石墨烯/过渡金属硫族化物异质结构中依赖于扭转角的邻近诱导自旋轨道耦合
介观与纳米尺度物理
2023-06-05 v3
摘要
我们从第一性原理研究了扭转石墨烯与过渡金属硫族化物(TMDCs)单层MoS、WS、MoSe和WSe异质结构中的邻近诱导自旋轨道耦合。我们确认，定义公度超胞所必需的应变是影响能带偏移从而邻近耦合大小的关键因素。我们确立，对于双轴应变石墨烯，狄拉克点与导带（价带）TMDC能带间的能带偏移随应变成线性变化，与扭转角无关。该关系可识别表观零应变能带偏移，并求得补偿横向电场以校正应变。随后将所得校正能带结构在狄拉克点附近拟合至既有的自旋轨道哈密顿量。此过程给出主导的谷塞曼与Rashba自旋轨道耦合。这些耦合的大小随扭转角变化不大，尽管谷塞曼耦合在30时消失，且基于Mo的异质结构在约20处呈现耦合极大值。基于W的堆叠极大值在0。Rashba耦合一般弱于谷塞曼耦合，除接近30的角外。我们还识别了度量面内自旋织构偏离切向的Rashba相角，并发现该角对施加的横向电场极为敏感。我们进一步讨论了超胞方法在原子弛豫（石墨烯皱褶）、原子层相对横向位移及横向电场方面的可靠性。
引用
@article{arxiv.2108.06126,
title = {Twist-angle dependent proximity induced spin-orbit coupling in graphene/transition-metal dichalcogenide heterostructures},
author = {Thomas Naimer and Klaus Zollner and Martin Gmitra and Jaroslav Fabian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.06126},
year = {2023}
}
备注
14 pages, 9 figures, 7 tables