基于 Wannier 插值的本征自旋霍尔电导率计算
材料科学
2018-12-12 v1
摘要
本征自旋霍尔电导率（SHC）的从头算（ab-initio）计算通常需要严格的收敛判据和稠密的 k 点网格来采样布里渊区，使其收敛困难且耗时。本文提出一种基于最大局域化 Wannier 函数（MLWF）的高效、精确计算 SHC 的方案。SHC 的 Kubo 公式所需量在 MLWF 空间中导出，并表明初始从头算计算仅需提供哈密顿量、重叠矩阵和自旋算符矩阵。这些矩阵的计算及 Kubo 公式在稠密 k 点网格上的插值均可轻松实现。我们以面心立方 Pt 和 GaAs 的原型计算验证结果，表明 Wannier 插值方法具有高精度与高效率。对 -Ta 和 -Ta 的计算显示，-Ta 的 SHC 为 -Ta 的 2.7 倍，而二者相对于面心立方 Pt 符号相反且小一个数量级。计算所得自旋霍尔角为 ，与先前 -Ta 实验相当一致，进一步表明本征贡献可能在 -Ta 中占主导。我们的方法可推动大规模 SHC 计算，并有助于发现具有高本征 SHC 的材料。
引用
@article{arxiv.1810.07637,
title = {Calculation of intrinsic spin Hall conductivity by Wannier interpolation},
author = {Junfeng Qiao and Jiaqi Zhou and Zhe Yuan and Weisheng Zhao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.07637},
year = {2018}
}