We study the intrinsic spin Hall effect (SHE) based on the orbitally degenerate periodic Anderson model, which is an effective model for heavy fermion systems. In the very low resistivity regime, the magnitude of the intrinsic spin Hall conductivity (SHC) is estimated as $2000 \sim 3000 \hbar e^{-1} Ω^{-1} cm^{-1}$; It is about 10 times larger than that in Pt. Its sign is negative (positive) in Ce (Yb) compound systems with $f^1$ ($f^{13}$) configuration. Interestingly, the obtained expression for the SHC depends only on the density of conduction electrons, but is independent of the strength of the c-f mixing potential and the mass-enhancement factor. The origin of the huge SHE is the spin-dependent Berry phase induced by the complex f-orbital wavefunction, which we call the "orbital Aharonov-Bohm effect".
Giant Intrinsic Spin and Orbital Hall Effects in Sr2MO4 (M=Ru,Rh,Mo)
通过研究金属d电子体系中Sr 2 MO 4(M=Ru,Rh,Mo)的t_{2g}轨道紧束缚模型,研究了金属d电子体系的本征自旋霍尔电导(SHC)和d轨道霍尔电导(OHC).所得到的电导率比空穴掺杂5%的p型半导体的预测值大一到两个数量级。这些巨大的霍尔效应的起源是"有效Aharonov-Bohm相位“,这是由d原子角动量与自旋轨道相互作用和轨道间跳跃积分引起的。这种机制产生的巨大的SHC和OHC有望普遍存在于多轨道过渡金属配合物中,这为实现自旋电子学和轨道电子学器件提供了可能性。
Anomalous Hall Effect in $t_{2g}$ Orbital Kagome Lattice due to Non-collinearity:Significance of Orbital Aharonov-Bohm Effect
通过引入d轨道自由度,提出了倾斜铁磁金属中自旋结构驱动反常霍尔效应(AHE)的新机制。我们发现,在非共线自旋结构和自旋轨道相互作用的存在下,传导电子由于复杂的d轨道波函数而获得Berry相。由这种轨道导出的Berry相驱动的AHE比由自旋手征诱导的AHE大得多,这自然解释了烧绿石Nd $_2$ Mo $_2$ O $_7$中自旋结构驱动的AHE的显著特征。由于所提出的AHE甚至可以发生在共面自旋序($M_z=0$),它有望出现在其他有趣的几何挫折系统。
Anomalous Hall Effect due to Non-collinearily in Pyrochlore Compounds: Role of Orbital Aharonov-Bohm Effect
为了阐明烧绿石化合物中自旋结构驱动的反常霍尔效应(AHE)的起源,我们构建了$t_{2g}$ -轨道kagome晶格模型,并分析了反常霍尔电导(AHC).我们发现,一个传导电子获得一个Berry相位由于复杂的d-轨道波函数的存在下的自旋轨道相互作用。这种“轨道Aharonov-Bohm(AB)效应”产生了在非共线自旋结构存在下急剧变化的AHC。在铁磁化合物Nd $_2$ Mo $_2$ O $_7$和顺磁化合物Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$中,由轨道AB效应产生的AHC完全支配自旋手征机制,并成功地解释了自旋结构与AHC之间的实验关系。特别地,在Pr $_2$ Ir $_2$ O $_7$中观察到的“在没有磁化的情况下的有限AHC”可以通过假设Ir 5d电子的小磁序而用轨道机制来解释。
Normal and intrinsic anomalous Hall effect in Nb1-yFe2+y
本文研究了Nb_(1-y)Fe_(2 +y)系列样品的霍尔效应。正常和异常的贡献,观察到正正常霍尔效应在高温下占主导地位。一致的异常贡献的分析是唯一可能的富铁Nb 0.985 Fe 2.015具有铁磁基态。在这里,一个积极的正常霍尔系数被发现在所有的温度与适度的最大值在自旋密度波过渡。反常的霍尔效应与本征(贝里相)贡献一致,本征贡献在有序温度TC以下是恒定的,在TC以上连续消失。对于化学计量的NbFe 2和富Nb的Nb 1.01 Fe 1.99-都具有自旋密度波基态-霍尔电阻率的额外贡献阻碍了完整的分析,并表明需要更复杂的模型的异常霍尔效应在巡回反铁磁体。