SrTiO3(001)与KTaO3(001)衬底上无限层镍酸盐薄膜中的Rashba自旋轨道耦合

通过包含库仑排斥项的密度泛函理论模拟，探讨了NdNiO2/SrTiO3(001)与NdNiO2/KTaO3(001)中自旋轨道相互作用的影响。极性失配在NdNiO2/KTaO3(001)中驱动了界面二维电子气的出现，涉及Ta $5d$导带态的占据，其显著程度是NdNiO2/SrTiO3(001)中的两倍。我们在两个体系中均识别出各自$d_{xy}$态显著的各向异性$k^3$ Rashba自旋分裂，该分裂源于镍酸盐-衬底界面处反演对称性的破缺，并超过超导能隙宽度。在NdNiO2/KTaO3(001)中，分裂达到210 meV，可与Bi(111)表面态相比拟。在表面，Ni $3d_{x^2-y^2}$衍生态表现出线性Rashba效应，其$\alpha_\text{R} \sim$ 125 meV \r{A}，体现了其轨道选择性。相应的费米面由于静电掺杂呈现重构的圆形，但在薄膜更深处经历Lifshitz转变，趋向铜酸盐类拓扑，并伴随其自旋织构的重排。这些结果将表面与界面极性提升为调控无限层镍酸盐异质结构中自旋轨道物理的有趣设计参数。