論文の概要: Nonlinear Hall effect in two-dimensional class AI metals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.08477v1
- Date: Sat, 17 Apr 2021 07:50:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 08:44:52.066110
- Title: Nonlinear Hall effect in two-dimensional class AI metals
- Title（参考訳）: 2次元クラスAI金属における非線形ホール効果
- Authors: Zi-Shan Liao, Hong-Hao Zhang, Zhongbo Yan
- Abstract要約: スピンレス時間反転対称性を持つクラスAIに属する2次元絶縁体および半金属の原点の非線形ホール効果について検討する。
本研究は, この効果の応用について, 新たな展望を提供するものである。
- 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: In a time-reversal invariant system, while the anomalous Hall effect
identically vanishes in the linear response regime due to the constraint of
time-reversal symmetry on the distribution of Berry curvature, a nonlinear Hall
effect can emerge in the second-order response regime if the inversion symmetry
is broken to allow a nonzero Berry curvature dipole (BCD) on the Fermi surface.
In this work, we study the nonlinear Hall effect of the BCD origin in
two-dimensional doped insulators and semimetals belonging to the symmetry class
AI which has spinless time-reversal symmetry. Despite that the class AI does
not host any strong topological insulator phase in two dimensions, we find that
they can still be classified as topologically obstructed insulators and trivial
insulators if putting certain constraint on the Hamiltonians. When the
insulator gets closer to the phase boundary of the two distinct phases, we find
that the BCDs will become more prominent if the doping level is located near
the band edge. Moreover, when the insulator undergoes a phase transition
between the two distinct phases, we find that the BCDs will dramatically change
their signs. For the semimetals without inversion symmetry, we find that the
BCDs will sharply reverse their signs when the doping level crosses the Dirac
points. With the shift of the locations of Dirac points in energy, the critical
doping level at which the BCDs sharply reverse their signs will accordingly
change. Our study reveals that class AI materials can also have interesting
geometrical and topological properties, and remarkable nonlinear Hall effect
can also appear in this class of materials even though the spin-orbit coupling
is negligible. Our findings broaden the scope of materials to study the
nonlinear Hall effect and provide new perspectives for the application of this
effect.
- Abstract（参考訳）: 時間反転不変量系において、ベリー曲率分布に対する時間反転対称性の制約により、異常ホール効果が線形応答系において同一に消滅するのに対し、反転対称性が破れ、フェルミ面上の非零ベリー曲率双極子(bcd)を許容する場合には、非線形ホール効果が二次応答系に現れる。
本研究では,スピンレス時間反転対称性を持つ対称性クラスAIに属する二次元ドープ絶縁体とセミメタルのBCD起源の非線形ホール効果について検討する。
クラスAIは2次元の強いトポロジカル絶縁体フェーズをホストしていないが、ハミルトニアンに一定の制約を課すと、トポロジカルに妨げられた絶縁体と自明な絶縁体に分類できる。
絶縁体が2つの異なる相の相境界に近づくと、ドーピングレベルがバンドエッジ付近にある場合、BCDはより顕著になる。
さらに、絶縁体が2つの異なる位相間の相転移を行うと、BCDは、その兆候を劇的に変化させる。
反転対称性のない半金属の場合、ドーピング準位がディラック点を横切ると、BCDはそれらの符号を鋭く反転させる。
エネルギーにおけるディラック点の位置のシフトにより、BCDが符号を鋭く反転させる臨界ドーピングレベルが変化する。
本研究により、クラスai材料は興味深い幾何学的および位相的性質を持つことができ、スピン軌道結合が無視できるにもかかわらず、この種類の材料にも顕著な非線形ホール効果が現れることが判明した。
本研究は,非線形ホール効果を研究する材料の範囲を広げ,この効果を応用するための新たな展望を提供する。
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