Vanishing spin-Hall current in a diffusive Rashba two-dimensional electron system: A quantum Boltzmann equation approach
本文用量子Boltzmann方程分析了二维Rashba扩散电子系统的自旋霍尔效应。在自洽玻恩近似的框架内，我们考虑了无序诱导的准经典弛豫，准粒子的碰撞加宽，以及碰撞内场效应对自旋霍尔动力学的作用。我们提出了一个分析证明，自旋霍尔电流消失，独立的耦合强度，准粒子加宽，温度和各向同性散射势的具体形式。在螺旋度的基础上的碰撞项的总和关系也进行了检查。
2006-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ballistic-to-diffusive transition in engineered counter-propagating quantum Hall channels
Université Paris-Saclay, CEA, CNRS, SPEC（巴黎萨克雷大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、物理谱与现象实验室）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究所材料纳米架构研究中心）；Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室、巴黎高等师范学院、巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心、索邦大学、巴黎西岱大学）
研究通过可调的反向传播边缘态实现量子反向传播通道中的球面到扩散转变，展示了通过可控参数模拟电子共轭态和其它量子反向传播效应的实验方法。
2026-05-13 cond-mat.mes-hall
Unified Semiclassical Theory of Nonlinear Hall Effect:Bridging Ballistic and Diffusive Transport Regime
本文基于Boltzmann输运方程建立统一半经典框架，结合广义边界条件桥接弹道与扩散输运区域，揭示非线性霍尔效应源于Berry曲率偶极子与Fermi面积分的竞争，为有限尺寸系统提供理论见解与分析工具。
2025-08-10 cond-mat.mes-hall
Vanishing of the Dissipationless Spin Hall Effect in a Diffusive Two-Dimensional Electron Gas with Spin-Orbit Coupling
本文提出了一种非平衡格林函数方法来研究具有Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的二维电子系统中的自旋霍尔效应。通过考虑电子与杂质的长程散射，对导出的动力学方程进行了数值求解。发现零温无耗散自旋霍尔效应的消失是由内禀过程和无序过程共同作用的结果。这一结果已在较宽的自旋轨道耦合常数和电子密度范围内得到验证。
2005-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Effect: From the Ballistic to the Diffusive Regime
自旋-霍尔效应近年来引起了人们的广泛关注，其核心问题是这种效应是由于内禀自旋-轨道相互作用还是由于外禀杂质的自旋非对称散射。本文的目的是阐明这个问题，使用一种新的方法的基础上的非平衡格林函数（NEGF）的形式主义，它允许我们去不断从弹道扩散的限制，我们提出了近似的解析表达式，描述我们的结果相当不错。我们的模型表明，自旋积累成正比的电流，即使在干净的弹道样品应观察到。我们进一步表现出良好的定量协议与最近的实验观察GaAs表明，这些可以理解的内在效应驱动的Rashba相互作用，虽然实验ZnSe可能有不同的起源。
2007-04-15 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect versus Rashba torque: a Diffusive Approach
电流驱动的重金属/铁磁体双层膜中的单个铁磁体的磁化动力学最近已经实现。在这项工作中，自旋力矩引起的所谓的Rashba自旋轨道耦合和自旋霍尔效应被认为是在一个扩散模型。的铁磁体和重金属的厚度作为一个函数的扭矩的依赖性进行了分析。我们表明，（i）这两个扭矩的形式${\bf T}=T_{||}{\bf m}\times{\bf y}+T_\bot{\bf m}\times({\bf y}\times{\bf m})$，（ii）的比例$T_{||}/T_\bot$强烈依赖于层的厚度和（iii）的自旋扭矩的厚度依赖性提供了一个指示的起源（Rashba-或自旋霍尔效应-诱导）的自旋扭矩。
2012-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Hall effect in diffusive ferromagnetic thin films with spin-flip scattering
通过求解自旋翻转散射下的玻尔兹曼输运方程，研究了扩散铁磁金属薄膜中的拓扑霍尔效应。导出了一个广义的自旋扩散方程，该方程包含一个附加的源项，该源项与产生的出射磁场的梯度有关，其解表明自旋积累可以在磁skyrmions附近建立.我们发现，自旋积累引起的自旋极化扩散电流，在一般情况下，抑制散装拓扑霍尔电流。只有当自旋扩散长度远小于skyrmion尺寸时，拓扑霍尔电阻率才接近Bruno \textit{et al.} [Phys.Rev.Lett. \textbf{93}，096806（2004）]。我们推导出适用于自旋翻转散射的薄膜几何形状的TH电阻率的一般表达式，并表明当室温skyrmions的尺寸进一步减小到几十纳米时，TH电阻率的校正变得很大。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-deriven topological spin and charge Hall effects in diffusive antiferromagnetic thin films
