固体中各向异性狄拉克电子的自旋霍尔效应与抗磁性

研究了各向异性Wolff哈密顿量（固体中狄拉克电子的通用有效哈密顿量）的自旋霍尔电导率$\sigma_{{\rm s}xy}$和轨道磁化率$\chi$。发现对于$\sigma_{{\rm s}xy}$和$\chi$，各向异性的影响仅出现在前因子中，该前因子由能量色散的高斯曲率给出，其函数形式与各向同性Wolff哈密顿量相同。结果揭示了绝缘态中自旋霍尔电导率与轨道磁化率之间的关系$\sigma_{{\rm s}xy}=(3mc^2/\hbar e)\chi$（最初针对各向同性Wolff哈密顿量推导）对各向异性Wolff哈密顿量也成立。基于这一理论发现，通过轨道磁化率估算了铋及其与锑的合金的自旋霍尔电导率大小，理论与实验吻合良好。自旋霍尔电导率的大小达到$e\sigma_{{\rm s}xy} \sim 10^4 {\Omega}^{-1}{\rm cm}^{-1}$，约为Pt的100倍。