量子自旋霍尔绝缘体纳米颗粒的轨道磁化
介观与纳米尺度物理
2015-09-10 v1
摘要
孤立原子的磁矩由自旋和轨道自由度共同贡献。然而，当插入晶体中时，原子轨道磁矩由于缺少保护它们的旋转对称性而被淬灭。因此，磁性材料磁化的主要贡献来自电子自旋。这里我们表明，只要量子自旋霍尔绝缘体的纳米岛其最高占据 Kramers 双重态被单占据，就能承载稳健的轨道边缘磁性，从而将自旋边缘电流提升为电荷电流。所得的轨道磁化随尺寸线性缩放，对于几纳米大小的岛，其胜过自旋贡献。这种线性缩放是 Dirac 边缘态所特有的，且与量子环中的 Schrodinger 电子非常不同。通过模拟最近观察到边缘态的 Bi(111) 薄片，我们表明轨道磁化相对于无序、热扰动、岛形状以及边缘的结晶学方向都是稳健的，这反映了其拓扑保护性。
引用
@article{arxiv.1509.02661,
title = {Orbital Magnetization of Quantum Spin Hall Insulator Nanoparticles},
author = {P. Potasz and J. Fernandez-Rossier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1509.02661},
year = {2015}
}
备注
7 pages, 5 figures, + Supporting Information