本文基于玻尔兹曼动力学方程，研究了扩散型反铁磁薄膜中斯格明子诱导的拓扑自旋与电荷霍尔效应，发现自旋积累在远距边缘处有限且电荷霍尔效应受自旋依赖弛豫时间影响，为电学探测反铁磁斯格明子提供了理论依据。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall
Quantum corrections to the conductivity and Hall coefficient of a two-dimensional electron gas in a dirty AlGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well: from the diffusive to the ballistic regime
本文报道了AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱中低迁移率、高密度二维电子气在宽温度范围（1.5K -110 K）内的量子电导修正的实验研究。这个温度范围涵盖了我们的样品的扩散和弹道相互作用制度。因此，有可能研究纵向电导率和霍尔效应的这些制度之间的交叉。我们执行一个参数自由比较我们的实验数据的纵向电导率在零磁场，霍尔系数，和磁阻最近的理论相互作用引起的修正的传输系数。这些理论和我们的实验结果之间的定量协议已被发现。
2005-05-19 cond-mat.mes-hall
Spin Hall and spin swapping torques in diffusive ferromagnets
从量子动力学方法出发，导出了考虑非本征自旋-轨道耦合的铁磁体中电荷-自旋耦合动力学的广义漂移-扩散方程，包括自旋和反常霍尔效应、自旋交换、自旋进动和弛豫过程等主要输运现象.我们认为，在铁磁体中的自旋交换效应是由于自旋极化增强，而整体自旋纹理的自旋轨道和自旋进动效应的相互作用引起的显示复杂的空间依赖性，可以利用产生扭矩和核/传播域壁中心对称的几何形状，而不使用外部偏振器，而不是传统的理解自旋轨道介导的扭矩。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
Hopping conduction in strongly insulating states of a diffusive bent quantum Hall junction
在整数填充因子的弯曲量子霍尔结的输运研究表明，在较高的领域强绝缘状态。在本文中，我们分析了作为温度T和直流偏置V的函数的强绝缘行为，为了分类的本地化机制负责的绝缘状态。温度依赖性表明，从激活的最近邻跳跃在较高的T到可变范围的跳跃传导在较低的T的交叉。的基础温度电场的依赖性是一致的一维可变范围跳跃传导。我们观察到几乎相同的行为在填充因子1和2，并讨论如何弯曲量子霍尔结电导似乎是独立的体自旋状态。比较了包含或忽略相互作用的一维变程跳跃的各种模型，它们都与无序耦合反向传播量子霍尔边的基本模型一致.
2008-07-15 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in infinitely large and finite-size diffusive Rashba two-dimensional electron systems: A helicity-basis nonequilibrium Green's function approach
采用非平衡格林函数方法研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子扩散系统中的自旋霍尔效应。在自洽玻恩近似下考虑电子与杂质的长程散射势，我们发现自旋霍尔效应是由两种不同的带间极化引起的：一种是由电场直接引起的与无序无关的极化，另一种是由电子与杂质的散射引起的极化.与无序无关的极化与费米面以下的所有电子态相关，并产生原始的本征自旋霍尔电流，而无序介导的极化则与费米面附近的电子态的贡献有关，并对自旋霍尔电流产生额外的贡献。在扩散制度，总自旋霍尔电导率消失在{ \it无限大}样品，独立于温度的自旋轨道耦合常数，杂质密度，和特定形式的电子杂质散射势。然而，在{ \it有限尺寸} Rashba二维半导体中，自旋霍尔电导率不再总是消失。取决于微米范围内的样品尺寸，它可以是正的、零的或负的，最大绝对值在低温下达到$e/8π$数量级。随着样品尺寸的增加，总自旋霍尔电导率振荡的幅度减小。我们还讨论了不同尺寸样品的自旋霍尔电导率的温度依赖性。
2006-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit-Induced Spin, Charge, and Energy Transport in Diffusive Superconductors
本文研究了扩散超导体中自旋轨道诱导的自旋霍尔效应和自旋交换。采用准经典近似下的非平衡Keldysh Green函数方法，导出了弹性散射区自旋和粒子谱分布以及能量密度的耦合输运方程.我们计算四个贡献的自旋霍尔电导率，即，斜散射，侧跳，异常速度，和Yafet的贡献。超导体中态密度的降低导致自旋霍尔角的重整化。我们证明，所有这四个贡献的自旋霍尔电导率重整化以同样的方式在超导状态。在其最简单的表现形式中，自旋交换将主自旋流转换为具有交换的电流和极化方向的次级自旋流。我们发现，自旋交换系数不是显式的，但只有隐含的超导关联通过重整化扩散系数的影响。我们讨论的（逆）自旋霍尔效应和自旋交换在四端几何测量的实验结果。在我们的几何结构中，低于超导转变温度，自旋交换信号增加一个数量级，而（逆）自旋霍尔信号的变化是温和的。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
