能带模型中巨 Rashba 电调控磁性

实现足够大小的磁性电调控具有重要的技术意义。为克服面内形状各向异性，需要对垂直磁各向异性（PMA）进行电调控。已知在自由电子模型中，Rashba 自旋轨道耦合提供此种调控。令人惊讶的是，当加入周期势时，这一相同的 Rashba PMA 被增强了两到三个数量级。通常自旋 Berry 相位物理反映随时间变化的磁场。本文在一个与时间无关的模型中表明，此类物理之所以出现，是因为 Rashba 有效磁场在原胞内具有纹理。预测了线性依赖于外加电场 $E$ 的电可控能带结构带隙，其可导致真正的巨线性 PMA。也可能存在 Peierls 机制，其中磁化强度偏离竖直方向，将这些带隙移至费米能级。因此存在低耗散电场驱动动力学，作为耗散更大的自旋转矩转移（STT）效应的替代方案。该理论需要引入内禀自旋 Berry 联络 $\vec A_s$（一种有效矢量势），且与当前密度泛函理论（DFT）不相容。