論文の概要: Intrinsic nonlinear Hall effect in two-dimensional honeycomb topological antiferromagnets

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.02685v2
• Date: Tue, 08 Oct 2024 07:55:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-10 14:25:14.281983
• Title: Intrinsic nonlinear Hall effect in two-dimensional honeycomb topological antiferromagnets
• Title（参考訳）: 2次元ハニカムトポロジカル反強磁性体における固有非線形ホール効果
• Authors: Zheng-Yang Zhuang, Zhongbo Yan,
• Abstract要約: 本研究では,ハニカムトポロジカル反強磁性体を$mathcalPT$-symmetric antiferromagnetic Kane-Meleモデルで効果的に記述する。 化学的ポテンシャルを変化させることで、フェルミ面がリフシッツ転移するときに非線形ホール伝導率テンソルがキンクを示すことが分かる。 本研究は, 2次元ハニカムトポロジカル反強磁性体が, 固有非線形ホール効果の研究に有用であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Two-dimensional systems with honeycomb lattice are known to be a paradigmatic platform to explore the various types of Hall effects, owing to that the interplay of lattice geometry, spin-orbit coupling and magnetism can give rise to very rich features in the quantum geometry of wave functions. In this work, we consider honeycomb topological antiferromagets that are effectively described by a $\mathcal{PT}$-symmetric antiferromagnetic Kane-Mele model, and explore the evolution of its nonlinear Hall response with respect to the change of lattice anisotropy, chemical potential, and the direction of the N\'{e}el vector. Due to the $\mathcal{PT}$-symmetry, the leading-order Hall effect of quantum geometric origin is the intrinsic nonlinear Hall effect, which is a second-order effect of electric fields and is independent of the scattering time. We investigate the behavior of the intrinsic nonlinear Hall conductivity tensor across topological phase transitions driven by antiferromagnetic exchange field and lattice anisotropy and find that its components do not change sign, which is different from the extrinsic nonlinear Hall effect. In the weakly doped regime, we find that the intrinsic nonlinear Hall effect is valley-polarized. By varying the chemical potential, we find that the nonlinear Hall conductivity tensors exhibit kinks when the Fermi surface undergoes Lifshitz transitions. Furthermore, we find that the existence of spin-orbit coupling to lift the spin-rotation symmetry is decisive for the use of intrinsic nonlinear Hall effect to detect the direction of the N\'{e}el vector. Our work shows that the two-dimensional honeycomb topological antiferromagnets are an ideal class of material systems with rich properties for the study of intrinsic nonlinear Hall effect.
• Abstract（参考訳）: ハニカム格子を持つ二次元系は、格子幾何学、スピン軌道結合、磁性の相互作用が波動関数の量子幾何学において非常にリッチな特徴をもたらすため、様々な種類のホール効果を探索するためのパラダイム的なプラットフォームとして知られている。 本研究では,$\mathcal{PT}$-symmetric antiferromagnetic Kane-Meleモデルによって効果的に説明されるハニカムトポロジカル反強磁性体について考察し,格子異方性,化学ポテンシャル,N\'{e}elベクトルの向きの変化に対する非線形ホール応答の進化について考察する。 $\mathcal{PT}$-対称性のため、量子幾何起源の先行次ホール効果は、電場の二階効果であり散乱時間に依存しない固有の非線形ホール効果である。 反強磁性交換場と格子異方性により駆動されるトポロジカル相転移における固有非線形ホール導電率テンソルの挙動を考察し,その成分が外在非線形ホール効果と異なる符号を変化させないことを示す。 弱いドープ状態においては、固有非線形ホール効果は谷分極である。 化学的ポテンシャルを変化させることで、フェルミ面がリフシッツ転移するときに非線形ホール伝導率テンソルがキンクを示すことが分かる。 さらに、スピン回転対称性を持ち上げるスピン軌道結合の存在は、N\'{e}elベクトルの向きを検出するために固有の非線形ホール効果を用いることで決定的である。 本研究は, 2次元ハニカムトポロジカル反強磁性体が, 固有非線形ホール効果の研究に有用であることを示す。

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