d波反铁磁体中轨道霍尔与自旋分裂器输运对偶性及SOC调控的轨道电流源

《Scientific Reports》：Orbital Hall conductivity in a d-wave altermagnet: a multi-orbital tight-binding study

　　抽象反铁磁体将零净磁化强度与动量依赖的自旋分裂相结合，其标志性输运现象——自旋分裂器效应——不需要自旋轨道耦合（SOC）。本文探讨轨道自由度如何融入这一图景。采用具有精确的t?g轨道内角动量算符的最小多轨道（t?g）近邻模型描述一种d波反铁磁体，并结合Kubo形式体系，我们在同等条件下计算了电荷、自旋和轨道霍尔电导，以及耗散性费米面（"分裂器"）自旋和轨道响应。我们揭示了这两种输运通道之间的对偶性：在霍尔通道中，轨道霍尔电导很大且基本上与SOC无关，而自旋霍尔电导则纯粹由SOC诱导；在分裂器通道中，层级关系恰好相反——自旋分裂器响应很大且无需SOC，而其轨道对应量在SOC为零的极限下恒等于零——这是轨道电流淬灭的直接结果，即当哈密顿量在每个晶体动量处都允许实矩阵表示时必然出现，本文研究的微观模型均明确验证了这一点，其中[C?∥C?z]对称性在SOC存在时确定了张量结构——并且该轨道响应仅由SOC激活。我们以机器精度验证了对称性保护，绘制了交换–SOC参数平面上的响应分布，并将模型与RuO?的自旋极化密度泛函计算进行了验证。我们的结果表明，d波反铁磁体可作为可调的轨道电流源。