铱酸盐半金属中巨大内禀自旋霍尔效应的理论

我们从理论上研究了在铱酸盐或更广义地在具有强自旋轨道耦合的 5d 过渡金属氧化物中产生巨大内禀自旋霍尔效应的机制。我们以具有非对称晶格对称的正交钙钛矿铱酸盐 SrIrO$_3$ 为例证明了这种可能性，它是具有节线能谱的三维半金属。研究表明，该系统通过源自节线周围近简并电子能谱的自旋-Berry 曲率产生巨大内禀自旋霍尔效应。即使节线被轻微打开能隙，由于持续的近简并电子结构，该效应依然存在，表明了一种独特的鲁棒性。自旋霍尔电导的大小被证明可与最佳已知例子（如掺杂拓扑绝缘体）相媲美，且在任何过渡金属氧化物中最大。为获得进一步认识，我们计算了块体与薄膜系统的内禀自旋霍尔电导。我们发现薄膜中的几何限制导致电子态的显著修正，在某些情况下导致更大的自旋霍尔电导。我们将我们的发现与最近关于在 SrIrO$_3$ 薄膜中发现巨大自旋霍尔效应的实验报告进行了比较。