正方格子反铁磁体中的热霍尔效应与拓扑边缘态
材料科学
2019-02-22 v3
摘要
我们证明，具有易面各向异性且破坏二维空间反演对称性（SIS）的正方格子反铁磁体表现出热霍尔效应以及由 Z 2 拓扑不变量表征的边缘模式。这些拓扑性质需要非零的 Berry 曲率，其起源归结于 Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用或产生与磁子动能运动耦合的 U(1) 规范场的非共面磁有序。尽管这一图像已在 kagome 和 pyrochlore 格子上的铁磁体中建立，但它不适用于我们的正方格子模型，因为这种规范场在共边几何结构中会相互抵消。相反，我们的情形与 Rashba 电子系统的反常霍尔效应类似，其中自旋轨道耦合产生 SU(2) 规范场。定义在反铁磁子格子上的两种磁子可视为磁子的赝自旋自由度。当磁矩方向被磁场适当控制时，由 SIS 破坏产生的 DM 相互作用充当磁子的赝自旋轨道耦合并产生 Berry 曲率。我们反铁磁体的热霍尔电导率在温度 T 上表现出超越幂律的快速增长，反映了该反铁磁体几乎无能隙的低能分支，这与 pyrochlore 铁磁体中的 T^7/2 依赖关系截然不同。本系统可作为非中心对称晶体 Ba2MnGe2O7 和 Ba2CoGe2O7 的标准模型。
引用
@article{arxiv.1805.05872,
title = {Thermal Hall effect and topological edge states in a square lattice antiferromagnet},
author = {Masataka Kawano and Chisa Hotta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.05872},
year = {2019}
}
备注
17 pages, 9 figures