厚度依赖的自旋terahertz发射器：从半导体到类型-II Dirac 准导体
材料科学
2026-05-25 v1
摘要
自旋terahertz (THz) 发射器已成为最实用的宽带 THz 源之一，但其性能仍受限于非磁性转换层的自旋轨道耦合 - 这一量在材料选定后即固定。我们展示了在 PtTe 中，这一限制可以通过利用该材料本身厚度驱动的电子相演变来克服。我们使用分子束真空沉积生长制备厚度从 1 到 20 单层精确可控的 PtTe 薄膜，表明自旋terahertz 发射随底层电子相图直接跟随：在单层半导体相中消失，约在 2 单层处呈现尖锐的半金属转变，在 10 单层处达到峰值强度（相当于等效 Pt 参考值的 6 倍），随后在更厚的薄膜中由于 THz 被重新吸收而下降。这种非单调行为与bulk逆自旋轨道效应不一致，反映出自旋动量锁定的拓扑表面态和厚度依赖的界面 Rashba splitting 多通道自旋到电荷转换过程，随着类型-II Dirac 能带结构的发展而增强。我们对界面自旋积聚进行第一性原理计算，定量复现了实验趋势，确认了这一物理图景。这些发现引入了范德华型半导体的厚度工程作为优化自旋terahertz 发射器和自旋轨道扭矩在磁性存储器 (SOT-MRAMs) 中的新型可及方法，对更广泛的可调维数拓扑材料具有直接意义。
引用
@article{arxiv.2605.22932,
title = {Thickness-Dependent Spintronic Terahertz Emission in MBE-Grown PtTe$_2$: From Semiconductor to Type-II Dirac Semimetal},
author = {Rahul Sharma and Sylvain Massabeau and Armando Pezo and Ekta Yadav and Viliam Vretenár and Ravi K. Biroju and Fatima Ibrahim and Sukhdeep Dhillon and Alain Marty and Isabelle Gomes de Moraes and Adrien Michon and Jing Li and Mairbek Chshiev and Henri Jaffrès and Jean-Marie George and Matthieu Jamet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.22932},
year = {2026}
}
备注
23 pages, 4 figures