二维 IV-V 族化合物中全布里渊区持久自旋纹理与巨自旋分裂

持久自旋纹理（PST）是固态材料在动量 $k$ 空间中保持单向自旋极化的性质，它通过持久自旋螺旋（PSH）机制为提供必要的长载流子自旋寿命提供途径。然而，大多数已发现的 PST 局部出现在第一布里渊区（FBZ）中某些高对称 $k$ 点或线附近的小部分区域，从而限制了 PSH 态的稳定性。本文中，通过对称性分析与第一性原理计算，我们报道了全布里渊区 PST（FZPST）——即在整个 FBZ 中呈现 PST 的现象——在二维 IV-V 族 $A_{2}B_{2}$（$A$ = Si、Sn、Ge；$B$ = Bi、Sb）化合物中的出现。由于在整个 FBZ 中任意 $\vec{k}$ 的波矢点群对称性中存在面内镜像对称操作，在 $k$ 空间中观察到完全面外自旋极化，从而维持了 FZPST。重要的是，我们观察到 PST 所维持的巨自旋分裂，支持大的 SOC 参数与小的 PSH 态波长。我们的 $\vec{k}\cdot\vec{p}$ 分析表明，FZPST 对非简并能带是鲁棒的，并可通过外加电场有效调控，从而为未来自旋电子学应用提供了一个有前景的平台。