A kinetic equation approach to the anomalous Hall effect in a diffusive Rashba two-dimensional electron system with magnetization
本文提出了一种双带动力学方程方法来研究均匀磁化下Rashba二维电子系统的反常霍尔效应。在自洽玻恩近似下考虑了电子与杂质的散射。结果表明，无杂质密度的反常霍尔电导率是由费米面下和费米面附近的电子态分别引起的本征机制和无序机制引起的.内在机制涉及到一个直流场诱导的过渡过程，或者换句话说，一个线性稳态拉比过程。无序介导的一个对应于杂质和参与纵向传输的电子之间的散射。数值上，反常霍尔电导率的自旋-轨道耦合常数和磁化强度的依赖关系被证明为短期和长期的碰撞。
2005-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically induced spin-dependent diffusive transport in the presence of spin-orbit interaction for all-optical magnetization reversal
我们考虑了短脉冲激光作用下不同自旋轨道相互作用机制对退磁过程的影响。垂直磁化的薄膜如果有足够强的自旋霍尔、斜散射和Rashba相互作用，则可以发生全光磁化反转。在存在自旋-轨道相互作用的情况下，瞬态电荷电流提供横向自旋电流和累积的产生，其最终对磁化施加自旋转移力矩。通过将光激发的自旋相关扩散输运与由于斜散射、自旋-霍尔、逆自旋-霍尔和Rashba相互作用引起的自旋和电荷电流结合到一个数值模型中，我们证明了超快全光磁化反转的可能性。这一认识引发了有趣的，更深入的实验研究自旋轨道相互作用机制的作用，在优化结构的全光学磁化反转。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall
Extrinsic Orbital Hall Effect: Orbital Skew Scattering and Crossover Between Diffusive and Intrinsic Orbital Transport
本文在带隙二维狄拉克材料中建立非微扰轨道输运理论，揭示轨道斜散射机制主导扩散型轨道霍尔效应，并阐明内禀与外禀OHE随费米能和杂质密度发生平滑转变。
2025-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Weak coupling theory of topological Hall effect
拓扑霍尔效应（THE）是由非共面自旋织构引起的，其特征是标量自旋手征，通常用Berry相或相关的有效磁场来描述。当传导电子与自旋织构的耦合$M$很强（强耦合区）且绝热条件满足时，该图像是合适的。然而，在弱耦合区，当耦合$M$小于电子散射率时，绝热条件不满足，Berry相位图不成立。在这样的制度，有效的磁场的自旋织构的关系可以是“非本地的”，在强耦合的情况下，与“本地”的关系。针对连续但一般自旋织构的情况，我们研究了弱耦合区域中各种特征区域的THE，即（1）扩散和局域，（2）扩散和非局域，以及（3）弹道。在自旋弛豫的存在下，在“最弱耦合”区域中又出现了两个区域：（1 '）扩散和局部区域，以及（2'）扩散和非局部区域。我们推导了每个区域的拓扑霍尔电导率（THC）的解析表达式，并发现有效场局域性的条件取决于电子的横向自旋扩散。在区域1中，自旋弛豫可以忽略，有效场是局部的，THC被发现是成比例的$M$，而不是$M^3$的最弱的耦合制度。在扩散的非局域区域（2和2 '）中，有效场由电子在扩散运动期间看到的“有效自旋”形成的自旋手征给出。将结果应用到Skyrmion晶格中，我们发现在2 '区，THC随Skyrmion密度的增加而减小，反映了有效场的非定域性，并在“定域”区的边界处出现极大值。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in electronic Lévy glasses: Enhanced spin current generation in the superdiffusive regime
Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）；Universidade Federal Rural de Pernambuco（伯南布哥联邦农村大学）
研究电子莱维玻璃中自旋霍尔效应，发现超扩散区域可将低电荷电流转化为大自旋霍尔电流，而扩散区域则生成较小的自旋霍尔电流，且超扩散区域自旋霍尔角可达30%。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall
Universal spin-Hall conductance fluctuations in two dimensions
本文研究了二维无序四端器件在Rashba或/和Dresselhaus自旋轨道相互作用下的自旋霍尔电导涨落.作为无序的函数，自旋霍尔电导$G_{sH}$表现出弹道，扩散和绝缘输运制度。对于给定的自旋轨道相互作用，一个普遍的自旋霍尔电导涨落（USCF）被发现在扩散制度。USCF的值取决于自旋轨道耦合$t_{so}$，但与其他系统参数无关。它也独立于是否存在Rashba或Dresselhaus或两者的自旋轨道相互作用。当$t_{so}$与跳跃能量$t$相当时，USCF是通用数$\sim 0.18 e/4π$。随着无序强度的增加，$G_{sH}$的分布从金属区中的高斯分布跨越到绝缘区中的非高斯分布。
