外尔半金属中的反常超精细耦合与核磁弛豫

电子-核超精细相互作用在多种现象中均有体现，例如关联态的 NMR 研究以及量子点中的自旋退相干效应。本文重点关注外尔半金属中的超精细耦合与 NMR 自旋弛豫时间 $T_1$。由于外尔半金属的态密度在外尔点附近随能量的平方变化，朴素的标度分析预测 $1/T_1T\sim E^4$ 的标度关系，其中 $E$ 为温度 ($T$) 与化学势的最大值。通过仔细研究核自旋与外尔费米子之间的超精细相互作用，我们发现其自旋部分表现为常规行为，而其轨道部分在外尔点附近随能量的倒数反常发散。因此，核自旋弛豫率以类似于石墨烯的方式标度，即 $1/T_1T\sim E^2\ln(E/\omega_0)$，其中 $\omega_0$ 为核拉莫尔频率。这使我们能够确定一个可通过门控或掺杂调节的有效超精细耦合常数，该常数与自旋电子学器件中的退相干效应以及超精细耦合为自旋阻塞解除主导机制的双量子点密切相关。