铁磁体介导的重金属与石墨烯电子杂化所诱导的石墨烯中类 Rashba 自旋纹理
材料科学
2023-05-02 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
沉积在重金属（HM）上的外延石墨烯/铁磁金属（Gr/FM）异质结构因具有垂直磁各向异性和可观的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用（DMI），可实现增强的热稳定性和手性自旋纹理的稳定化，而被提出用于实现新型自旋电子器件。然而，建立实现该目标的途径需要从根本上理解其异常性质的微观起源。在此，我们阐明了 Ir 上 Gr/Co 界面处诱导的自旋轨道耦合（SOC）的本质。通过自旋分辨和角分辨光电子能谱结合密度泛函理论，我们表明 HM 与 C 原子层经由与 FM 的杂化相互作用是 Gr 层中强 SOC 的来源。此外，我们对 Gr 下方超薄 Co 膜的研究揭示了面内（面外）自旋极化的 Gr 带存在约 100 meV（可忽略）的能量分裂，这与 Gr/Co 界面的 Rashba-SOC 一致，其或是 DMI 的表征或是其起源。该机制在较大 Co 厚度下消失，此时无论面内还是面外均未观察到自旋轨道分裂，表明 Gr 态与 HM 在电子上解耦。本发现对 Gr 基异质结构在未来自旋电子器件中的应用具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2206.04351,
title = {Rashba-like spin textures in Graphene promoted by ferromagnet-mediated Electronic-Hybridization with heavy metal},
author = {Beatriz Muñiz Cano and Adrían Gudín and Jaime Sánchez-Barriga and Oliver J. Clark and Alberto Anadón and Jose Manuel Díez and Pablo Olleros-Rodríguez and Fernando Ajejas and Iciar Arnay and Matteo Jugovac and Julien Rault and Patrick Le Févre and François Bertran and Donya Mazhjoo and Gustav Bihlmayer and Stefan Blügel and Rodolfo Miranda and Julio Camarero and Miguel Angel Valbuena and Paolo Perna},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.04351},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 7 figures