铁磁Rashba导体中电磁波传播的理论

我们从量子力学输运的角度，对铁磁体Rashba导体中的各种电磁波传播现象进行了全面研究。在该系统中，空间反演对称性和时间反演对称性均被打破，分别由Rashba场$\alpha$和磁化强度$M$表征。首先，我们基于介电张量对介质中的电磁波传播进行了一般性唯象分析。然后，我们基于线性响应理论和格林函数方法，计算了受$\alpha$和$M$影响的传导电子的电流和自旋的微观电磁响应。首先，我们发现大的$\alpha$增强了系统的各向异性，并扩大了电磁波具有双曲色散面并表现出负折射和反向波等异常传播的频率范围。其次，我们考虑了电磁交叉关联效应对波传播的影响。这些效应源于空间反演对称性的缺失，并在介电张量中产生$q$线性的非对角分量。这诱导了Rashba引起的双折射。在存在$M$的情况下，会出现反常霍尔效应，并且介电张量获得与$M$成线性的非对角分量。这些分量产生了法拉第效应和科顿-穆顿效应。当$\alpha$和$M$非共线时，$M$和$q$诱导的光学现象，即非互易方向二向色性成为可能。在这些非互易光学现象中，“环向矩”$\alpha\times M$和“四极矩”$\alpha_i M_j + \alpha_j M_i$起着核心作用。这些现象在电子能带的自旋分裂跃迁边缘处得到强烈增强。