子带反交叉与量子线中的自旋霍尔效应

我们报告了半导体量子线中内禀自旋霍尔效应随Rashba自旋-轨道耦合强度、电子密度和量子线宽度的数值模拟结果。我们发现自旋霍尔效应的强度并不单调依赖于这些参数，而是呈现局部极大值。这一行为通过考虑量子线中电子的色散关系来解释，其特点是相邻子带的反交叉。这些结果导致了对自旋霍尔输运实验的最佳量子线宽度的简单估计，并且模拟表明该最佳宽度与无序无关。相邻子带的反交叉与动量空间中的量子相变有关，并伴随着贝里曲率的增强，进而导致自旋霍尔效应幅度的增大。