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Co/hBN/graphene 异构结构中的共振磁性近邻热点

介观与纳米尺度物理 2026-01-13 v1

摘要

通过第一性计算系统地分析 Co/hBN/graphene 异构结构中的磁性近邻效应,显示出图案州(Dirac 态)自旋极化的显著局部分布。近邻诱导的交换耦合、磁矩以及隧穿旋极化(TSP)均严格取决于界面原子对准方式。我们分析了超过二十种不同的堆叠方式,包括高对称和低对称配置,发现图案带的自旋分裂可随局部 d_{z^2}、hBN p_z 与图案 p_z 轨道混合程度而在 1~100 meV 之间变化。最强的近邻效应出现在几何共振位置,即“近邻热点”,处于三种轨道状态重叠最大化的地方。局部自旋极化也严格取决于能量:与共振 Co 轨道对齐的图案态经历最显著的交换相互作用。在这些能量处,磁性近邻效应的伪旋哈密顿量描述失效。而在共振之外,伪旋图景得以恢复。我们的发现凸显了近邻效应的本质局部性,由谱共振和层间波函数重叠所主导。我们进一步量化了额外 hBN 层数、层间扭转以及多层图案对近邻交换和 TSP 的影响,为设计具有工程化界面和优化自旋传输的自旋电子器件 van der Waals 异构结构提供了微观洞察。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.07781,
  title  = {Resonant magnetic proximity hot spots in Co/hBN/graphene},
  author = {Klaus Zollner and Lukas Cvitkovich and Riccardo Silvioli and Andreas V. Stier and Jaroslav Fabian},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.07781},
  year   = {2026}
}

备注

12 pages, 9 figures, supplemental material