由二维六方晶体异质结构构成的反铁磁自旋阀

我们提出了具有面内电流几何构型的自旋阀，其由反铁磁衬底上的单层六方晶体异质结构，或夹于两个（反）铁磁绝缘体之间的双层六方晶体异质结构构成。诸如石墨烯、硅烯、锗烯和锡烯等二维六方晶体采用蜂窝晶格紧束缚模型建模。反铁磁衬底（们）的磁化取向控制体态的能隙与拓扑性质，进而控制三类自旋阀几何结构的输运：（i）体态的面内输运；（ii）具有体带隙的纳米带沿拓扑边缘态的输运；（iii）沿畴壁的手性边缘态输运。这些异质结构通过带有（反）铁磁交换场、Hubbard 相互作用和（或）自旋轨道耦合的紧束缚模型进行研究。对于第一类自旋阀几何结构，Hubbard 相互作用可增大体态的有效能隙，进而提高自旋阀对反铁磁交换场的灵敏度。对于第二和第三类自旋阀几何结构，含自旋轨道耦合的各类异质结构的拓扑相图可作为设计自旋阀的指南。Hubbard 相互作用与自旋轨道耦合的共存可增大体态中的拓扑能隙，并改善具有不同拓扑数区域间畴壁上手性边缘态的质量。