由直接垂直轨道杂化实现的WTe2/Fe3GeTe2 van der Waals 异构结构中的高效自旋传输
材料科学
2025-11-24 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
最近的实验表明，由 WTe2 和 Fe3GeTe2 组成的 van der Waals 异构结构中实现了高效的跨层自旋传输，标志着开发全 van der Waals 型自旋轨道力臂设备的潜在突破。然而，尽管层间存在较弱的 van der Waals 相互作用，却观察到异常高的跨层自旋透射率的原因仍不清楚。本研究采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法来探索这一现象。我们发现，高效的跨层自旋传输源于 tellurium 原子在界面处 p 轨道之间的直接杂化。这种层间轨道杂化降低了电子势垒，并显著改变了 Fe3GeTe2 的自旋极化电子结构。随后，在 WTe2 和 Fe3GeTe2 之间建立了有效的自旋极化传输通道，从而导致高跨层自旋透射率。结合 WTe2 的大自旋轨道角度，解释了实验中观察到的高自旋轨道力臂效率。此外，我们预测施加栅极电压可进一步提高该效率。我们的发现为设计高性能、全 van der Waals 型自旋轨道力臂设备提供了路径。
引用
@article{arxiv.2412.02966,
title = {Efficient Spin Transfer in WTe2/Fe3GeTe2 van der Waals Heterostructure Enabled by Direct Interlayer p-Orbital Hybridization},
author = {H. L. Ning and M. Q. Dong and X. Zhang and J. S. Huang and B. Liu and Zhi-Xin Guo and Y. Dong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.02966},
year = {2025}
}
备注
8 figures