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铁电 Rashba 半导体 GeTe 中的电流诱导自旋与轨道极化

介观与纳米尺度物理 2026-01-08 v2

摘要

Edelstein 效应是在无反转对称性系统中通过电荷电流产生自旋和轨道极化的一种极具前景的机制。在铁电材料(如碲化锗 GeTe)中,体 Rashba 分裂与电压控制的铁电极化的结合,为电荷-自旋转换符号的电学控制提供了途径。在本工作中,我们利用源自\textit{ab initio}计算的 Wannier 紧束缚模型和半经典 Boltzmann 理论,研究了体 GeTe 中的电流诱导自旋和轨道磁化。采用轨道磁化的现代理论,我们证明了轨道 Edelstein 效应完全主导了其自旋对应物。这种差异通过 Fermi 面上的自旋和轨道纹理得以可视化,其中轨道矩比自旋矩大一个数量级。此外,在无自旋-轨道耦合的情况下,轨道 Edelstein 效应基本不受影响,凸显了其与自旋 Edelstein 效应截然不同的物理起源。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.21340,
  title  = {Current-induced spin and orbital polarization in the ferroelectric Rashba semiconductor GeTe},
  author = {Sergio Leiva-Montecinos and Libor Vojáček and Jing Li and Mairbek Chshiev and Laurent Vila and Ingrid Mertig and Annika Johansson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.21340},
  year   = {2026}
}

备注

Marie Sk{\l}odowska-Curie Actions, H2020-MSCA-ITN-2020; Project acronym SPEAR; Grant Agreement No. 955671