Co(0001)/MoS2 界面的电子结构及其在单层 MoS2 电学自旋注入中的可能应用
材料科学
2018-03-29 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
从铁磁金属向基于过渡金属二硫属化物单层的二维半导体晶体实现高效电学自旋注入，是利用这些材料构建自旋电子学与谷电子学器件的前提。本文基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了 hcp Co(0001)/MoS2 界面的电子结构。在优化原子坐标后该混合系统的最低能量构型中，我们表明界面硫原子与一个、两个或三个钴原子形成共价键。在界面处观察到 Co 原子自旋磁矩的减小，同时 S 原子出现微弱磁化。Mo 原子也持有可正可负的微小磁矩。计算了界面 S 与 Co 原子间共价键导致的多子与少子自旋电子的电荷转移，并讨论了这些界面电荷转移与 MoS2 层诱导磁性之间的联系。考虑自旋轨道耦合，计算了该混合系统针对少子与多子自旋电子的能带结构与态密度。我们证明，由于 Co d 轨道与 S p 轨道的杂化，与 Co 接触结合的 MoS2 变为金属性。对于该金属性 MoS2 相，计算出费米能级处自旋极化的绝对值为 16%，这可能允许自旋注入半导体性 MoS2 单层沟道。最后，研究了 Co 结合的金属性 MoS2 相中费米能级处多子与少子自旋电子波函数的对称性，以及 MoS2 金属性相与半导体性相之间边界的取向，并讨论了它们对向 MoS2 沟道自旋注入的影响。
引用
@article{arxiv.1803.10612,
title = {Electronic structure of the Co(0001)/MoS2 interface, and its possible use for electrical spin injection in a single MoS2 layer},
author = {Thomas Garandel and Rémi Arras and Xavier Marie and Pierre Renucci and Lionel Calmels},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.10612},
year = {2018}
}