論文の概要: Field-unmasked quantum geometry in a symmetry-forbidden photocurrent
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.00221v1
- Date: Tue, 31 Mar 2026 20:38:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-09 14:55:49.839154
- Title: Field-unmasked quantum geometry in a symmetry-forbidden photocurrent
- Title（参考訳）: 対称性を禁ずる光電流における電場不整合量子幾何学
- Authors: Bumseop Kim, Aaron M. Burger, Zhenbang Dai, Sayed Ali Akbar Ghorashi, Adam Abirou, Md Al Helal, Vladmir M. Fridkin, Jonathan E. Spanier, Andrew M. Rappe,
- Abstract要約: 我々は,大域的な結晶対称性を持つキラル立方体シリナイトについて,幾何学において縦方向の奇-in-B磁気カレントを許さない研究を行った。
我々は、有効磁気対称性を低下させるメカニズムとして、欠陥対応、磁場選択スピン秩序を同定する。
その結果、隠れた量子幾何学を明らかにする経路として、フィールド選択された欠陥対称性の低下を確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6771901551590807
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Frequency- and polarization-resolved photocurrents provide a sensitive probe of hidden symmetry and band geometry in quantum materials. Here we study a chiral cubic sillenite whose global crystal symmetry forbids a longitudinal odd-in-B magneto-photocurrent in the Voigt geometry. Nevertheless, we observe a pronounced longitudinal response across the visible range that is predominantly linear in magnetic field, persists below the band gap, and exhibits strong helicity selectivity, with the circular channel exceeding the linear one and reversing sign upon switching light helicity. We resolve this apparent contradiction by identifying defect-enabled, field-selected spin ordering as the mechanism that lowers the effective magnetic symmetry without altering the global crystal structure. First-principles calculations show that O vacancies generate in-gap bound states and localized magnetic moments on neighboring Bi-O units, stabilized by strong SOC. Although symmetry-related vacancy configurations remain energetically degenerate and preserve the macroscopic T symmetry at zero field, an applied magnetic field selects a time-reversal-broken sector of the defect ensemble and reduces the effective magnetic symmetry to the subgroup that leaves B invariant, thereby lifting the longitudinal selection rule. Importantly, this field-selected symmetry reduction does more than activate a nominally forbidden photocurrent: it unmasks latent quantum-geometric responses encoded in the electronic structure. Momentum-resolved calculations show that the dominant circular and linear magneto-photocurrent channels spatially correlate with Berry-curvature-rich and quantum-metric-rich regions of the Brillouin zone, respectively. Our results establish field-selected defect symmetry lowering as a route to revealing hidden quantum geometry and activating forbidden nonlinear photocurrents in chiral quantum materials.
- Abstract（参考訳）: 周波数および偏光分解光電流は、量子材料における隠れ対称性とバンド幾何学の感度の高いプローブを提供する。
ここでは,大域結晶対称性がVoigt幾何学における長手奇数-B光電流を許さないキラル立方体シリナイトについて検討する。
しかし, 可視域を横断する顕著な長手応答は, 主に磁場中で線形であり, 帯域間隙以下で持続し, 強いヘリシティ選択性を示す。
我々は、この明らかな矛盾を、大域的な結晶構造を変えることなく有効磁気対称性を低下させるメカニズムとして、欠陥対応の磁場選択スピン秩序を同定することによって解決する。
第一原理計算は、O空孔が強いSOCによって安定化された隣り合うBi-Oユニット上で、ギャップ内境界状態と局所化磁気モーメントを生成することを示している。
対称性に関連した空孔配置は、ゼロ場におけるマクロT対称性をエネルギー的に退避させ保存するが、印加磁場は欠陥アンサンブルの時間逆転セクターを選択し、B を不変とする部分群に対する有効磁気対称性を減少させ、長手選択規則を解除する。
重要なことに、この場選択対称性の低下は、名目上禁止された光電流を活性化する以上のものであり、電子構造に符号化された潜在量子幾何学応答を解き放つ。
モーメント分解計算により、支配的な円形および線形光電流チャネルは、それぞれブリルアンゾーンのベリー曲率に富む領域と量子量に富む領域と空間的に相関していることが示された。
本研究は, 隠れ量子幾何学を解明し, キラル量子材料における非線形光電流を活性化する経路として, フィールド選択欠陥対称性の低下を確立した。
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