Two dimensional silicon chalcogenides with high carrier mobility for photocatalytic water splitting
本研究通过第一性原理计算预测二维SiX（X=S、Se、Te）单层具有合适带隙与带边、可见光吸收强及高载流子迁移率，且其性能可通过应变和层数调控，是潜力光催化分解水材料。
2018-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Origin of giant bulk Rashba splitting: Application to BiTeI
从理论上给出了体系统中实现巨Rashba分裂的必要条件。除了（i）在反转非对称系统中大的原子自旋-轨道相互作用之外，还需要以下两个条件：（ii）窄的带隙，以及（iii）对称地具有相同特征的顶部价带和底部导带的存在。作为一个代表性的例子，使用第一性原理计算，最近发现的巨大的散装Rashba分裂系统BiTeI显示，完全满足所有这三个条件。特别重要的是，通过预测正确的晶体结构的BiTeI，从什么一直认为到目前为止，第三个标准被证明是满足由负的晶体场分裂的顶部价带。
2011-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of giant and ideal Rashba-type splitting in ordered alloy monolayers grown on a polar surface
理想的大的Rashba型自旋轨道分裂对于自旋电子器件材料的应用和固体中Majorana费米子的探测都是非常重要的。在这里，我们提出了一种方法来实现巨大的和理想的自旋轨道分裂，通过有序的表面合金化和界面工程相结合，即在绝缘的极性表面上生长合金单层。我们通过第一性原理计算SbBi和PbBi在Al $_2$ O $_3$（0001）上的屈曲六方单层来说明这种独特的策略。这两个系统显示理想的拉什巴型状态与巨大的SO分裂，其特征在于能量偏移超过600 meV和动量偏移超过0.3 $Å^{-1}$，分别。因此，我们的研究指出了一种有效的方法来调整低维材料中的自旋轨道分裂，以吸引直接的实验兴趣。
2020-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopy of Valley Splitting in a Silicon/Silicon-Germanium Two-Dimensional Electron Gas
应变硅量子阱中导电谷的二重简并度的提升对于自旋量子计算是至关重要的。在这里，我们得到了一个准确的测量分裂的谷态在低场区域的兴趣，使用微波光谱技术的电子谷共振（EVR）。我们比较我们的结果与传统的方法，观察线性磁场依赖的谷分裂，和一个强大的低场抑制，符合最近的理论。共振线宽在$T\simeq 300$ mK以上有明显的增强。
2006-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Anisotropy of Spin-Orbit Splitting at the Bismuth Surface
我们用时间分辨和角度分辨的光电子能谱学研究了铋（111）表面。对费米能级以下和以上表面态的平行探测揭示了自旋轨道（SO）分裂的巨大各向异性。这些强烈的偏离Rashba耦合不能在$\textbf{k}\cdot \textbf{p}$微扰理论中处理。相反，第一原理计算可以准确地再现电子态的实验色散。我们的分析表明，巨大的各向异性的SO分裂是由于一个大的面外屈曲的自旋和轨道织构。
2015-01-18 cond-mat.mtrl-sci
First-principles theory of giant Rashba-like spin-splitting in bulk ferroelectrics
最近在某些体铁电体中观察到了大的类Rashba自旋劈裂。与相对论Rashba效应相反，电子带的手征自旋织构和大的自旋劈裂强烈地依赖于带的性质和原子的自旋轨道耦合。我们确定，这可以追溯到所谓的轨道Rashba效应，也在批量。这导致了对带的轨道组成的额外依赖，这对于完整的效应图像至关重要。对GeTe铁电体的第一性原理计算结果验证了模型的关键预测。
2018-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional bulk band dispersion in polar BiTeI with giant Rashba-type spin splitting
在层状极性半导体BiTeI中，由于晶体结构的不对称性和强的自旋轨道相互作用，出现了巨大的Rashba型自旋分裂带色散。在这里，我们调查的三维（3D）体能带结构的BiTeI使用体敏感的$hν$依赖的软X射线角分辨光电子能谱（SX-ARPES）。所得到的能带结构被证明是很好的再现的第一性原理计算，巨大的自旋分裂${\sim}300$ meV的导带最小值和价带最大值位于$k_z=π/c$平面。它提供了第一个直接的实验证据的三维Rashba型自旋分裂在散装化合物。
2012-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Magnetic Circular Dichroism in GaMnAs: Giant Zeeman Splitting versus Spin Dependent Density of States
本文对铁磁半导体（Ga，Mn）As中实验观测到的磁性圆二色性（MCD）进行了统一的理论解释，证明这种材料中的MCD主要是由于Mn杂质带的存在所引起的价带中上自旋态和下自旋态密度的差异，而不是主要由于电子态的塞曼分裂。
2012-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Giant Rashba-Spin Splitting of Bi(111) Bilayer on Large Band Gap $β-$In$_2$Se$_3$
