磷烯-WSe$_2$异质结中自旋轨道邻近效应、自旋弛豫和热电的静水压控制
介观与纳米尺度物理
2024-08-29 v2 材料科学
摘要
有效控制层间相互作用是调控范德华异质结性质及迈向其实际应用的关键一步。聚焦于磷烯-WSe异质结，我们利用第一性原理计算证明，通过施加垂直压力可实现磷烯中自旋轨道耦合的邻近诱导放大。我们通过改变双层组分之间的层间距离来模拟外部压力，并表明可以以可控的方式调节磷烯空穴的自旋轨道场。通过将所提出的哈密顿量的有效电子态拟合到第一性原理数据，我们发现在高达17 kbar的实验可及压力下，磷烯空穴能带中的自旋轨道耦合增强了超过两倍。相应地，我们发现压力增强的自旋轨道耦合促进了Dyakonov-Perel自旋弛豫机制，使磷烯空穴的自旋寿命缩短了4倍。我们进一步探讨了横向位移对自旋轨道场的作用，并揭示了在施加强压力时，磷烯空穴的自旋轨道强度可以被显著调制。我们还发现，热电势主要由磷烯决定，而压力降低了异质结的整体热电效率。
引用
@article{arxiv.2404.06097,
title = {Hydrostatic pressure control of the spin-orbit proximity effect, spin relaxation, and thermoelectricity in a phosphorene-WSe$_2$ heterostructure},
author = {Marko Milivojević and Marcin Kurpas and Maedeh Rassekh and Dominik Legut and Martin Gmitra},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.06097},
year = {2024}
}
备注
11 pages, 8 figures