范德瓦尔斯异质结中自旋-电荷转换的单层调控
材料科学
2025-07-14 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
二维材料的多样性及其范德瓦尔斯（vdW）堆叠为工程化新型多功能材料与物质量子态提供了沃土。这为通过仅插入单层二维材料来定制 vdW 异质结的电子性质提供了独特机遇。然而，在原子尺度上对 vdW 材料进行工程化以调控自旋-电荷互转换现象的研究尚未开展。本文报道了在单层水平上对这些效应的调控：通过在 PtSe 与石墨烯之间插入单层 MoSe，在全外延大面积堆叠结构中实现了 THz 自旋电子学发射强度的急剧增大与符号的改变。通过结合自旋和角分辨光电子能谱以及密度泛函理论来揭示电子与自旋结构，我们阐明了两种依赖于电荷转移与电子杂化的不同机制，这两种机制共同导致 Rashba 态的形成，从而负责自旋-电荷转换并产生 THz 自旋电子学发射。这些发现为在原子尺度上设计由二维材料构成的高效 THz 自旋电子学发射器以及其他基于自旋-电荷互转换现象的自旋电子学器件开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2501.02337,
title = {Monolayer control of spin-charge conversion in van der Waals heterostructures},
author = {K. Abdukayumov and O. Paull and M. Mičica and F. Ibrahim and L. Vojáček and A. Wright and S. Massabeau and F. Mazzola and V. Polewczyk and C. Jego and R. Sharma and C. Vergnaud and A. Marty and I. Gomes de Moraes and A. Ouerghi and H. Okuno and A. Jana and I. Kar and J. Fuji and I. Vobornik and J. Li and F. Bonell and M. Chshiev and M. Bibes and J. -M. George and H. Jaffrès and S. Dhillon and M. Jamet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02337},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 4 figures