3$d$ 过渡金属/拓扑绝缘体界面处的诱导自旋织构
材料科学
2020-07-15 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
尽管拓扑绝缘体一些最为精妙的应用（如量子反常霍尔效应）需要在时间反演对称性破缺下保持狄拉克表面态，其他现象如自旋-电荷转换则更依赖于这些表面态将其自旋织构印刻到相邻磁层上的能力。本工作中，我们利用第一性原理计算研究了沉积在 BiSe 拓扑绝缘体之上的广泛单层过渡金属（3-TM）表面态的自旋-动量锁定。我们发现 3-TM 的磁矩与由狄拉克表面态所诱导的自旋-动量锁定大小之间存在反关联。虽然根据洪德规则，3 系列前半段的磁矩较大，但自旋-动量锁定在系列后半段达到最大。我们将这一趋势解释为 3-TM 覆盖层与狄拉克表面态之间的原子内磁交换与共价键合之间的折衷结果。因此，虽然 Cr 与 Mn 覆盖层可成功用于观测量子反常霍尔效应或实现轴子绝缘体，但 Co 与 Ni 对于自旋-电荷转换效应（如自旋轨道矩与电荷泵浦）效率明显更高。
引用
@article{arxiv.2001.08538,
title = {Induced Spin-texture at 3$d$ Transition Metal/Topological Insulator Interfaces},
author = {Slimane Laref and Sumit Ghosh and Evgeny Y. Tsymbal and Aurelien Manchon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.08538},
year = {2020}
}
备注
5 pages, 7 figures