二维锗单硫族化物中具有巨可调自旋分裂的高度持久自旋纹理
强关联电子
2021-05-20 v2
摘要
在半导体中控制自旋纹理是实现新型自旋电子器件的基本步骤，而寻找展现持久自旋纹理（PST）的理想材料仍是一项关键挑战。PST是材料在动量空间中保持单向自旋取向的性质，据预测其可支持载流子极长的自旋寿命。本文中，我们利用第一性原理密度泛函理论计算，报道了二维（2D）锗单硫族化物（GeMC）中PST的出现。考虑到二维GeMC的两种稳定构型，即纯GeX和Janus Ge2XY单层（X, Y = S, Se, Te），我们观察到在价带顶附近存在PST，其自旋取向由晶体较低的点群对称性所强制。对于纯GeX单层，我们发现PST的特征是由C2v点群保护的全面外自旋取向，而在Janus Ge2XY单层情况下，由于对称性降低为Cs点群，观察到y-z平面内的倾斜PST。更重要的是，我们发现PST得以维持的较大自旋轨道耦合（SOC）参数，并可通过面内应变有效调控。本体系中所观测到的大SOC参数导致自旋极化空间周期模式的波长较小，这有望用于自旋霍尔晶体管器件中的短自旋通道。
引用
@article{arxiv.2102.11618,
title = {Highly persistent spin textures with giant tunable spin splitting in the two-dimensional germanium monochalcogenides},
author = {Moh. Adhib Ulil Absor and Yusuf Faisho and Muhammad Anshory and Iman Santoso and Sholihun and Harsojo and Fumiyuki Ishii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.11618},
year = {2021}
}
备注
Journal of Physics: Condensed Matter (Accepted)