PtSe$_2$/MoSe$_2$ 异质结构中可调的巨 Rashba 型自旋分裂

我们通过第一性原理计算报道了二维异质结构 PtSe$_2$/MoSe$_2$ 中的巨 Rashba 型自旋分裂。我们在 $\mathrm{\Gamma}$ 点附近动量偏移 $k_0$=0.23 \AA$^{-1}$ 处获得了 110 meV 的大自旋分裂能，这源于 PtSe$_2$ 与 MoSe$_2$ 杂化所产生的新增强界面自旋轨道耦合。此外，我们发现 $\Gamma$ 点附近价带顶附近的能带色散可由广义 Rashba 哈密顿量 $H(k_{||})=-\frac{\hbar^2 k_{||}^2}{2m}+c k_{||}+\alpha_R \vec{\sigma}\cdot(\vec{k}_{||} \times \vec{z})$ 很好地近似。研究发现，PtSe$_2$/MoSe$_2$ 中的广义 Rashba 常数 $\eta_R=c+\alpha_R$ 高达 1.3 eV$\cdot\text{\AA}$，且重要的是 $\eta_R$ 可通过双轴应变和外加面外电场有效调控，为自旋场效应晶体管提供了潜在应用。此外，结合单层 MoSe$_2$ 中 $\mathrm{K}/\mathrm{K}'$ 点的自旋-谷物理，我们提出了一种基于 PtSe$_2$/MoSe$_2$ 异质结构、具有光-谷电子学自旋注入的有前景的自旋场效应晶体管模型。