德螺旋不同。此外，我们研究了非绝热性(大$\omega$)的出现、连接的非磁性或磁性接触的影响，以及输运可观测量的实时演化。最后，我们分析了无序效应的影响，令人惊讶的是，无序可能增强自旋电流但抑制电荷电流。