Resumen de Efecto Hall cristalino en el antiferromagnético colineal no convencional NiF2

Rafael Julián González Hernández, Roberto González, Libor Šmejkal

• español

  Resumen A lo largo de un siglo, la corriente eléctrica transversal, sin disipación de energía, que genera el efecto Hall continúan desempeñando un papel central en la investigación de materia condensada por su intrigante naturaleza cuántica, relativista y topológica. El efecto Hall anómalo requiere la ruptura espontanea de la simetría de reversión temporal, lo cual es atribuido al ordenamiento magnético de los espines dentro del material cristalino (como es el caso del hierro). Recientemente, se identificó la presencia del efecto Hall anómalo, llamado efecto Hall cristalino, en ciertos materiales antiferromagnéticos no convencionales, donde la ruptura de simetría de inversión temporal es causada por la disposición de los átomos no magnéticos en estructura cristalina antiferromagnética. En el presente trabajo se estudia el efecto Hall cristalino en el fluoruro de níquel (NiF2) por medio de un análisis de simetría y cálculos de primeros principios. Se encuentra que la conductividad Hall anómala para el NiF2 podría alcanzar valores cercanos a 700 S/cm. Esta respuesta Hall se obtiene para el eje fácil de magnetización del material; esto no se presenta en otros cristales tipo rutilo estudiados recientemente donde el vector antiferromagnético tiene que reorientarse aplicando un campo externo. Además, se muestra el origen en el espacio reciproco de la conductividad Hall anómala y la manera en que se puede controlar mediante la rotación del vector de Néel, el cual da cuenta del ordenamiento antiferromagnético del material. Nuestros resultados indican que el NiF2 podría ser un elemento clave en el diseño de futuros dispositivos espintronicos basados en materiales antiferromagnéticos no convencionales.

• English

  Abstract Dissipation less transversal Hall currents are intensively researched for more than one century due to their intriguing quantum, relativistic, and topological origin. The spontaneous Hall effect requires time-reversal symmetry breaking, which is induced by the spin ordering and traditionally was attributed to the magnetization in ferromagnetic materials such as iron. Recently, spontaneous, so-called crystal, Hall effect was identified, which is induced by unconventional magnetism arising from the interplay of collinear antiferromagnetism tron filling, and we predict spontaneous Hall response can be as large as 700 S/cm. In NiF2, the antiferromagnetic vector is oriented along the crystal axis conducive for the Hall response. This property is elusive in other recently studied rutile crystals where the antiferromagnetic vector had to be reoriented by the applied field. Additionally, we analyze the momentum space resolved contribution to the spontaneous Hall conductivity and the Néel vector rotation dependence of the effect. Our calculations show that the NiF2 can be useful element in future spintronics based on unconventional antiferromagnets.