Rashba交错磁体中的自旋流：从平衡态到非线性区域

我们研究了二维Rashba自旋轨道耦合交错磁体系统中的平衡态（背景）、线性和非线性自旋流，使用了包含非零贝里曲率引起的反常速度的修正自旋流算符。背景自旋流源于自旋轨道耦合并受交错磁体项（$t_j$）调制，表现出面内极化，随费米能（$\epsilon_F$）线性增加，并受交错磁体（$t_j$）和Rashba参数（$\lambda$）的共同增强。线性自旋流始终具有面外极化且呈横向，可视为自旋霍尔流，主要由能带速度驱动，$t_j$使得能带贡献得以实现（在简单Rashba系统（$t_j=0$）中此前不存在）。这凸显了交错磁体系统作为自旋霍尔流产生源的潜力。对于线性自旋霍尔流，其能带贡献的大小随$\epsilon_F$线性增加，而反常分量的大小在高$\epsilon_F$处饱和。进一步，自旋霍尔流的大小受$t_j$增强但受$\lambda$抑制。非线性自旋流同时具有纵向和横向分量且呈面内极化。两种非线性自旋流——来自能带速度的非线性纵向自旋流和来自反常速度的非线性横向自旋流——均随$\epsilon_F$先减小后在更高$\epsilon_F$处饱和。重要的是，$t_j$减小这些流而$\lambda$增强它们。同时，来自能带速度的非线性横向流随$\epsilon_F$增加后饱和，受$\lambda$增强并呈现$t_j$的非单调变化。这些发现揭示了通过Rashba和交错磁体参数调控自旋流行为的能力，为自旋电子学应用提供了见解。