拓扑 Dirac 和磁性 Weyl 半导体中的固有自旋内尔斯效应
材料科学
2025-06-16 v1
摘要
我们研究了固有自旋内尔斯效应 (SNE),即由温度梯度诱导的横向自旋电流,在拓扑 Dirac 半导体 (TDSMs) 和磁性 Weyl 半导体 (MWSMs) 中,其包含伊辛自旋轨道耦合。固有 SNE 由自旋Berry曲率描述,反映了 TDSMs 和 MWSMs 的几何本质。我们阐明了当费米能级位于点节点能量附近但略有偏离时,固有 SNE 才变得显著。在这种情况下,具有强自旋Berry曲率的布洛赫电子贡献 SNE,同时避免了电子和空穴之间的载流子补偿。我们发现,在费米面较小的 TDSMs 中,自旋内尔斯角度--即衡量 SNE 效率的量值--大于重金属中观察到的角度。这表明费米面较小的 TDSM 能够实现高效的热转为自旋电流转换。在 MWSMs 中,交换耦合与磁矩强度的变化会显著改变 SNE,影响自旋内尔斯电流的方向和大小。这表明磁性相变可用于反转自旋内尔斯电流。这些结果为未来的拓扑自旋热力学提供了基础。
引用
@article{arxiv.2409.13225,
title = {Intrinsic spin Nernst effect in topological Dirac and magnetic Weyl semimetals},
author = {Taiki Matsushita and Akihiro Ozawa and Yasufumi Araki and Junji Fujimoto and Masatoshi Sato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.13225},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 8 figures