[论文解读] Magneto-optical transport in type-II Weyl semimetals in the presence of orbital magnetic moment

Panchlal Prabhat, Amit Gupta|arXiv (Cornell University)|Feb 4, 2026

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一句话总结

论文分析了间断型-II Weyl 半金属中线性与非线性磁光输运，表明轨道磁矩引入的非平凡项部分抵消总磁导率，抑制程度比型-I更强。

ABSTRACT

The magneto-optical transport of gapless type-I tilted single Weyl semimetals(WSMs) exhibits suppression of total magnetoconductivities in the presence of orbital magnetic moment(OMM) in linear and nonlinear responses (Yang Gao et al., Phys. Rev. B {\bf 105}, 165307 (2022)). In this work, we extend our study to investigate magnetoconductivities in gapless type-II Weyl semimetals within the semiclassical Boltzmann approach and show the differences that arise compared to type-I Weyl semimetals.

研究动机与目标

• 促使并理解被倾斜的型-II Weyl 半金属中的磁光输运。
• 将先前的型-I分析扩展到型-II并进行对比。
• 推导包含轨道磁矩的线性与非线性磁导率的解析表达式。
• 探讨倾斜与手性如何影响线性（B）和二次（B^2）磁导率的贡献。

提出的方法

• 使用沿 z 方向倾斜的非相互作用的 Weyl 半金属哈密顿量。
• 应用带Berry曲率和轨道磁矩修正的半经典Boltzmann方程。
• 实现相空间因子 D = 1 + (e/ħ) Ω·B 且 r 与 k 的运动方程解耦。
• 将分布函数按电场的幂展开以获得线性和非线性响应。
• 推导在 B 与 B^2 项下，包含 Berry 曲率（Ω）和轨道磁矩（m_k）贡献的电导率表达式，分别讨论 B 平行与垂直于倾斜。
• 分析型-I 与型-II 倾斜的对比，并讨论对称性相关的抵消。

Figure 1: The dependence of the optical conductivity on the tilt $t_{+}$ at zero B field for (a) type-I WSM and(b)type-II WSM. The other parameters are taken as $\tilde{\Lambda}_{k}=4$ , $v_{F}=4.13\times 10^{5}$ m / s, $\mu=1meV$ , and $\tau=10^{-13}s$ .

实验结果

研究问题

• RQ1 轨道磁矩在线性与非线性响应下如何修正间断型-II Weyl 半金属的磁导率？
• RQ2 在存在倾斜和 OMM 的情况下，型-II 与型-I Weyl 半金属在 B 线性与 B^2 磁导率方面有何差异？
• RQ3 Berry 曲率与轨道磁矩在不同磁场配置（B || t_s 和 B ⟂ t_s）中如何竞争或相互抵消？
• RQ4 当对消对手性的 Weyl 节点的贡献求和时，倾斜反演对总磁导率有何影响？
• RQ5 费米能级和截断在型-II WSM 的线性与二次 B 贡献中扮演何种角色？

主要发现

• 轨道磁矩引入了一个非平凡的磁导率项，部分抵消总磁导率。
• 在型-II WSM 中的抵消效应比在型-I WSM 中更为显著。
• 线性-B 磁导率在某些倾斜配置下（取决于手性与对称性）可以为零，但当倾斜相反时仍然非零。
• 二次-B 贡献显示 Berry 曲率与 OMM 部分在型-I 中可以相互抵消，而在型-II 中则不成立，导致导电性在取向上增强或抑制。
• 平面霍尔导电率来自 Berry 曲率与轨道磁矩项，通常被 OMM 所抑制。
• B^2 项中的总磁导率在型-I 与型-II WSM 之间呈现不同的倾斜相关行为，型-II 的抵消较少且对截断参数更为敏感。

Figure 2: The frequency dependence of optical conductivity at zero B-field for (a) type-I WSM at $t_{s}=0.5$ and (b) type -II WSM at $t_{s}=1.3$ .The other parameters are the same as those of Fig. ( 1 )