螺旋错位中的拓扑层自旋滤波器
介观与纳米尺度物理
2025-07-25 v1
摘要
虽然量子自旋哈尔效应利用二维 拓扑态来实现无耗散的自旋操控，但层层子体系将这一范式扩展到三维，通过实现对层次自由度的控制。包含螺旋错位的拓扑材料能够同时操控电子自旋和层次自由度。本文对含螺旋错位的多层 Kane-Mele 模型进行理论计算。螺旋错位的数值模拟显示，无耗散的量子自旋哈尔边态不仅沿结构外部边界传播，也沿螺旋错位本身传播，充当层自旋滤波器。具体而言，1) 来自同一来源层的自旋向上和自旋向下载流子分别沿拓扑通道流向不同的接触层。2) 流入给定接触层的载流子自旋由输入来源层决定。此外，我们发现传输系数和自旋极化对 Anderson 杂乱保持稳健。在磁性杂乱下，发生自旋翻转和反弹散射，抑制传输系数但几乎不改变自旋极化。最后，还研究了两个螺旋错位器件中的层次和自旋分辨的传输特性。我们发展了一种创新方法，用于同时实现层次和自旋分辨的电子传输调制。
引用
@article{arxiv.2507.18089,
title = {Topological Layer-Spin Filter in Screw Dislocation},
author = {Jiaojiao Zhou and Hong Hu and Jiangying Yu and Lin Xu and Shu-guang Cheng and Hua Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.18089},
year = {2025}
}
备注
Accepted for publication in Phys. Rev. B. In production