手性拓扑半金属中的平行自旋-动量锁定
介观与纳米尺度物理
2024-07-15 v1 材料科学
其他凝聚态物理
强关联电子
摘要
固体中的自旋-动量锁定描述了电子自旋角动量与其在整个费米面上的线动量之间的方向关系。尽管正交自旋-动量锁定（如 Rashba 自旋轨道耦合）已被研究数十年并激发了大量应用，但其天然对应物——纯粹的平行自旋-动量锁定——在实验中一直难以捉摸。最近，承载单重和多重能带交叉的手性拓扑半金属被预言可实现这种平行锁定。在此，我们利用自旋分辨和角分辨光电子能谱，通过该手性拓扑半金属 PtGa 中拓扑费米弧表面态的自旋纹理，探测其多重费米子的自旋-动量锁定。我们发现，对于接近体多重费米子投影的动量，费米弧的电子自旋指向与其费米面轮廓正交，这与后者的平行自旋-动量锁定一致。我们预期，我们对多重费米子平行自旋-动量锁定的发现将推动手性拓扑半金属在新型自旋电子器件中的集成，以及在这些材料中寻找自旋依赖的超导和磁不稳定性。
引用
@article{arxiv.2210.08221,
title = {Parallel spin-momentum locking in a chiral topological semimetal},
author = {Jonas A. Krieger and Samuel Stolz and Inigo Robredo and Kaustuv Manna and Emily C. McFarlane and Mihir Date and Eduardo B. Guedes and J. Hugo Dil and Chandra Shekhar and Horst Borrmann and Qun Yang and Mao Lin and Vladimir N. Strocov and Marco Caputo and Banabir Pal and Matthew D. Watson and Timur K. Kim and Cephise Cacho and Federico Mazzola and Jun Fujii and Ivana Vobornik and Stuart S. P. Parkin and Barry Bradlyn and Claudia Felser and Maia G. Vergniory and Niels B. M. Schröter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.08221},
year = {2024}
}