Topological aspects of superconductivity in quantum spin-Hall systems (QSHSs) such as thin layers of three-dimensional topological insulators (3D Tis) or two-dimensional Tis are in the focus of current research. We examine hybrid QSHS/superconductor structures in an external magnetic field and predict a gapless superconducting state with protected edge modes. It originates entirely from the orbital magnetic-field effect caused by the locking of the electron spin to the momentum of the superconducting condensate flow. We show that such spin-momentum locking can generate a giant orbital g-factor of order of several hundreds, allowing one to achieve significant spin polarization in the QSHS in the fields well below the critical field of the superconducting material. We propose a three-terminal setup in which the spin-polarized edge superconductivity can be probed by Andreev reflection, leading to unusual transport characteristics: a non-monotonic excess current and a zero-bias conductance splitting in the absence of the Zeeman interaction.
Giant topological Hall effect in strained Fe$_{0.7}$Co$_{0.3}$Si epilayers
电子自旋与实空间磁织构的耦合导致了各种有趣的磁输运效应。在手性B20晶格磁体中经常发现的skyrmionic自旋织构通过实空间Berry相引起拓扑霍尔效应,但它通常相当小。在这里,B20有序的Fe $_{0.7}$ Co $_{0.3}$ Si外延层显示出巨大的拓扑霍尔效应由于三个有利的属性的组合:它们具有高的自旋极化,一个大的普通霍尔系数,和致密的手性自旋纹理。拓扑霍尔电阻率在氦气温度下高达820 n $Ω$ cm。此外,我们观察到的100 N $Ω$厘米的纵向电阻率下降,在低温下在相同的字段范围内,这表明它也是拓扑起源。在商业硅片上以薄膜形式生长的材料中可以发现这种强烈的效应,这对基于skyrmion的自旋电子学来说是个好兆头。
Giant anisotropic magnetoresistance and planar Hall effect in the Dirac semimetal Cd3As2
各向异性磁电阻是指材料的电阻随电流和外磁场相互方向的变化趋势。在这里,我们报告的实验观察狄拉克半金属Cd 3 As 2的巨各向异性磁电阻及其横向版本,称为平面霍尔效应。相对各向异性磁电阻为负,在2K和10 T下可达-68%。在这种各向同性和双折射材料中的高各向异性和负号归因于沿磁场的场依赖电流,其可以由能带结构的Berry曲率引起。这一观测不仅揭示了外尔和狄拉克半金属中的异常物理现象,而且发现了外尔和狄拉克费米子除了负磁阻之外的其他输运特征。
Giant Anisotropic Magnetoresistance in a Quantum Anomalous Hall Insulator
当三维(3D)铁磁拓扑绝缘体薄膜在面外磁化时,理想地通过无耗散的一维(1D)手征态发生传导,所述手征态的特征在于量子化的零场霍尔电导。最近实现的这种现象-量子反常霍尔效应-提供了一个概念上的新平台,研究边缘态传输,不同于更广泛研究的整数和分数量子霍尔效应,产生于朗道能级形成。在这种情况下出现了一个重要的问题:这些1D边缘状态如何演变的磁化从面外改变到面内?我们研究这个问题,通过研究场倾斜驱动的交叉从主要边缘状态的运输扩散运输在铬掺杂的(Bi,Sb)2 Te 3薄膜,作为系统从量子反常霍尔绝缘体过渡到一个无间隙,铁磁拓扑绝缘体。交叉体现在一个巨大的,电可调的各向异性磁阻,我们解释使用Landauer-Buttiker形式主义。我们的方法提供了一个强大的手段,量化边缘状态的贡献,运输温度和化学势制度远离完美的量化。
Giant resonant nonlinear THz valley Hall effect in 2D Dirac semiconductors
Guangdong Technion – Israel Institute of Technology(广东以色列理工学院);Rzhanov Institute of Semiconductor Physics, Siberian Branch of Russian Academy of Science(俄罗斯科学院西伯利亚分院热诺夫半导体物理研究所);Novosibirsk State Technical University(新西伯利亚国立技术大学);Technion – Israel Institute of Technology(以色列理工学院)
Giant field-tunable nonlinear Hall effect by Lorentz skew scattering in a graphene moire superlattice
Fudan University(复旦大学);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室);Great Bay University(大湾区大学);Great Bay Institute for Advanced Study(大湾区高等研究院);National Institute for Materials Science(国立材料研究所);University of Electronic Science and Technology of China(电子科技大学);Peking University(北京大学);The Hong Kong Polytechnic University(香港理工大学);Shanghai Research Center for Quantum Sciences(上海量子科学研究中心);Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures(先进微结构协同创新中心)
Giant Domain-Wall Hall Magnetoresistance in Magnetic Topological Semimetal
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院);Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Information Materials and Technology, Institute for Advanced Materials, South China Academy of Advanced Optoelectronics, South China Normal University(华南师范大学)
Quantum coherence and its dephasing in the giant spin Hall effect and nonlocal voltage generated by magnetotransport through multiterminal graphene bars
受近期实验观察的启发[D. A. Abanin等人,Science 323,328(2011)]中的六端石墨烯霍尔棒中的狄拉克点附近的磁输运中的非定域性,对于宽范围的温度和磁场,我们开发了该现象的非平衡格林函数(NEGF)理论。在相位相干区和强磁场中,我们发现四端桥中存在大的自旋霍尔(SH)电导,其中SH电流仅在狄拉克点(DP)处是纯的,而六端棒中的正、逆SH效应同时作用,在远处的位置处存在非局域电压.“动量松弛”的失相减少了两个数量级的DP的值,同时洗出任何功能远离DP。我们的理论是基于Meir-Wingreen公式,通过现象学的多体自能,然后线性化的多端几何形状,以提取电流和电压的失相。
Giant Spin Hall Effect Induced by Skew Scattering from Bismuth Impurities inside Thin Film CuBi Alloys
我们证明了通过在Cu中引入少量Bi杂质可以诱导巨自旋霍尔效应(SHE)。基于一种新的三维自旋输运有限元方法的分析表明,Bi杂质诱导的SHE符号为负,其自旋霍尔角为-0.24。CuBi合金中的这种负的大SH角可以通过应用由Fert和Levy [Phys. Rev. Lett. 106,157208(2011)]至6p杂质。
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。
Giant Nernst and Hall Effects in Chiral Superconductors due to Berry Phase Fluctuations
我们考虑了在相变温度以上的手征超导体涨落区中的能斯特效应和霍尔效应,它们不是由传统的洛伦兹力引起的,而是由Bogoliubov-de Gennes哈密顿量的Berry相涨落引起的非对称散射引起的.结果发现,这些效果可以比传统的清洁样品,表现出定性不同的行为更显着。这些结果为最近在干净的URu $_2$ Si $_2$样品中观察到的能斯特效应提供了系统和全面的理解,该样品被认为是一种手征超导体。