高质量持久自旋纹理的通用设计原理
材料科学
2026-05-05 v1
摘要
持久自旋纹理（PST）描述了动量空间中独特的自旋动量锁定特性，使其在布里渊区（BZ）的部分区域保持均匀自旋取向，从而实现异常长的自旋寿命，这对于自旋器件的应用至关重要。然而，具有大范围高质量 PST 区域的材料仍然稀缺，这些区域的字符istics 为最小自旋偏差和最长自旋寿命。本文引入了一个通用模型来捕捉由动能空间不同 k 点处自旋轨道场相互作用产生的优质 PST 区域形成机制。在该框架下，在多个属于不同点群的体系中识别出高质量 PST。值得注意的是，非极性手性化合物 Na2Sn2O3 表现出约 0.02 {\AA}-2 的高质量 PST 区域，该区域可通过几何手性的切换而反转；而 AgClO4（D2d 对称性）显示出 0.016 {\AA}-2 的 PST 区域。显著地，Na2Sn2O3 和 AgClO4 分别拥有自旋寿命为 0.5-7.4 ns 和 0.9-2.5 ns 的持久自旋螺旋，这些是目前报道的 PST 材料中最长的自旋寿命之一。此外，化学取代和压力应用均被证明是工程高质量 PST 的有效方法。我们的发现不仅确立了高质量 PST 的通用原理，也为下一代自旋器件提供了跨越多个点群的有前景的材料。
引用
@article{arxiv.2605.01724,
title = {Universal Design Principles for High-Quality Persistent Spin Textures},
author = {Cheng-Ao Ji and Lingling Tao and James M. Rondinelli and Xue-Zeng Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.01724},
year = {2026}
}