强自旋轨道半金属 Bi$_{1-x}$Sb$_x$ 中可调的巨大自旋霍尔电导率

利用 Kubo 公式和基于紧束缚哈密顿量在整个布里渊区计算的贝里曲率，计算了强自旋轨道 Bi$_{1-x}$Sb$_x$ 半金属的本征自旋霍尔电导率。具有强自旋轨道相互作用的近交叉能带在这些材料中产生了巨大的自旋霍尔电导率，其范围从铋的 474 ($\hbar$/e)($\Omega$cm)$^{-1}$ 到锑的 96 ($\hbar$/e)($\Omega$cm)$^{-1}$；铋的值是铂的两倍多。对于对应于三维拓扑绝缘体态的合金组分（如 Bi$_{0.83}$Sb$_{0.17}$），这种大的自旋霍尔电导率依然存在。对于掺杂的 Bi 或 Bi$_{0.83}$Sb$_{0.17}$，通过将化学势改变 0.5 eV，自旋霍尔电导率可改变五倍，这表明了通过掺杂或电压调控自旋霍尔电流的潜力。