在Bi1–xSbx (012)这种具有电荷-质量效应的拓扑非平凡半金属相中观察到的巨量自旋霍尔导电性

《ACS Nano》：Colossal Spin Hall Conductivity in Charge-Massive Topologically Nontrivial Semimetal Phase of Bi1–xSbx (012)

拓扑非晶半导体Bi1?xSb在(012)晶面方向表现出超Pt的 colossal自旋霍尔电导率，其σSH达传统拓扑材料的1-2个数量级，源于表面狄拉克锥与体相贡献的协同机制，为低功耗自旋电子器件提供新材料体系。

　　

拓扑非平凡半金属（TSMs）具有自旋-动量锁定的拓扑表面态（TSS），具有高电荷导电性（σ），为低功耗自旋电子学应用提供了平台。然而，其自旋霍尔导电性（σ_SH），作为自旋电子学应用的另一个重要因素，目前仍大多未被探索。在这里，我们证明了当Bi_{1–xSbx在TSM相（x = 0.6–0.8）中沿（012）方向生长时，会表现出极高的σSH，远超过铂（Pt）的值。Bi1–xSbx（012）在TSM相中的σ也比传统拓扑材料的σ高出1到2个数量级。我们发现，在Bi1–xSbx（012）中，电荷到自旋的转换（CSC）具有晶体取向选择性激活的特点，而Bi1–xSbx（001）中的CSC则主要由体材料主导。我们的密度泛函理论计算显示（012）表面存在多个狄拉克锥，通过一个结合了体材料和表面贡献的双通道模型，为观察到的极高σSH提供了令人信服的解释。我们的研究结果表明，TSMs，特别是Bi1–xSbx（012），是下一代低功耗自旋电子器件的理想材料系统。}