(111)晶面KTaO3二维电子气的能带结构与自旋-轨道织构
材料科学
2019-03-15 v1
摘要
氧化物中的二维电子气(2DEG)在发现新物理现象方面展现出巨大潜力，同时为电子学应用带来前景。本工作中，我们利用角分辨光电子能谱测定了强自旋轨道耦合材料KTaO3的(111)取向表面稳定的二维电子气的电子结构。我们的测量揭示了由量子限域产生的多条子能带，并形成了六重对称的费米面。该电子结构被自洽紧束缚超晶胞计算很好地重现。基于这些计算，我们确定了二维电子气的自旋与轨道织构。我们表明，该二维电子气费米面源自体相J = 3/2态，并表现出非常规的各向异性类Rashba自旋简并解除。自旋-动量锁定仅在高对称方向成立，而强的面外自旋分量使自旋织构呈三重对称。我们发现费米面上的平均自旋分裂比SrTiO3中大一个数量级，这应转化为基于(111)-KTaO3二维电子气的器件中自旋轨道电子学响应的增强。
引用
@article{arxiv.1903.06077,
title = {Band Structure and Spin-Orbital Texture of the (111)-KTaO3 Two-Dimensional Electron Gas},
author = {F. Y. Bruno and S. McKeown Walker and S. Riccò and A. de la Torre and Z. Wang and A. Tamai and T. K. Kim and M. Hoesch and M. S. Bahramy and F. Baumberger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.06077},
year = {2019}
}
备注
This is the submitted version of the published manuscript before peer-review