铁电半导体 {\alpha}-GeTe(111) 中巨 Rashba 分裂的表面与体贡献
材料科学
2016-11-15 v1
摘要
在反演对称性破缺的系统中，自旋轨道耦合(SOC)产生电子态的Rashba型自旋分裂，表现为能带的k依赖分裂。虽然大多数研究先前聚焦于二维电子系统，但最近在一系列碲卤铋化物中发现了这种Rashba效应的三维(3D)形式。尽管这些材料表现出非常大的自旋分裂，它们缺乏关于功能化的一个重要性质，即切换或调控自旋织构的可能性。这一限制可在显示与铁电性耦合的Rashba分裂的一类新功能材料中被克服：铁电Rashba半导体(FERS)。利用自旋和角分辨光电子能谱(SARPES)我们表明GeTe(111)构成了该类的一个主要成员，由于体铁电(FE)极化引起的本征反演对称性破缺，显示出Rashba分裂的表面和体能带的复杂自旋织构。除了纯表面和体态，我们发现表面-体共振态(SBR)，其波函数纠缠了来自体和表面贡献的自旋量。在费米能级处它们的杂化导致具有同手性螺旋度及伴随能隙打开的非传统自旋拓扑。GeTe(111)表面和SBR态使半导体表面导电。同时我们的SARPES数据确认GeTe是窄带隙半导体，表明GeTe(111)电子态被赋予了理论上难以预期的自旋性质。由于Rashba能带中自旋的手性与FE极化方向相连，该工作为半导体中自旋输运性质的全电非易失性控制铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1503.05004,
title = {Surface versus bulk contributions to the giant Rashba splitting in the ferroelectric {\alpha}-GeTe(111) semiconductor},
author = {J. Krempaský and H. Volfová and S. Muff and N. Pilet and G. Landolt and M. Radović and M. Shi and D. Kriegner and V. Holý and J. Braun and H. Ebert and F. Bisti and V. A. Rogalev and V. N. Strocov and G. Springholz and J. Minár and J. H. Dil},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.05004},
year = {2016}
}