نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

دانشکدة فیزیک، دانشگاه تهران، تهران

چکیده

سهم ذاتی رسانندگی هال ناهنجار را در حضور میدان مغناطیسی عمود مطالعه کرده­ایم. رویکرد نیمه کلاسیک برای محاسبۀ رسانندگی در حضور فاز بِری غیر بدیهی مورد استفاده قرار گرفته است. این روش مبتنی بر معادلات حرکت نیمه کلاسیک با تصحیح سرعت ناهنجار و معادلۀ ترابرد بولتزمن است. فرمول‌بندی رسانندگی هال ناهنجار را در این رویکرد معرفی می­کنیم. برای سیستم دو بعدی که با هامیلتونی دیراک توصیف می­شود محاسبۀ صریح انجام می­دهیم. در حد میدان مغناطیسی صفر، نتایج ما بر نتایج قبلی که هم به روش نیمه کلاسیک و هم از فرمول کوبو به دست آمده منطبق است. در حد میدان مغناطیسی قوی رسانندگی هال به صورت توانی با میدان کاهش می­یابد. نمای مربوط به رفتار توانی برای نوار انرژی نامحدود 1/3 و برای نوار انرژی محدود ابتدا  1/3 و سپس به 1 تغییر می کند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Intrinsic anomalous Hall conductivity of Dirac band in presence of the normal magnetic field

نویسندگان [English]

  • Hediye Yarahmadi
  • Reza Sepehrinia

Department of Physics, University of Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

We have studied the intrinsic contribution to anomalous Hall conductivity in presence of the normal magnetic field. A semiclassical approach for calculating the Hall conductivity in presence of the nontrivial Berry phase is used. This method is based on the semiclassical equations of motion with anomalous velocity correction and the Boltzmann transport equation. We present the formulation of anomalous Hall conductivity in this approach. We perform explicit calculations for a two-dimensional system which is described by Dirac Hamiltonian. At zero magnetic field, our results coincide with previous results which are obtained both using the semiclassical method and Kubo formalism. For the strong magnetic field, Hall conductivity decreases as a power-law. The exponent of the power-law behavior for the infinite energy band is 1/3 and for the finite energy band, there is a crossover from 1/3 to1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • intrinsic anomalous Hall conductivity
  • Berry phase
  • Magnetic field
  • semiclassical approach
  1. E H Hall, The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science12, 74 (1881) 157.
  2. E M Pugh, Physical Review36, 9 (1930) 1503.
  3. E Pugh and T Lippert, Physical Review42, 5 (1932) 709.
  4. J Smit, Physica, 24, 1-5 (1958) 39.
  5. L Berger, Physical Review B 2, 11 (1970) 4559.
  6. R Karplus and J Luttinger, Physical Review 95, 5 (1954) 1154.
  7. J Luttinger, Physical Review 112, 3 (1958) 739.
  8. M C Chang and Q Niu, Physical Review B53, 11 (1996) 7010.
  9. M C Chang and Q Niu, PhysicalReview Letters75, 7 (1995) 1348.
  10. G Sundaram and Q Niu, Physical Review B59, 23 (1999) 14915.
  11. D Xiao, M C Chang, and Q Niu, Reviewsof modern physics82, 3 (2010) 1959.
  12. H Jebeli, et al., IJPR 13 (1392) 51.
  13. N W Ashcroft and N D Mermin, “Solid state physics”, New York: Saunders College Publishing (1976).
  14. N Nagaosa, et al., Reviews of modern physics 82, 2 (2010) 1539.
  15. I Ado, et al., EPL (Europhysics Letters) 111, 3 (2015) 37004.
  16. A C Neto, et al. Reviews of modern physics 81, 1 (2009) 109.
  17. S Q Shen, W Y Shan, and H Z Lu, Spin 1, 1 (2011) 33.
  18. A N Zarezad and J Abouie, Physical Review B 98, 15 (2018) 155413.
  19. A N Zarezad and J Abouie, Physical Review B 101, 11 (2020) 115412.

تحت نظارت وف ایرانی