拓扑绝缘体中由自旋-动量锁定不均匀性引起的双线性平面霍尔效应

我们研究了自旋-动量锁定不均匀性对拓扑绝缘体（TIs）中平面霍尔效应的影响。利用描述三维拓扑绝缘体表面态的最小模型与半经典玻尔兹曼形式体系，我们在广义弛豫时间近似下推导了平面霍尔电导率。我们发现总平面霍尔电导率是相对于外电场分量的线性项与非线性项之和。线性项是传统的平面霍尔电导率，随外磁场二次方缩放；而非线性项呈现出双线性行为，即当中任一电荷电流密度或面内磁场方向反转时改变符号。我们表明，这种涌现的非线性平面霍尔效应是各向同性能散拓扑绝缘体中自旋-动量锁定不均匀性的结果，并在传统平面霍尔效应之下占主导。