拓扑绝缘体的熵驱动电感响应

三维拓扑绝缘体的特征是绝缘体块体和表现出螺旋自旋织构的扩展表面态。在这项工作中，我们研究了这些表面态中电子自旋 - 电荷耦合输运与核自旋之间的超精细相互作用。先前的工作预测，在量子自旋霍尔绝缘体相中，可以从极化核自旋浴中提取功作为一种资源。我们采用非平衡格林函数分析表明，类似效应存在于三维拓扑绝缘体的表面，尽管其按电子平均自由程与器件长度的比例进行了缩放。由于极化核自旋的热弛豫引起的感应电流具有电感性质。我们通过将谐波响应中的电流 - 电压关系重写为包含两个并联电阻和一个电感的集总元件模型，强调了这种电感响应。在低频分析中，出现了一个普适的电感值，该值仅取决于器件的纵横比。这种缩放提供了一种小型化电感电路元件的方法。通过将自旋翻转引起的电流与欧姆贡献进行比较，得出了效率估计。电感效应在每个相干段具有大量自旋核的拓扑绝缘体中最为显著，其体积由平均自由程长度、费米波长和表面态穿透深度给出。