Cпи́новый эффе́кт Хо́лла, эффект пространственного разделения одинаково заряженных носителей заряда в зависимости от ориентации их спина. В отличие от обычного эффекта Холла, который обнаруживается в магнитном поле и в котором пространственное разделение разноимённых зарядов происходит по их знаку, спиновый эффект Холла может наблюдаться даже в отсутствие магнитного поля. Теоретически предсказан М. И. Дьяконовым и В. И. Перелем в 1971 г. (Дьяконов. 1971) и подтверждён экспериментально в 2004 г. (Observation of the spin Hall effect ... 2004).

Определяющим условием появления эффекта является наличие рассеивающего центра в виде примеси или дефекта в токопроводящем канале, что обусловливает зависимость направления рассеяния электронов на атоме примеси от ориентации их спинов. Такая связь возникает вследствие спин-орбитального взаимодействия между магнитным моментом, создаваемым движущимся по изогнутой пространственной траектории зарядом, и его собственным магнитным моментом.

Механизм рассеяния спинового эффекта Холла аналогичен эффекту Магнуса в классической физике, согласно которому вращающийся мяч отклоняется от прямолинейной траектории вправо или влево в зависимости от направления своего вращения. Следствием многократного рассеяния носителей заряда при прохождении тока через протяжённый проводник является появление потока спин-поляризованных электронов, перпендикулярного направлению протекания тока (рис. а). Это приводит к накоплению электронов с противоположной спиновой ориентацией на боковых поверхностях проводника, но в общем случае не сопровождается появлением поперечной разности потенциалов, хотя она может возникать при протекании через проводник тока, изначально поляризованного по спину.

Спиновый эффект Холла (а); обратный спиновый эффект Холла (б).Спиновый эффект Холла (а); обратный спиновый эффект Холла (б).Величина спинового эффекта Холла характеризуется спиновым углом Холла $\alpha _{SH}= \sigma _{SH}/ \sigma$, где $\sigma _{SH}$ и $\sigma$ – поперечная и продольная проводимости материала, соответственно, измеренные в поперечном магнитном поле. Величина угла Холла прямо пропорциональна константе спин-орбитальной связи и для большинства проводящих и полупроводниковых материалов варьируется в диапазоне 10^–5–10^–1. Спиновый эффект Холла иногда называют внешним, или несобственным.

Существует также внутренний спиновый эффект Холла, или собственный, в котором для создания поперечного спинового тока не требуется наличие примесей. Теоретически предсказан в 2003 г. (Murakami. 2003). Имеет топологическое происхождение, связанное с кривизной пространства блоховских функций электрона, когда движение электрона с импульсом $\boldsymbol p$ сопровождается появлением ненулевой фазы (фазы Берри) у квантового состояния электрона в импульсном пространстве. Наличие этой топологической фазы приводит к появлению эффективного магнитного поля, пропорционального величине импульса. Действие эффективного магнитного поля на спин электрона аналогично спин-орбитальному взаимодействию в обычном спиновом эффекте Холла, что приводит к пространственному разделению электронов с противоположными ориентациями спиновых моментов.

Возможен и обратный эффект – генерация зарядового тока неоднородной спиновой плотностью, который называют обратным спиновым эффектом Холла (рис. б). Величина электрического тока оказывается пропорциональной ротору спиновой плотности $\text{rot} \boldsymbol{S}$. Эффект был впервые обнаружен в 1984 г. (Обнаружение поверхностного фототока ... 1984).

Практическое применение спинового эффекта Холла (внутреннего, внешнего) и обратного спинового эффекта Холла направлено на управление потоками спин-поляризованных носителей заряда в твердотельных структурах с помощью электрических полей без использования магнитного поля (Concepts in spin electronics. 2006; Spin physics ... 2008; Борисенко. 2017). В частности, на основе этого эффекта предлагается создать спинтронное устройство для генерации спиновой поляризации в мезоскопической области полупроводниковых материалов (Spin polarization control ... 2009).