2006-08-10 cond-mat.mes-hall
New pathways towards efficient metallic spin Hall spintronics
由于自旋-轨道相互作用，自旋霍尔效应使自旋电流和电荷电流相互转换，这使得能够方便地发电和检测扩散自旋电流，甚至磁性固体中的集体自旋激发。在这里，我们回顾了最近的实验工作，探索有效的自旋霍尔探测器材料，以及新的方法来驱动集体磁化动力学和操纵自旋纹理的自旋霍尔效应。这些研究也有望影响实际的自旋电子学应用超出其在基础研究中的意义。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall
Suppression of the Persistent Spin Hall Current by Defect Scattering
研究了在扩散输运体系中存在Rashba自旋轨道相互作用时二维电子气的线性响应自旋霍尔电导率。当缺陷散射由各向同性短程势散射体建模时，由于顶点校正，自旋霍尔电导率消失。非零自旋霍尔效应可以恢复占主导地位的前向缺陷散射。
2004-02-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantum intrinsic ${\cal T}$-odd spin Hall effect in altermagnets
提出量子内禀霍尔效应（QIHE），揭示弹道量子输运中由对称性和边界散射导致的内禀霍尔响应，并以交错磁体中的量子时间反演奇自旋霍尔效应验证。
2024-09-08 cond-mat.mes-hall
Study of the topological Hall effect on simple models
最近，手性驱动的异常霍尔效应的贡献已被发现，这是诱导的Berry相，并不直接涉及自旋轨道耦合。在本文中，我们将在一个简单的磁织构模型的二维电子气数值研究这种影响。绝热和非绝热制度进行了研究，包括无序的影响。通过研究这两个区域之间的过渡，澄清了在扩散极限下正确的绝热性判据的讨论。
2006-04-24 cond-mat.mes-hall
Inverse Spin Hall Effect and Anomalous Hall Effect in a Two-Dimensional Electron Gas
本文研究了二维电子气在输运扩散机制下的自旋流和电荷流的耦合动力学。对于具有反转对称性的系统，在自旋霍尔效应、反常霍尔效应和逆自旋霍尔效应之间建立了关系。然而，在二维电子气体的半导体，如砷化镓，反转对称性被打破，使标准的论点不适用。我们证明了在Rashba型自旋-轨道耦合（结构反转对称性破缺）的存在下，反常的霍尔效应、自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应是本质上不同的效应。进一步讨论了具有Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合的二维电子气的逆自旋霍尔效应，所得结果与最近的实验结果一致.
2010-03-31 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall conductivity of a disordered 2D electron gas with Dresselhaus spin-orbit interaction
本文计算了任意自旋轨道相互作用下无序二维电子气的自旋霍尔电导率。我们发现，在电子输运的扩散区，当自旋轨道耦合仅由Rashba相互作用表示时，由于杂质散射，均匀系统的直流自旋霍尔电导率变为零。然而，当考虑Dresselhaus相互作用时，自旋霍尔电流不为零。我们还考虑了非均匀电场诱导的自旋霍尔电流。结果表明，随时间变化的电荷诱导自旋霍尔电流的漩涡。
2005-04-06 cond-mat.mes-hall
Quantifying inhomogeneous magnetic fields at the micron scale using Graphene Hall-Effect sensors
本文数值研究石墨烯霍尔传感器对上方偶极子非均匀磁场的响应，表明弹道器件在近距纳米磁强测量中具有更高校正精度和取向选择性，并通过微磁模拟验证其磁滞回线测量优势。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Anomalous Hall effect in ultraclean electronic channels
本文研究了超洁净二维电子气通道中的反常霍尔效应理论，考虑了自旋轨道耦合引起的斜散射、侧跃和反常速度等贡献，分析了弹道与流体动力学输运机制，并推导出紧凑的解析表达式。
2024-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Transport of Surface States in the Bulk Quantum Hall Effect
耦合多层整数量子霍尔系统的二维表面由各向异性手征金属组成。这种不寻常的金属的特征是横向弹道运动和平行于磁场的扩散运动（\hat{z}）。采用网络模型，数值计算了相位相干的二端z轴电导及其介观涨落。准一维局域化效应在多层极限下是明显的。我们考虑的作用，非弹性退相效应在修改的手性表面鞘的运输，讨论他们的重要性在最近的实验Druist等人。
1997-08-05 cond-mat.mes-hall
Dipole excitation of collective modes in viscous two-dimensional electron systems
