Rashba spin splitting-induced topological Hall effect in a Dirac semimetal-ferromagnetic semiconductor heterostructure

Auteurs : Saurav Islam, Emma Steinebronn, Kaijie Yang, Bimal Neupane, Juan Chamorro, Supriya Ghosh, K. Andre Mkhoyan, Tyrel M. McQueen, Yuanxi Wang, Chaoxing Liu, Nitin Samarth

arXiv: 2403.18485v1 - DOI (cond-mat.mes-hall)
Licence : CC BY 4.0

Résumé : We use a concerted theory-experiment effort to investigate the formation of chiral real space spin texture when the archetypal Dirac semimetal Cd$_3$As$_2$ is interfaced with In$_{1-x}$Mn$_x$As, a ferromagnetic semiconductor with perpendicular magnetic anisotropy. Our calculations reveal a nonzero off-diagonal spin susceptibility in the Cd$_3$As$_2$ layer due to the Rashba spin-orbit coupling from broken inversion symmetry. This implies the presence of a Dzyaloshinskii-Moriya interaction between local moments in the In$_{1-x}$Mn$_x$As layer, mediated by Dirac electrons in the vicinal Cd$_3$As$_2$ layer, potentially creating the conditions for a real space chiral spin texture. Using electrical magnetoresistance measurements at low temperature, we observe an emergent excess contribution to the transverse magneto-resistance whose behavior is consistent with a topological Hall effect arising from the formation of an interfacial chiral spin texture. This excess Hall voltage varies with gate voltage, indicating a promising electrostatically-tunable platform for understanding the interplay between the helical momentum space states of a Dirac semimetal and chiral real space spin textures in a ferromagnet.

Soumis à arXiv le 27 Mar. 2024

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Beta

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

Nous comparons le titre et le résumé avec les articles indexés dans notre base. Pour les articles arXiv, la recherche porte sur la même catégorie ; pour les DOI et les autres sources, elle couvre toutes les sources et disciplines. Vous pouvez la relancer à mesure que notre base s’enrichit.