自旋流的恰当定义是什么？——来自 Kane-Mele 模型的启示

自旋流是自旋电子学中携带自旋角动量的关键概念，但由于固体中自旋的不守恒，其定义并不唯一。尽管存在两种主要定义——常规自旋流和守恒自旋流，但它们的有效性尚未得到定量检验。在此，我们通过比较这两种定义下的自旋霍尔电导率与实时演化模拟中计算出的材料边缘自旋积累，来检验这些自旋流定义的有效性。采用明确破坏自旋守恒的包含 Rashba 项的 Kane-Mele 模型，我们揭示了当 Rashba 项较大时，在这两种定义下计算出的自旋霍尔电导率均无法重现自旋积累的模拟结果。我们的结果表明，自旋流及其相关的自旋霍尔电导率的标准定义无法对自旋积累给出准确的定量估计。这一结论表明，实时模拟对于准确估计材料边缘/表面的自旋积累是必要的。