我们描述了一个垂直的赫兹电偶极子源辐射在一个无限大的，平移不变的二维电子系统的时谐电磁场的结构。我们的电子流模型考虑到剪切和霍尔粘度的影响，以及外部静态磁场垂直于表。我们确定两种波模式，即表面等离子体激元和扩散模式。在存在外部静态磁场的情况下，扩散模式结合了常规扩散和霍尔扩散的特征，并且可以表现出负群速度。在我们的分析中，我们精确地解决了一个边值问题的时谐麦克斯韦方程组耦合线性流体动力学方程的平面，二维材料。通过数值计算片上电磁场的积分，我们发现等离子体的贡献占主导地位的偶极子源的中间场区域。相反，扩散模的振幅在近场区域达到最大值，并随着离源的距离而迅速衰减。我们证明了在静态磁场的存在下，当高振荡的等离子体激元被带隙并趋于消失时，扩散模式可以从等离子体激元中区分出来。
2020-08-02 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall effects in a Josephson contact
在扩散区研究了自旋轨道分裂导带的二维正常接触的约瑟夫森隧穿。线性Usadel方程的三重态组件的配对功能揭示了一个惊人的相似性的自旋扩散方程驱动的电场在正常的金属。因此，我们预测，面外自旋霍尔极化累积朝向横向样品边缘和面内极化是有限的，在整个正常区域。同时，自旋霍尔电流是不存在的情况下考虑的静态约瑟夫森效应。
2008-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Negative nonlocal resistance in mesoscopic gold Hall bars: Absence of giant spin Hall effect
本文报道了在特征尺寸大于电子平均自由程的多终端介观金霍尔棒结构中观察到的负非局域电阻，我们的结果只能部分地用经典的非局域输运扩散模型来解释，与最近提出的基于自旋霍尔效应的模型不一致.相反，我们的分析表明，一个准弹道传输机制是负责所观察到的负非局部电阻。基于我们测量的灵敏度和自旋霍尔效应模型，我们发现在4.5 K时金的自旋霍尔角的上限为0.022。
2009-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
`Spin-Spin' Hall Effect in Two-Dimensional Electron Systems with Spin-Orbit Interaction
本文计算了具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子系统的自旋霍尔电导率。其显著特征是，除了通常的自旋霍尔电导率σ^ z_{xy}（其对应于由于施加横向电荷电流而引起的平面外自旋电流的感应）之外，还存在新颖的自旋霍尔电导率σ^ \perp_{xy}，其由于通过施加平面内自旋极化电流而在横向方向上引起横向自旋极化电流而产生。我们称之为“自旋-自旋”的霍尔效应是传统霍尔效应的自旋模拟，但没有磁场。这种贡献可以通过自旋扩散方程来理解。
2006-11-15 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect transistor
自旋晶体管和自旋霍尔效应一直是半导体自旋电子学研究的两个独立的主导方向，半导体自旋电子学为信息处理技术寻找新的范例。我们将这两个方向结合起来，实现了全半导体自旋霍尔效应晶体管。我们的方案规避了原来的Datta-Das自旋晶体管概念的超导体-铁磁体界面问题，并展示了自旋霍尔效应在微电子学中的实用性。所述装置使用扩散传输并且在没有电流的情况下操作，即，而在晶体管的有源部分中没有焦耳加热。我们展示了一个自旋与逻辑功能的半导体沟道与两个门。我们的实验研究的补充，通过晶体管沟道的自旋扩散的数值蒙特卡罗模拟。
2010-08-17 cond-mat.mes-hall
Tuning the Spin Hall Effect in a Two-Dimensional Electron Gas
我们提供了一个理论框架的电场控制系统中的电子自旋与扩散电子运动。该方法是有效的，在实验上重要的情况下，在二维电子气中的内在和外在的自旋轨道相互作用是同时存在的。令人惊讶的是，即使当非本征机制是自旋霍尔电流的主要驱动力时，自旋霍尔电导率的幅度也可以通过经由栅极电压改变本征自旋轨道耦合来显著地调谐。此外，我们提供了一个解释的实验观察到的面外自旋极化在（110）GaAs量子阱。
2009-05-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Using mapping between topological defects in an easy-plane magnet and electrical charges, we study interplay between vorticity and spin currents. We demonstrate that the flow of vorticity is accompanied by the transverse spin current generation -- an effect which can be termed as the spin Hall effect of vorticity. We study this effect across the BKT transition and establish the role of dissipation and spin non-conservation in the crossover from spin superfluidity to diffusive spin transport. Our results pave the way for low power computing devices relying on vorticity and spin flows.
