基于 Gd 系硫族化物中 p-d-f 杂化增强 p 轨道霍尔效应
介观与纳米尺度物理
2024-02-01 v1
摘要
我们对稀土硫族化物中的霍尔效应进行了第一性原理研究，重点关注 H 相 EuX 与 GdX 单层，其中 X = S、Se 和 Te。我们的预测表明，所有 EuX 与 GdX 体系均表现出高磁矩与宽带隙。我们观察到，在 EuX 中 p 与 f 态在费米能以下直接杂化，而 Gd 在费米能处缺乏 f 与 d 态，导致 GdX 呈现类 p 的自旋极化电子结构，其介导了基于 p 的磁输运。值得注意的是，这些体系显示出显著的异常、自旋与轨道霍尔电导率。我们发现，在 GdX 中关联强度控制着 p、d 与 f 态的相对位置及其杂化，这对 p 态极化与异常霍尔效应具有关键影响，但对自旋与轨道霍尔效应无此影响。此外，我们发现施加应变可显著改变单层的电子结构，通过费米能处发生的应变介导轨道反转机制，在 GdTe 中实现量子化的电荷、自旋与轨道输运。我们的研究结果表明，稀土硫族化物有望作为拓扑自旋电子学与轨道电子学的平台。
引用
@article{arxiv.2308.08207,
title = {Promoting $p$-based Hall effects by $p$-$d$-$f$ hybridization in Gd-based dichalcogenides},
author = {Mahmoud Zeer and Dongwook Go and Peter Schmitz and Tom G. Saunderson and Hao Wang and Jamal Ghabboun and Stefan Blügel and Wulf Wulfhekel and Yuriy Mokrousov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.08207},
year = {2024}
}
备注
12 pages, 5 figures