拓扑绝缘体-磁性金属异质结构中杂化诱导的界面态

近期在拓扑绝缘体（TI）-铁磁金属（FM）双层结构中展示巨大自旋转移力矩的实验，因其在自旋电子学中的潜在应用而引起了极大的兴奋。然而，观察到的自旋转移力矩的来源仍不清楚。这是因为从 FM 层到 TI 层的大量电荷转移会阻止界面处的狄拉克锥靠近费米能级，从而对观察到的自旋转移力矩产生贡献。此外，对于在能量和动量上重叠的金属能带对界面处狄拉克锥的影响（此处可能发生强烈杂化），目前仍知之甚少。在这里，我们构建了一个简单的微观模型，并考虑强烈的杂化和电荷转移效应，对这种 TI-FM 异质结构进行了基于第一性原理的模拟。我们发现，正如预期的那样，原始的狄拉克锥被杂化所破坏。相反，我们发现在相同动量处由于与 FM 态的强烈杂化，在费米能级附近形成了一个我们称之为“后裔态”的新界面态。这种“后裔态”携带了原始狄拉克界面态的可观权重，因此继承了在界面处的局域化以及相同的 Rashba 型自旋-动量锁定。我们提出，“后裔态”可能是实验观察到的 TI-FM 异质结构中巨大自旋转移力矩的重要来源。