非磁性晶体中由自旋轨道耦合引起的自旋分裂对称性
材料科学
2026-02-16 v1 强关联电子
摘要
自旋轨道耦合(SOC)导致非中心对称材料中自旋退化能带的分裂，即使存在时间反演对称性亦然。虽然这会引发人们熟知的 Rashba 和 Dresselhaus 效应，但根据晶体的点群及电子哈密顿量，还允许出现其他各种项。在本研究中，我们利用点群表示，说明在周期性固体中可以出现四种不同的 SOC 项(Rashba、Dresselhaus、Weyl 和 Ising)。我们为每一种 SOC 引起的自旋带分裂构建了反位空间能量表达式，类似地也获得了能够捕捉所有类型自旋分裂的最简紧致模型，这些模型针对立方母群 的子群。进一步，我们获得了这些系统中电子能带结构节点特征的完整列表，区分了由晶体学对称性强制的节点线与仅由时间反演对称性强制的节点线。最后，我们列出了宿主每种类型反演破坏 SOC 效应的材料。我们对具有 SOC 的非磁性体系中自旋分裂对称性的分类，是近期对无 SOC 非规范磁性体系中自旋分裂对称性分类(如反磁体和奇偶奇偶磁体)的对应物。更广泛地说，本工作为研究受 SOC 引起能带分裂影响的超导性及其他集体电子现象提供了基础。
引用
@article{arxiv.2602.12396,
title = {Symmetries of Spin-Splitting Induced by Spin-Orbit Coupling in Non-magnetic Crystals},
author = {Fan Yang and Rafael M. Fernandes and Turan Birol},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.12396},
year = {2026}
}