Quantum renormalization of the spin hall effect

スピンホール効果の量子繰り込み

Gu, B.; Gan, J.-Y.*; Bulut, N.*; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人*; 前川 禎通

Gu, B.; Gan, J.-Y.*; Bulut, N.*; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; Nagaosa, Naoto*; Maekawa, Sadamichi

金に含まれる鉄不純物のスピン軌道相互作用による輸送特性を、多軌道アンダーソン模型に量子モンテカルロ法を用いて研究を行った。そして、初めてスピン軌道相互作用がスピン揺らぎにより強い変更を受けることを明らかにした。この仕組みにより、最近観測された金の中の鉄不純物による巨大なスピンホール効果を説明することができた。一方、この効果は異常ホール効果には現れないものである。加えて、スピン軌道相互作用がクーロン相互作用によっても大きな変更を受けることを示した。これらの結果により、金の中の鉄不純物の軌道角運動量に関するこれまでの矛盾を解決することができた。

By quantum Monte Carlo simulation of a realistic multi-orbital Anderson impurity model, we have studied the spin-orbit interaction (SOI) of an Fe impurity in Au host metal. We have shown, for the first time, that the SOI is strongly renormalized by the quantum spin fluctuation. Based on this mechanism, we could explain why the gigantic spin hall effect in Au with Fe impurities was observed in recent experiment, while it is not visible in the anomalous hall effect. In addition, we have shown that the SOI is strongly renormalized by the coulomb correlation . Based on this picture, we could explain past discrepancies in the calculated orbital angular momenta for an Fe impurity in Au host.