論文の概要: Scattering of Dirac electrons from a skyrmion: emergence of robust skew
scattering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.02944v1
- Date: Fri, 7 Feb 2020 18:24:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-04 07:23:12.779906
- Title: Scattering of Dirac electrons from a skyrmion: emergence of robust skew
scattering
- Title（参考訳）: スカイマリオンからのディラック電子の散乱:ロバストなスキュー散乱の出現
- Authors: Cheng-Zhen Wang, Hong-Ya Xu and Ying-Cheng Lai
- Abstract要約: 我々は、トポロジカル絶縁体(TI)の上面に埋め込まれた閉磁性構造からの電子散乱を研究する。
円構造の場合、相対論的量子散乱特性を解析的に計算することができる。
変形構造では、散乱波動関数を解くために、効率的な数値法である多重多極法を開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study electron scattering from a closed magnetic structure embedded in the
top surface of a topological insulator (TI). Outside the structure there is a
uniform layer of ferromagnetic insulator (FMI), leading to a positive effective
mass for the Dirac electrons. The mass inside can be engineered to be negative,
leading to a skyrmion structure. The geometric shape of the structure can be
circular or deformed, leading to integrable or chaotic dynamics, respectively,
in the classical limit. For a circular structure, the relativistic quantum
scattering characteristics can be calculated analytically. For a deformed
structure, we develop an efficient numerical method, the multiple multipole
method, to solve the scattering wavefunctions. We find that anomalous Hall
effect as characterized by strong skew scattering can arise, which is robust
against structural deformation due to the resonant modes. In the short (long)
wavelength regime, the resonant modes manifest themselves as confined vortices
(excited edge states). The origin of the resonant states is the spin phase
factor of massive Dirac electrons at the skyrmion boundary. Further, in the
short wavelength regime, for a circular skyrmion, a large number of angular
momentum channels contribute to the resonant modes. In this regime, in
principle, classical dynamics are relevant, but we find that geometric
deformations, even those as severe as leading to fully developed chaos, have
little effect on the resonant modes. The vortex structure of the resonant
states makes it possible to electrically ``charge'' the skyrmion, rendering
feasible to manipulate its motion electrically. In the long wavelength regime,
only the lowest angular momentum channels contribute to the resonant modes,
making the skew scattering sharply directional. These phenomena may find
applications for information storage and in Hall devices based on dynamic
skyrmion.
- Abstract（参考訳）: 位相絶縁体(ti)の上面に埋め込まれた閉磁性構造からの電子散乱の研究を行った。
構造の外側には強磁性絶縁体(fmi)の均一な層があり、ディラック電子に正の有効質量をもたらす。
内部の質量は負となるように設計することができ、空調構造に繋がる。
構造の幾何学的形状は、それぞれ古典的極限において可積分あるいはカオス力学をもたらす、円形または変形することができる。
円構造の場合、相対論的量子散乱特性を解析的に計算することができる。
変形構造では、散乱波動関数を解くために、効率的な数値法である多重多極法を開発する。
強歪散乱を特徴とする異常ホール効果は, 共振モードによる構造変形に対して頑健である。
短波長(長波長)では、共鳴モードは閉じた渦(励起エッジ状態)として表される。
共鳴状態の起源は、スカイミオン境界における巨大なディラック電子のスピン位相因子である。
さらに、短波長では、円形のスカイミオンに対して、多数の角運動量チャネルが共鳴モードに寄与する。
この体制では、原理的には古典力学は関係するが、幾何学的変形は、完全に発達したカオスに繋がるほど重いものであっても、共鳴モードにはほとんど影響しない。
共鳴状態の渦構造は、電子的に「チャージ」することができ、その運動を電気的に操作することができる。
長波長領域では、最小角運動量チャネルのみが共振モードに寄与し、スキュー散乱は鋭く方向方向を向く。
これらの現象は、動的スカイマーミオンに基づく情報記憶やホール装置に応用できる可能性がある。
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