Gated 单层过渡金属硫化物中的自旋与轨道爱德兰效应
材料科学
2025-10-01 v1
摘要
爱德兰效应指的是在破缺反演对称性体系中，随着施加电场而产生的非平衡磁化积累。虽然源于自旋矩的自旋爱德兰效应(SEE)已被广泛确认，但其轨道对手效应(即磁化源于轨道矩的效应)近期才逐渐受到关注。本文利用包含电子和空穴掺杂的第一性原理密度泛函计算，研究了Gated 单层过渡金属硫化物(TMD)（如 MoS₂）中的轨道爱德兰效应(OEE)。由于栅极引起的镜像对称性破缺，产生了类似 Rashba 形式的自旋/轨道角动量纹理，从而在施加平面电场时引发爱德兰效应。我们发现，对于电子掺杂，爱德兰响应主要由轨道通道主导；而对于空穴掺杂，轨道和自旋贡献相当。对于空穴掺杂情况，由于应变引起的 Γ 点与 K/K' 谷能级之间的位移，OEE 和 SEE 都会被小应变显著放大。我们推导了自旋与轨道爱德兰灵敏度的解析表达式，并从第一性原理计算了其数值。令人惊讶的是，Gated 单层 TMD 预测的 OEE 值比此前研究的体系大约高出一个数量级。我们的结果表明 TMD 是研究轨道爱德兰效应的理想平台，突显了其在自旋器件中的潜在应用前景。
引用
@article{arxiv.2509.25634,
title = {Spin and Orbital Edelstein effect in gated monolayer transition metal dichalcogenides},
author = {Tapesh Gautam and S. Satpathy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.25634},
year = {2025}
}