应用于5d金属的本征自旋霍尔效应的第一性原理输运理论

我们描述了如何通过将密度泛函理论与用于量子输运的非平衡格林函数技术相结合，即所谓的DFT+NEGF方法，从第一性原理出发研究自旋霍尔效应（SHE）。在阐述了我们的理论方法，特别是讨论了如何计算电荷和自旋键电流之后，对理想清洁系统进行了DFT+NEGF计算。在这些系统中，输运是弹道的，并满足线性响应极限。当我们在连接两个电极的中心区域施加偏压，使电子被均匀电场加速时，自旋霍尔效应便显现出来。结果，我们获得了有限的自旋霍尔电流，并通过关于系统尺寸的标度分析，估算了弹道自旋霍尔电导率（SHC）。我们研究了具有面心立方和体心立方晶体结构的5d金属，发现SHC对d带填充表现出粗略的定性依赖关系，并结合现有文献对这些结果进行了评述。最后，在同一DFT+NEGF方法框架内，我们还预测了材料单胞内部会出现电流诱导的自旋偶极矩，并估算了其大小。