滑动铁电体中稳健的齐曼型能带分裂
材料科学
2025-05-05 v1
摘要
过渡金属二硫属化物表现出巨大的自旋轨道耦合与引人入胜的自旋-谷效应，可通过范德瓦耳斯（vdW）异质结构中的近邻效应加以利用。值得注意的是，由于棱柱晶体场，价带的齐曼型能带分裂可达数百 meV。尽管该效应在通常研究的六方（H）堆叠双层中因反演对称性的存在而被抑制，但近期在菱方（R）堆叠 MX 双层（M=Mo, W; X=S, Se）中发现的滑动铁电性表明，齐曼效应可能存在于这些非中心对称构型中，使得研究自旋分辨能带在相变过程中的演化更为有趣。在此，我们结合对称性分析执行密度泛函理论计算，以揭示滑动过程中铁电性的演化及齐曼分裂沿转变路径的行为。虽然电极化矢量面外分量的演化类似于传统铁电转变，我们观察到平行于滑动方向的显著面内分量，并在中间态达到最大。此外，我们证明 R 堆叠双层在整个转变路径上表现出持续的齐曼型能带分裂，这由反演对称性的缺失所允许。对沿不同方向滑动产生的不同堆叠构型的进一步分析证实，MX 中的齐曼效应主要源于金属原子棱柱配体的极性，其异常稳健并完全主导能带的自旋极化，与滑动方向无关。这种稳健性为基于 vdW 的 MX 双层中的稳健自旋输运带来前景，为铁电自旋电子学开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.2308.15241,
title = {Robust Zeeman-type band splitting in sliding ferroelectrics},
author = {Homayoun Jafari and Evgenii Barts and Przemysław Przybysz and Karma Tenzin and Paweł J. Kowalczyk and Paweł Dabrowski and Jagoda Sławińska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.15241},
year = {2025}
}