铁金属 Fe$_2$Te$_2$O 中量化自旋-哈尔导电率：镜像自旋耦合机制
介观与纳米尺度物理
2025-03-17 v1 材料科学
强关联电子
摘要
由于自旋-轨道耦合（SOC）在量子自旋-哈尔（QSH）效应中起关键作用，目前尚未在QSH绝缘体及其他真实材料中报告量化自旋-哈尔导电率。本文通过预测单层 FeTeO 中的稳健量化自旋-哈尔导电率，来解决这一挑战。其底层物理机制源于一种尚未被认识的镜像自旋耦合（MSC），该耦合将自旋上态和自旋下态耦合成两个正交的镜像本征态。我们表明，MSC 可自然在具有垂直Néel矢量和水平镜像对称性的二维反磁性材料中出现。MSC的一个显著后果是：当包含SOC时，可显著削弱反磁性材料的自旋混合。若忽略SOC，FeTeO 为一种反磁性Weyl半金体，具有MSC；当包含SOC后，其演化为首个磁镜Chern绝缘体材料候选物。值得注意的是，在MSC的保护下，FeTeO中包含SOC的bulk态及拓扑边态在低能尺度上的自旋混合几乎可以忽略不计。因此，在系统的带隙中可出现量化自旋-哈尔导电率。通过揭示一种新现象，我们的研究在自旋哈尔输运领域取得了重要进展，拓宽了承托各种有趣反磁性现象的材料候选范围。
引用
@article{arxiv.2503.10681,
title = {Quantized Spin-Hall Conductivity in Altermagnet Fe$_2$Te$_2$O with Mirror-Spin Coupling},
author = {Run-Wu Zhang and Chaoxi Cui and Yang Wang and Jingyi Duan and Zhi-Ming Yu and Yugui Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10681},
year = {2025}
}
备注
3 figures, 6 pages