[論文レビュー] Anomalous Hall Effect in Type-II Weyl Semimetals

A. A. Zyuzin, Rakesh P. Tiwari|arXiv (Cornell University)|Jan 5, 2016

Graphene research and applications被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、Kubo公式を用いて、Weyl点の周りに傾いた円錐的スペクトルを示す型II Weyl半金属における異常ホール効果（AHE）を調査している。AHE伝導度は普遍的ではなく、2つの円錐の非対称な傾きに起因して、Weyl点が縮退している場合でさえも符号を変える可能性があることが示された。

ABSTRACT

Recently, a new type of Weyl semimetals called type-II Weyl semimetals has been proposed. Unlike the usual (type-I) Weyl semimetals, which have a point-like Fermi surface, this new type of Weyl semimetals have a tilted conical spectrum around the Weyl point. Here we calculate the anomalous Hall conductivity of a Weyl semimetal with a tilted conical spectrum for a pair of Weyl points, using the Kubo formula. We find that the Hall conductivity is not universal and can change sign as a function of the parameters quantifying the tilts. Our results suggest that even for the case where the separation between the Weyl points vanishes, tilting of the conical spectrum could give rise to a finite anomalous Hall effect, if the tilts of the two cones are not identical.

研究の動機と目的

• Weyl点の周囲に傾いた円錐的スペクトルを示す型II Weyl半金属における異常ホール効果を理解すること。
• 型I Weyl半金属とは異なり、Weyl円錐の傾きがホール伝導度に与える影響を調査すること。
• Weyl点が運動量空間でゼロの距離に重なっていても、傾きが非対称であれば有限の異常ホール効果が現れ得るかどうかを特定すること。
• スペクトルの傾きが存在する状況下で、異常ホール伝導度の普遍性を評価すること。

提案手法

• 2つのWeyl点が傾いた円錐的スペクトルを示す系における異常ホール伝導度を計算するためにKubo公式が用いられた。
• 各Weyl点の周囲におけるスペクトルの傾きの度合いと方向を定量化するパラメータが計算に組み込まれた。
• Weyl点が運動量空間で分離しているか、重なっているかを考慮する2円錐系のモデルが採用された。
• ホール伝導度が傾きパラメータ、特に2つの円錐間の非対称性にどのように依存するかに焦点を当てた分析が行われた。
• 傾きにより有効ハミルトニアンが非エルミート的になることに対応するため、Weyl点近傍の線形化バンド構造が使用された。
• 弱い外部場および傾きを伴う線形分散を仮定した低エネルギー極限において、解析的に結果が導出された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 型II Weyl半金属における異常ホール伝導度は、スペクトルの傾きの度合いと方向にどのように依存するか？
• RQ2 Weyl点が運動量空間でゼロの距離に重なっていても、2つの円錐の傾きが非対称であれば、有限の異常ホール効果が持続可能か？
• RQ3 型II Weyl半金属において、異常ホール伝導度は普遍的か、それとも物質固有のパラメータに依存するか？
• RQ4 円錐の非対称性が異常ホール効果の生成または抑制に果たす役割は何か？

主な発見

• 型II Weyl半金属における異常ホール伝導度は普遍的ではなく、円錐スペクトルの傾きを定量化するパラメータに明示的に依存する。
• ホール伝導度は傾きパラメータの関数として符号を変えることができ、調整可能で非単調な応答を示す。
• Weyl点が運動量空間でゼロの距離に重なっていても、2つの円錐の傾きが同一でない限り、有限の異常ホール効果が現れる。
• AHEの非普遍性は、スペクトルの傾きによって破壊されるローレンツ不変性に起因し、これはBerry曲率分布を変更する。
• ホール応答の符号と大きさは、2つのWeyl円錐間の傾きの相対的向きと強度に敏感に依存する。
• 結果から、Weyl点の分離がなくても、傾きそのものだけで非ゼロの異常ホール効果を誘発できることが示唆され、AHEが運動量空間的分離を必要とするという従来の見解に挑戦する。