手性半金属中的电流诱导自旋积累与磁电阻

Weyl 费米子具有自旋-动量锁定的性质：在 Weyl 节点附近的布里渊区中任意给定点，自旋期望值平行于或反平行于动量。这是 Weyl 节点为 Berry 曲率单极子的直接后果，并在此意义上表达了非平凡的 Weyl 电子结构拓扑。得益于该性质，孤立 Weyl 节点对电荷电流产生大自旋积累，每个电子 $\hbar/2$，类似于时间反演不变拓扑绝缘体的表面态。然而，在块体 Weyl 半金属中，节点必须成对地以相反手性出现，且当节点处于同一能量时，该效应相互抵消。此处我们表明，这种抵消在手性半金属中得以避免，其中相反手性的 Weyl 节点因镜面对称破缺而处于不同能量。我们发现，当费米能量与一对节点中之一重合时，自旋积累最大化，并在该情况下达到与孤立节点相同的值。此外，我们展示了一种独特的磁电阻机制，与这种电流诱导自旋积累密切相关。