磁自旋霍尔效应的起源:费米海中的自旋流涡度
介观与纳米尺度物理
2020-04-29 v1 强关联电子
摘要
自旋轨道耦合(SOC)与磁性的相互作用产生了大量电荷到自旋的转换现象,对自旋电子学应用具有巨大潜力。除自旋霍尔效应外,磁性材料可展现磁自旋霍尔效应(MSHE),如最近所发现[Kimata \textit{et al.}, Nature \textbf{565}, 627-630 (2019)]。迄今,MSHE仍在等待其直观解释。此处我们将MSHE与费米海中自旋流的涡度相关联,以图像化方式解释MSHE的起源。对于所有允许非零自旋流涡度的磁性劳厄群,给出了MSH电导率的相应张量元。MSHE出现的极小要求是与磁化强度或磁环向四极矩相容。该发现尤其意味着,在所有具有足够大SOC的铁磁体中预期存在MSHE。为证实我们的对称性分析,我们给出多种模型,特别是二维磁化Rashba电子气,佐证了通过自旋流涡旋的解释。考虑到磁性绝缘体中由磁子引起的热诱导自旋输运与磁自旋能斯特效应,我们将电子输运的发现可推广至自旋热电子学、热到自旋转换与能量收集领域。
引用
@article{arxiv.1910.13375,
title = {Origin of the Magnetic Spin Hall Effect: Spin Current Vorticity in the Fermi Sea},
author = {Alexander Mook and Robin R. Neumann and Annika Johansson and Jürgen Henk and Ingrid Mertig},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.13375},
year = {2020}
}