利用铁磁交换增强二维电子气的 Edelstein 效应
介观与纳米尺度物理
2023-10-06 v1
摘要
钛酸锶（SrTiO）二维电子气（2DEG）破缺空间反演对称性并具有有限的 Rashba 自旋轨道耦合。这使得通过直接和反 Edelstein 效应可实现电荷流与自旋流的相互转换，在低温下具有创纪录的效率，但在室温下效应则较为有限。本文表明，使这些二维电子气具有铁磁性可将转换效率提升近一个数量级。从非磁性 SrTiO 二维电子气的实验能带结构出发，我们在紧束缚模型中引入面外 Zeeman 项来模拟磁交换耦合。随后，我们计算了随内磁场增大时的能带结构与自旋纹理，并采用半经典 Boltzmann 方法计算了 Edelstein 效应。我们发现转换效率先随磁场增强而急剧上升，随后出现极大值，最终下降。这一磁场依赖关系源于交换耦合与有效 Rashba 相互作用之间的竞争。虽然增强能带对的劈裂会放大 Edelstein 效应，但削弱面内 Rashba 型自旋纹理则会减弱该效应。
引用
@article{arxiv.2310.03348,
title = {Boosting the Edelstein effect of two-dimensional electron gases by ferromagnetic exchange},
author = {Gabriel Lazrak and Börge Göbel and Agnès Barthélémy and Ingrid Mertig and Annika Johansson and Manuel Bibes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.03348},
year = {2023}
}