en fr Unconventionnal mechanisms of the anomalous Hall effect Quelques mécanismes non conventionnels de leffet Hall anormal Report as inadecuate




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1 LLN - Laboratoire Louis Néel

Abstract : This thesis is divided in three distinct parts. In the first andsecond parts, we speak about unconventional mechanisms of theAnomalous Hall Effect AHE. The first part gives a short review ofthe conventional and unconventional mechanisms of the AHE chapter~1.chapter~2 is devoted to geometrical phases. The second part of this thesis answer to some questions about the AHE.The third chapter treats the role of impurities in intrinsic mechanismof the AHE. By calculating of the off-diagonal conductivity in thelinear response theory for a model of 2DEG in presence of spin-orbitcoupling, we obtained two contributions related to the diffusion ofelectrons by impurities of defaults but independent of theconcentration of impurities. The second one is the Karplus andLuttinger term, which depends on the topology of the energy band. Inthe chapter~4, we propose an experimental setup based on 2DEG inpresence of inhomogeneous magnetic field created by magneticnanostructure. In this system, the Hall conductivity has discontinuousvariations related to the topology of the magnetic field, which can bemodified by applying an additional constant magnetic field. In thechapter~5, we study the spin chirality mechanism of the AHE on thekagome lattice and discuss the results of recent experiments on the pyrochlore compound Nd$ 2$Mo$ 2$O$ 7$. The last part of this thesis is devoted to electron dynamic ininhomogeneous magnetic field. The chapters~6 and~7 give a introductionof electrons dynamic in two dimensional periodic magnetic field. Thelast chapter is a study of electron dynamic in 2D periodic magneticfield. We find that it exists persistent currents related tolocalization of electrons around the regions where the magnetic fieldis canceling.

Résumé : Ce manuscrit est divisé en trois parties distinctes. les deuxpremières parties sont axées sur l-étude de quelques mécanismesintrinsèques de l-effet Hall anormal. Nous montrons notamment que ladiffusion des porteurs de charge par des impuretés ou des défautsdonne une contribution intrinsèque non négligeable à l-effet Hallanormal. Nous proposons ensuite une expérience, basée sur un réseau denanocylindres magnétiques, placé au dessus d-un gaz d-électronsbidimensionnel, dans laquelle les contributions intrinsèques del-effet Hall anormal sont clairement identifiables et contrôlables.Enfin, nous abordons le problème du mécanisme de chiralité de spinproposé pour expliquer l-effet Hall dans le composé pyrochloreNd$ 2$Mo$ 2$O$ 7$. En utilisant un modèle de gaz sur réseau ainsiqu-une configuration magnétique non colinéaire chirale, nousmontrons que la conductivité transverse a une dépendance complexe parrapport à la chiralité de spin.La dernière partie de ce manuscrit est dédiée à l-étude de quelquespropriétés des gaz d-électrons soumis à un champ magnétiqueinhomogène. Après un bref rappel sur la dynamique d-électron enprésence d-un gradient de champ magnétique constant, nous abordons leproblème d-un champ magnétique périodique spatialement. En calculantquelques états de Bloch aux points de haute symétrie, nous montrons qu-ilexiste des états pour lesquels les électrons sont localisés auvoisinage des lignes de champ nul. Le calcul des courants deprobabilité montre que ces états sont porteurs de courants permanentsdont l-origine est liée aux inhomogénéités du champ magnétique auvoisinages des lignes de champ nul.

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Keywords : Anomalous Hall effect Berry phases spin chirality mechanism topological Hall effect spin-orbit coupling topology anomalous Hall effect in frustrated ferromagnet Nd$ 2$Mo$ 2$O$ 7$

Mots-clés : Effet Hall anormal phases de Berry mécanisme de chiralité de spin effet Hall topologique couplage spin-orbite topologie effet Hall anormal dans le composé frustré Nd$ 2$Mo$ 2$O$ 7$





Author: Mathieu Taillefumier -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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