亚铁磁体中内禀反常霍尔效应与自旋霍尔效应的微观起源

《Physical Review Materials》：Microscopic origin of the intrinsic anomalous Hall and spin Hall effects in ferrimagnetic

　　我们利用第一性原理DFT+U+J计算结合贝里曲率分析，系统研究了稀土-过渡金属（RE–TM）亚铁磁体GdCo5中内禀反常霍尔效应（AHE）和自旋霍尔效应（SHE）的微观起源。在基态反平行亚铁磁构型中，费米能级附近的霍尔活性态主要来源于Co。然而，Gd–Co相对磁排列的变化会显著重构这些电子态，改变相关的能带色散和带间能量间隔，从而重新分布贝里曲率和霍尔响应。基于这一机制，我们阐明了在场致自旋翻转转变过程中反常霍尔电导（AHC）显著抑制的微观起源，表明主要的降低发生在自旋重取向的第一阶段，尽管Gd–Co反平行排列在很大程度上仍得以保持。在费米能级，AHC在反平行基态下达到其最大幅值885(Ωcm)?1。此外，我们表明GdCo5具有大的内禀自旋霍尔电导（SHC），其主导张量分量在费米能级达到????????=1558(?/e)(Ωcm)?1和????????=731(?/e)(Ωcm)?1，从而产生高达0.13的自旋霍尔角。此外，通过磁化旋转和Gd–Co相对排列的变化，选定的SHC张量分量可以被强烈调制甚至改变符号，反映出自旋霍尔响应对磁性Laue群对称性和相对亚晶格构型的敏感性。我们的研究结果揭示了GdCo5中磁构型、电子结构重构和贝里曲率驱动输运之间的微观联系，并凸显了其探索依赖于磁化的内禀自旋流产生的潜力。