随机合金中自旋依赖电导率张量与自旋霍尔效应的第一性原理理论

我们提出了在紧束缚线性 muffin-tin 轨道方法内，将随机合金标准（电荷）电导率张量的相对论电子输运理论推广到所谓的自旋依赖电导率张量，其描述了自旋电流对外电场的 Kubo 线性响应。该方法基于对应于位点间电子输运且非随机的有效电荷与自旋流算符，从而通过相干势近似简化了构型平均。特别注意了自旋依赖电导率张量的费米海项，其与标准电导率张量不同，包含非零的非相干部分。所发展的形式体系被应用于二元随机非磁性合金中的自旋霍尔效应，既包括模型层面，也包括具有 fcc 结构的 Pt 基合金。我们表明自旋霍尔电导率由三种贡献组成（一个内禀和两个外禀），它们在合金的稀极限下呈现不同的浓度依赖关系。所选 Pt 合金（Pt-Re、Pt-Ta）的结果给出约 0.2 的自旋霍尔角；这些可观的值在属于热力学平衡相的成分下获得。因此，这些合金可被视为用于高效电荷-自旋转换的其他体系的替代，后者常为亚稳晶态或非晶合金。