金刚石、硅、锗、砷化镓及层状材料中的隐藏轨道极化
材料科学
2017-07-11 v4
摘要
此前认为，具有反演对称性的非磁性材料的布洛赫电子态不可能具有有限的自旋极化。然而，自 Zhang 等人 [Nat. Phys. 10, 387-393 (2014)] 关于非磁性中心对称材料中布洛赫态局域自旋极化的开创性工作以来，自旋电子学的范围已显著拓宽。在此，我们利用一个普适的框架（无论隐藏自旋极化是小——如金刚石、Si、Ge 和 GaAs，还是大——如 MoS2 和 WSe2，该框架均适用）证明：由轨道（而非自旋）自由度产生的相应量，即隐藏轨道极化，(i) 在自然界中更为丰富，因为它即使没有自旋-轨道耦合也存在；(ii) 更为基本，因为位置依赖的轨道角动量算符的带间矩阵元决定了隐藏自旋极化。我们预测，过渡金属二硫属化物的隐藏自旋极化在压缩下会显著降低。我们提出了通过光电子能谱探测隐藏轨道极化的实验特征，并通过计算压缩硅中的电流驱动反铁磁性，证明电流诱导的隐藏轨道极化在反铁磁信息技术中可能扮演比其自旋对应物远为重要的角色。
引用
@article{arxiv.1608.05989,
title = {Hidden orbital polarization in diamond, silicon, germanium, gallium arsenide and layered materials},
author = {Ji Hoon Ryoo and Cheol-Hwan Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.05989},
year = {2017}
}
备注
23 pages, 6 figures (+ Supplementary Information 7 pages, 4 figures); This is an author-created, un-copyedited version of an article published in NPG Asia Materials. The final publication is freely available from the journal web site