Electron Scattering on a Magnetic Skyrmion in the Nonadiabatic Approximation

Abstract

We present a theory of electron scattering on a magnetic Skyrmion for the case when the exchange interaction is moderate so that the adiabatic approximation and the Berry phase approach are not applicable. The theory explains the appearance of a topological Hall current in the systems with magnetic Skyrmions, the special importance of which is its applicability to dilute magnetic semiconductors with a weak exchange interaction.

Topological spin Hall effect in antiferromagnetic skyrmions

“…The dynamical Eqs. (1) were derived in the adiabatic approximation assuming strong coupling of conduction electrons to the texture, and therefore the case of large‐scale AFM Fe‐based skyrmions that we consider here has to be distinguished from the case of weak coupling which can be treated perturbatively .…”

Impurity-induced vector spin chirality and anomalous Hall effect in ferromagnetic metals

“…We show the correlation between the vector spin chirality and the impurity is essential for the AHE. Due to these features, this mechanism is possible in ferromagnetic metals on centrosymmetric metals, unlike the scalar spin chirality mechanism [37,38,40]. These results suggest that the vector-chirality-induced AHE may exists universally in the ferromagnetic metals.…”

“…When the Kondo coupling is perturbative, three-spin scattering process gives rise to AHE proportional to scalar spin chirality S S S is a distinct mechanism from the effective Peierls phase and is rather similar to the skew scattering but by multiple spins instead of non-magnetic impurities [38]. Experimentally, this multi-spin skew scattering was studied in relation to disordered spin systems such as chiral spin glass [39], chiral magnets [36], and for the skyrmions living on the ferromagnet/semiconductor interfaces [40]. In general, this mechanism is also expected to appear in magnets with non-coplanar magnetic orders/correlation.…”

Квантовые поправки к проводимости и аномальный эффект Холла в квантовых ямах InGaAs с пространственно отделенной примесью Mn

“…Вклад асимметричного рассеяния характеризуется линейной параметрической зависимостью (R a x y ∝ ρ x x ), а вклады двух других ме-ханизмов -квадратичной (R a x y ∝ ρ 2 x x ). Кроме того, в данных системах возможно проявление топологического вклада в АЭХ [27][28][29], поскольку отсутствие жесткого ФМ упорядочения допускает возникновение нетриви-альной топологии магнитной подсистемы в основном состоянии при понижении температуры. В данном кон-тексте это соответствует формированию скирмионов (или аналогичных образований) за счет взаимодействия Дзялошинского−Мории.…”

“…В структурах, изученных в [13], в области низких темпе-ратур наблюдался переход к прыжковой проводимости, в условиях которой топологический вклад успешно объяс-няется в рамках адиабатического приближения, т. е. при адиабатическом (обменном) взаимодействии носителей заряда в двумерном канале с киральной текстурой магнитной подсистемы. Однако в случае дрейфовой проводимости в канале, изучаемом в данной статье, по-ведение топологического вклада существенно зависит от выполнения или невыполнения условия адиабатичности взаимодействия двумерных дырок и киральных образо-ваний [27,29]. Поэтому количественное и качественное описание топологического вклада в этом случае затруд-нено отсутствием точной теории.…”