2022-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
We derive the anomalous Hall contributions arising from dipolar interactions to diffusive spin transport in magnetic insulators. Magnons, the carriers of angular momentum in these systems, are shown to have a non-zero Berry curvature, resulting in a measurable Hall effect. For yttrium iron garnet (YIG) thin films we calculate both the anomalous and magnon spin conductivities. We show that for a magnetic field perpendicular to the film the anomalous Hall conductivity is finite. This results in a non-zero Hall signal, which can be measured experimentally using Permalloy strips arranged like a Ha…
2021-04-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall conductivity due to Rashba spin-orbit interaction in disordered systems
本文研究了存在Rashba自旋轨道相互作用的无序二维电子气中的自旋霍尔电流。我们推导出一个广义Kubo-Greenwood公式的自旋霍尔电导率$σ$和评估它在一个系统的方式使用标准的图表技术无序系统。我们发现，在扩散制度的玻尔兹曼和弱本地化贡献$σ$是相同的顺序和零频率极限消失。我们证明了均匀自旋电流是由磁化强度的总时间导数给出的，由此我们可以得出结论，自旋电流正好在稳态极限为零。这一结论对任意自旋无关的无序、外电场强度以及相互作用的电子都是有效的。
2005-04-26 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall effect on edge magnetization and electric conductance of a 2D semiconductor strip
本文研究了二维有限宽带内禀自旋霍尔效应对二维电子气扩散区自旋积累和电导的影响。结果表明，附近的侧翼的带的自旋极化，以及在纵向方向上的电流表现出阻尼振荡的宽度和强度的函数的Dresselhaus自旋轨道相互作用。这种相互作用的立方项对于边缘附近的自旋积累至关重要。正如预期的那样，在Rashba自旋轨道相互作用的情况下，没有发现对自旋积累和电导的影响。
2005-12-07 cond-mat.mes-hall
Manifestation of extrinsic spin Hall effect in superconducting structures: Non-dissipative magnetoelectric effects
我们提出了一个全面的准经典方法来研究超导扩散混合结构的输运性质存在的外部自旋轨道耦合。我们推导出一个广义Usadel方程和边界条件，在正常状态下减少到漂移扩散理论的自旋霍尔效应在反转对称材料。这些方程预测了非耗散的自旋电流效应，即由自旋分裂场产生的超电流，以及它的逆--由超电流产生的磁矩。这些效应可以看作是超导态中自旋霍尔效应、反常霍尔效应及其逆效应的对应物。我们的理论为在磁电子学中使用超导结构提供了许多可能性。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin Hall phenomenology of magnetic dynamics
研究了自旋轨道相互作用在涂有导电体的铁磁薄膜的磁电耦合动力学中的作用。虽然这项工作的主要推力是现象学的，几个流行的简单模型被认为是微观上的一些细节，包括Rashba和狄拉克二维电子气体耦合到磁绝缘体，以及扩散自旋霍尔系统。我们专注于长波长的磁动力学的经验，电流感应扭矩和产生虚拟电动势。我们的现象学提供了一个合适的框架，用于分析实验电流感应磁动力学和相互电荷泵，包括磁阻和吉尔伯特阻尼各向异性的影响，而不需要诉诸任何微观考虑或建模。最后，对自旋-轨道相互作用和磁织构的相互作用作了一些评论。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall
Universal quantized spin-Hall conductance fluctuation in graphene
本文报道了扩散机制下石墨烯器件量子化自旋霍尔电导涨落的理论研究。分析了两种具有量子化自旋霍尔效应（QSHE）的石墨烯模型.模型I在外加磁场$B\ne 0$下具有么正对称性，但自旋轨道相互作用为零，即$t_{SO}=0$。模型-II具有辛对称性，其中B=0但$t_{SO} \ne 0$。大量的数值计算表明，无论对称性如何，两个模型都具有完全相同的普适QSHE电导涨落值$0.285 e/4π$。与传统的电荷和自旋普适电导分布不同的是，在边缘态存在的情况下，自旋霍尔电导呈现单侧对数正态分布，而不是高斯分布.我们的结果强烈地表明量子化的自旋霍尔电导涨落属于一个新的普适类。
2007-11-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Valley Hall Effect and Nonlocal Transport in Strained Graphene
