BiAs块体与单层中巨大的Rashba劈裂
材料科学
2023-10-19 v1 计算物理
摘要
费米能级附近具有Rashba劈裂能带的二维材料是开发下一代自旋电子学的关键。它们能在无外磁场下生成、探测和操控自旋流。本文提出BiAs作为一种新型层状半导体，其块体与单层形式均具有巨大Rashba劈裂。利用第一性原理计算，我们确定了BiAs的最低能量结构及其基本电子性质。块体BiAs具有层状晶体结构，菱方原胞中含两个原子，类似于母体Bi和As单质相。它是具有窄间接带隙的半导体。自旋轨道耦合导致在六方惯用晶胞布里渊区L点附近的Rashba-Dresselhaus自旋劈裂与特征自旋纹理，价带(导带)的Rashba能量与Rashba耦合常数分别为= 137 meV (93 meV)和= 6.05 eV\AA~(4.6 eV{\AA})。在单层形式(即由BiAs双层组成)下，BiAs在点具有更大且直接的带隙，具有纯Rashba效应特征的圆自旋纹理。单层BiAs的Rashba能量= 18 meV与Rashba耦合常数= 1.67 eV{\AA}相较于其他已知二维材料相当大，且这些值在拉伸双轴应变下会增大。
引用
@article{arxiv.2310.12094,
title = {Large Rashba splittings in bulk and monolayer of BiAs},
author = {Muhammad Zubair and Igor Evangelista and Shoaib Khalid and Bharat Medasani and Anderson Janotti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.12094},
year = {2023}
}
备注
15pages,9figures