双轴应变调控层状二维 MoSiGeN4 Rashba 体系的电子结构
材料科学
2023-08-17 v1 计算物理
摘要
二维（2D）MA2Z4 族在调控其电子结构与实现引人入胜的物理性质方面受到广泛关注。然而，对其电子性质的调控仍具挑战。本文中，基于第一性原理计算，我们系统研究了双轴应变对 2D Rashba 型 MoSiGeN4（MSGN）电子结构的影响，并进一步探究层间相互作用如何影响此类应变层状 MSGN 中的 Rashba 自旋分裂。施加双轴应变后，带隙随拉伸应变增大而单调减小，而在施加压缩应变时增大。在 MSGN 中施加适度压缩应变（< 5%）可诱导间接-直接-间接带隙转变。由于对称性破缺与中等自旋轨道耦合（SOC），单层 MSGN 在费米能级附近具有孤立的 Rashba 自旋分裂（R），其可通过双轴应变有效调控至 Lifshitz 转变（L）。例如，随着双轴应变从 -8% 变化至 12%，单层呈现费米面 L-R-L 转变，而双层与三层 MSGN 中观察到更复杂多变的 L-R-L-R 演化，这实际上取决于无 SOC 时不同应变下墨西哥帽能带的出现、变化与消失。最高价带中 Mo-dz2 轨道与 N-pz 轨道杂化对双轴应变下的能带演化起主导作用，其中 R-L 演化对应于 Mo-dz2 轨道贡献的减小。我们的研究强调了双轴应变可控的 Rashba 自旋分裂，尤其是费米面附近 Lifshitz 转变的引入乃至演化，使应变 MSGN 成为自旋电子器件未来应用的有前景候选材料。
引用
@article{arxiv.2308.08211,
title = {Biaxial strain modulated electronic structures of layered two-dimensional MoSiGeN4 Rashba systems},
author = {Puxuan Li and Xuan Wang and Haoyu Wang and Qikun Tian and Jinyuan Xu and Linfeng Yu and Guangzhao Qin and Zhenzhen Qin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.08211},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 7 figures, supplementary information