石墨烯经受高水平的剪切应变导致强的伪磁场，导致朗道能级的出现。在这里，我们表明，与适度的应变水平，石墨烯也可以维持一个经典的谷霍尔效应（VHE），可以在非局域传输测量检测。我们提供了一个理论的应变诱导VHE从量子玻尔兹曼方程。这使我们能够表明，平均超过短程杂质配置破坏谷之间的量子相干性，留下的弹性散射时间和谷间散射率作为唯一的参数表征输运理论。利用该理论，我们计算了扩散状态下霍尔栅器件的非局部电阻。我们的理论也适用于研究其他二维材料和范德华异质结构的（非局部）输运性质中的适度应变效应。
2016-11-20 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect induced by electron-electron interaction in disordered GaAs layers with 3D spectrum
结果表明，在重掺杂n型GaAs外延层中观察到的量子霍尔效应是由电子-电子相互作用引起的，其厚度（50-140 nm）大于传导电子的平均自由程（15-30 nm），因而具有三维单粒子谱。最薄样品的霍耳电阻Rxy在小激活能Ea = 0.4K处有一个宽平台。不同样品的横向电导G_xx的不同极小值表现出普遍的温度依赖性（在很大的重新标度温度T/T_0范围内为对数），这使人联想到相干扩散输运中的电子-电子相互作用效应。
1998-10-19 cond-mat.mes-hall
Disorder effect on chiral edge modes and anomalous Hall conductance in Weyl semimetals
典型的外尔半金属主机手性表面状态，因此显示出异常的霍尔响应。虽然Weyl半金属相被认为是强大的，对弱无序，无序的手征状态的影响还没有完全澄清。我们研究的行为，这种手性状态的存在下的障碍及其后果的异常霍尔响应，专注于薄板的外尔半金属手性表面状态沿其边缘。结果表明，弱无序不破坏手征边缘状态，但严重影响他们由于重整化的质量参数：手征边缘状态的数量的变化取决于无序的强度。当费米能级位于有限间隙内的外尔节点附近时，霍尔电导是量子化的。这种量子化的霍尔电导崩溃，一旦无序的强度超过一个临界值，这表明它作为一个探针，以区分外尔半金属相从扩散异常霍尔金属相。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall
Strong electron spin-Hall effect by a coherent optical potential
我们从理论上证明了在低维半导体结构中利用红外辐射对自旋轨道耦合的电子自旋进行相干操纵是可能的。所提出的方法是基于使用一个偶极力作用在一个非均匀的光场中的二能级系统，类似于在冷原子二极管的设计。对于弹道电子，与外部辐射强度成比例的自旋相关力导致自旋-霍尔效应和由此产生的自旋分离，即使自旋-轨道耦合本身不允许这些效应。具有相反自旋的电子的可实现的空间分离可以是十分之几微米的量级，比扩散区中带电杂质散射产生的量级大一个数量级。
2010-09-25 cond-mat.mes-hall
Diffusive versus local spin currents in dynamic spin pumping systems
利用微观理论，我们研究了由磁化动力学驱动的自旋电流的性质。在光滑磁化织构的限制下，自旋泵效应引起的主导自旋电流是扩散自旋电流，即，所述扩散仅由与自旋累积相关联的扩散引起。也就是说，没有有效场局部驱动自旋流。我们还研究了自旋-轨道相互作用，特别是逆自旋霍尔效应将抽运的自旋电流转换为电荷电流的机制。我们表明，自旋-电荷转换并不总是发生，它强烈依赖于自旋-轨道相互作用的类型。在Rashba自旋-轨道系统中，电荷流的局部部分与自旋弛豫力矩成比例，并且局部自旋流（其不产生于自旋累积）在转换中不起任何作用。相比之下，扩散自旋电流对扩散电荷电流有贡献。或者，对于由随机杂质引起的自旋-轨道相互作用，局部电荷电流与仅构成总自旋电流的一小部分的局部自旋电流成比例。显然，主导自旋电流（扩散自旋电流）没有转换成电荷电流。因此，自旋电流的性质根据其起源而根本不同，因此自旋输运和自旋-电荷转换行为需要与自旋电流产生一起讨论。
2010-04-07 cond-mat.mes-hall
We consider a two-dimensional electron system subjected to a short-ranged nonmagnetic disorder potential, Coulomb interactions, and Rashba spin-orbit coupling. The path-integral approach incorporated within the Keldysh formalism is used to derive the kinetic equation for the semiclassical Green's function and applied to compute the spin current within the linear response theory. We discuss the frequency dependence of the spin Hall conductivity and further elucidate the role of electron interactions at finite temperatures for both the ballistic and diffusive regimes of transport. We argue that …
2022-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low temperature Hall effect in bismuth chalcogenides thin films
