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自旋手征铁磁与反铁磁系统中的反常霍尔效应与轨道磁矩

已有 6045 次阅读 2007-9-16 17:24 |个人分类:科研报告

    凝聚态物理研究中的一项重要任务是探索时间反演/空间反射对称性缺失对材料的平衡和非平衡性质的影响。最近的研究表明,对于此类系统,倒格矢空间的贝里相位和贝里曲率会带来重要修正。基于此背景,我们采用半经典布洛赫电子波包理论和全量子力学线性响应理论,系统地计算研究了几种自旋手征铁磁体和反铁磁体的反常(内禀)霍尔效应和热力学轨道磁矩性质。我们计算的轨道磁矩包含两部分,一部分是通常项,即电子波包在布洛赫电子态空间的转动电流形成的磁矩(外磁场下该磁矩对能量贡献的一阶项);另一部分则是磁场下电子态密度的一阶修正带来的磁矩,由于该部分表达式中含有贝里曲率,因此我们称之为贝里相修正。我们的研究表明,这两部分的贡献相反,因此分别代表顺磁和逆磁响应。我们发现,在金属区和绝缘区,轨道磁矩体现出完全不同的性质,这是由于上述两部分在金属区和绝缘区的迥异特征所造成的。特别是,对于某些能带系统(如有效的双带系统),我们发现,其轨道磁矩与反常霍尔电导成正比。因此对于此类系统,其轨道磁矩具有和本征量子霍尔电导完全一致的拓扑起源。此外,我们还计算研究了自旋手征铁磁和反铁磁系统中的本征热电霍尔效应。

    全文参见: Z. Wang and P. Zhang, Phys. Rev. B 76, 064406 (2007); Z. Wang, P. Zhang, and J. Shi, Phys. Rev. B 76, 094406 (2007). 

   



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