Strain-induced nonlinear spin Hall effect in topological Dirac semimetal.
Strain-induced nonlinear spin Hall effect in topological Dirac semimetal.
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DOI：
10.1038/s41598-018-33655-w
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发表时间：
2018-10-15
影响因子：
4.6
通讯作者：
Araki Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Araki Y
我们证明，施加到应变拓扑狄拉克半金属（例如 Na3Bi 和 Cd3As2）的电场会感应出与电场成二次方的自旋霍尔电流。通过将应变视为狄拉克电子的有效“轴向磁场”，我们根据手性动力学理论半经典地研究电子和自旋输运。非线性自旋霍尔效应是由轴向磁场驱动的规则霍尔效应与来自动量空间拓扑的反常霍尔效应之间的交叉效应而产生的。它提供了一种从交变电场产生完全自旋极化和整流自旋电流的有效方法，该交变电场足够大并且可以通过栅极电压和应变直接调节。
We show that an electric field applied to a strained topological Dirac semimetal, such as Na3Bi and Cd3As2, induces a spin Hall current that is quadratic in the electric field. By regarding the strain as an effective “axial magnetic field” for the Dirac electrons, we investigate the electron and spin transport semiclassically in terms of the chiral kinetic theory. The nonlinear spin Hall effect arises as the cross effect between the regular Hall effect driven by the axial magnetic field and the anomalous Hall effect coming from the momentum-space topology. It provides an efficient way to generate a fully spin-polarized and rectified spin current out of an alternating electric field, which is sufficiently large and can be directly tuned by the gate voltage and the strain.
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