铋硫族化合物是研究最多的三维拓扑绝缘体。作为一项规则，在低温下，这些材料的薄膜表现出积极的磁电阻，由于弱的反局域化。弱反局域化应导致电阻率在低温下下降，然而，在实验中，电阻率随着温度的降低而增加。从几个薄膜（具有不同的载流子密度，厚度和载流子迁移率）的传输测量，并通过使用纯唯象的方法，没有微观理论，我们表明，低温电阻率的增长伴随着霍尔系数的增长，与扩散电子-电子相互作用的校正机制。我们的数据合理地解释了低温电阻率上升。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Long range scattering effects on spin Hall current in $p$-type bulk semiconductors
采用非平衡格林函数方法，在自洽玻恩近似下研究了$p$型体半导体中空穴-杂质长程散射对自旋霍尔电流的影响.我们发现，相反的自旋霍尔电流的短程散射的零效应，长程碰撞不产生非零贡献的自旋霍尔电流，这是独立的杂质浓度的扩散制度，只涉及到附近的费米表面的空穴状态。这种贡献的符号与先前预测的与无序无关的自旋霍尔电流的符号相反，导致总自旋霍尔电流随着空穴密度的变化而发生符号变化。此外，我们还明确了与无序无关的自旋霍尔效应是由直流电场直接诱导的带间极化的结果，费米海中的所有空穴态都有贡献。
2006-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiclassical approach to the spin-Hall effect in the two-dimensional electron gas
用准经典格林函数方法研究了二维电子系统的自旋电荷耦合输运。特别是，我们推导出一个通用的自旋轨道场的存在下的Eilenberger方程。该方法使我们能够研究自旋和电荷输运从弹道扩散制度和连续性方程的自旋和电荷自动纳入。在干净的极限下，我们建立了自旋霍尔电导率和动量空间中的Berry相之间的联系。对于有限的系统，我们解决了Eilenberger方程数值的特殊情况下的Rashba自旋轨道耦合和两端几何。特别地，我们明确地计算了Mishchenko等人预测的角落中的自旋霍尔诱导的自旋极化。[13]。此外，我们发现普遍的自旋电流的短时间动力学开关后，在样品两端的电压，并计算相应的自旋霍尔极化的边缘。在可用的情况下，我们发现与分析结果完全一致。
2006-01-23 cond-mat.mes-hall
Extrinsic Spin-Charge Coupling in Diffusive Superconducting Systems
本文对具有任意强杂质势和非本征自旋轨道耦合的扩散超导系统进行了理论研究。从微观哈密顿量出发，导出了准经典格林函数的扩散方程，并证明了所有与自旋轨道耦合有关的机制都可以用三个动力学系数来表示：自旋霍尔角、自旋电流交换系数和由Elliott-Yafet机制引起的自旋弛豫速率.导出的扩散方程包含一个迄今为止未知的条款描述的自旋轨道扭矩，出现在超导状态。作为一个例子，我们提供了一个定性的描述与三重态相关的超导体中的磁涡旋，并表明，新的长期描述的自旋力矩成比例的凝聚体的光谱角动量和三重态矢量之间的矢量积。我们的方程开辟了探索超导体中自旋电子效应的可能性，而在正常金属态中没有对应物。
2018-09-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Bichargon Hall Effect
Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学物质材料研究所学）
本文预言电荷有序绝缘体中由携带±2e电荷的双电荷子玻色子激发可产生电荷霍尔效应，温度梯度驱动扩散流，磁场导致横向偏转，从而在绝缘系统中实现电荷霍尔输运。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mesoscopic Spin Hall Effect
研究了具有自旋轨道耦合的弹道混沌量子点中的自旋霍尔效应。我们证明了一个纵向电荷流可以产生一个纯横向自旋流。虽然这种横向自旋电流一般是非零的一个固定的样品，我们表明，当自旋轨道耦合时间是大的平均停留时间内的点，它波动普遍从样品到样品或化学势的变化与消失的平均值。对于固定的样品构型，横向自旋电流具有有限的典型值~e^2 V/h，与样品上的纵向偏压V成比例，并且对应于两种自旋物质中的一种的大约一个过量的开放通道。我们的分析结果与扩散系统中的数值结果一致[W. Ren等人，物理修订信函97，066603（2006）]，并通过混沌腔中的数值模拟进一步证实。
2006-10-04 cond-mat.mes-hall
Diffusion currents are theoretically examined in two-dimensional Dirac materials, such as those of the transition metal dichalcogenides (TMD) family. The transversal effects are analogues of the valley Hall (VHE) and photogalvanic (PGE) transport phenomena in case when the electron driving force is not an electric field but a gradient of electron density distribution in the sample. The latter can be created by a finite-sized laser spot or by the injection of electrons from other materials. We develop the theory of diffusive VHE effect assuming the anisotropic electron-short-range-impurity skew…
2022-10-25 cond-mat.mes-hall