在传统的半导体衬底上外延生长Bi（111）双层膜（BL）在实验上仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种衬底$β-$ In $_2$ Se $_3$（0001），具有范德华样解理和1.2~eV的大带隙。用密度泛函理论计算了五层（QL）$β-$ In $_2$ Se $_3$（0001）上BL的电子结构.结果表明，BL和一个QL $β-$ In $_2$ Se $_3$（0001）之间的中间杂化导致在衬底的大带隙中形成具有巨大Rashba自旋分裂的带.基体的拉伸应变可以显著提高Rashba参数$α_R$。我们的研究结果提供了一个很好的候选衬底的BL生长实验实现自旋分裂Rashba态与自旋简并态的影响微不足道。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Ideal two-dimensional electron systems with a giant Rashba-type spin splitting in real materials: surfaces of bismuth tellurohalides
自旋电子学旨在主动控制和操纵半导体器件中的自旋自由度。实现这一目标的一个有前途的方法是利用可调Rashba效应，该效应依赖于沉浸在反转非对称环境中的二维（2D）电子系统中的自旋轨道相互作用（SOI）。SOI引起的二维电子态的自旋分裂为许多理论上提出的自旋电子器件提供了基础。然而，缺乏具有大Rashba效应的半导体阻碍了这些器件在实际中的实现。在这里，我们报告了一个巨大的Rashba型自旋分裂的二维电子系统，驻留在碲终止的碲卤化铋表面。在这些半导体中，BiTeCl因其各向同性的金属表面态带而脱颖而出，其伽马点能量位于体带隙内部深处。这个带的巨大自旋分裂确保了具有不同自旋取向的准粒子的非弹性平均自由程的实质自旋不对称性。
2012-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Giant Spin-splitting in the Bi/Ag(111) Surface Alloy
表面合金化所示，以产生一个非常大的自旋分裂的电子状态。我们讨论了长程有序的铋/银（111）表面合金，其中的能带分离达到一个eV。这种强的自旋分裂使得角分辨光电子能谱能够直接观察到靠近带边的区域，其中态密度显示出准一维行为。用低温扫描隧道谱测量了局域态密度的相关奇异性。这类新材料的潜在自旋电子学的应用以及基本问题的影响进行了讨论。
2005-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Controllable valley splitting in silicon quantum devices
硅具有许多对量子计算有吸引力的特性，并且量子点架构由于其可控性和可扩展性而具有吸引力。然而，硅导带中的多个谷是基于自旋的量子点量子比特的退相干的潜在严重来源。只有当这些谷被大能量分裂时，才能获得适合于量子计算的定义明确且寿命长的自旋态。在这里，我们表明，在以前的实验中观察到的Si/SiGe异质结的小谷分裂的结果从量子阱界面处的原子步骤。在量子点接触的横向限制限制的电子波函数的几个步骤，并大大提高了谷分裂，高达1.5毫电子伏。电子和磁约束的组合产生大于自旋分裂的谷分裂，这在宽范围内是可控的。这些结果改善了在硅基器件中实现具有长相干时间的自旋量子比特的前景。
2007-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical thermometry based on level anticrossing in silicon carbide
我们报道了一个巨大的热位移$2.1 \,$ MHz/K有关的激发态零场分裂的硅空位中心在4 H碳化硅。它是从间接观察的光学检测的磁共振在激发态使用基态作为辅助。或者，零场分裂的相对变化小的温度差可以检测到没有应用的射频场，通过简单地监测附近的水平anticrossing的光致发光强度。该效应导致对于大约$10^{-6} \,$ mm $^{3}$的检测体积具有$100 \,$ mK/Hz $^{1/2}$的温度灵敏度的全光学测温技术。相反，在基态的零场分裂并没有揭示可检测的温度漂移。利用这些特性，可以在同一中心上实现集成的磁场和温度传感器。
2016-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Graphene for spintronics: giant Rashba splitting due to hybridization with Au
到目前为止，石墨烯在自旋电子学中主要意味着高性能的自旋电流引线，因为其π电子的固有自旋轨道耦合非常弱。如果大的自旋-轨道耦合可以通过邻近效应产生，该材料也可以形成自旋电子器件的有源元件，例如达斯-达塔自旋场效应晶体管，然而，金属界面通常会损害无质量狄拉克费米子的能带色散。我们的测量结果表明，在石墨烯-Ni界面处的Au嵌入在石墨烯狄拉克锥中产生了高达费米能量的巨大自旋轨道分裂（~100 meV）。光电子能谱学揭示了Au-5d态的杂化是巨大自旋轨道分裂的来源。该系统的从头算模型显示了Rashba分裂色散，其在石墨烯的狄拉克点周围具有分析预测的无带隙能带拓扑结构，并且表明在平衡距离处的尖锐石墨烯-Au界面将仅占~10 meV的自旋轨道分裂。从头计算表明，由于金原子更接近石墨烯，不违反亚晶格对称性的增强。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Giant Rashba splitting in PtTe/PtTe$_2$ heterostructure
本文提出通过热退火将中心对称PtTe$_2$双层转变为PtTe/PtTe$_2$异质结以打破反演对称性，并实验观测到Rashba系数为1.8 eV·Å的巨自旋劈裂，为TMDC薄膜在自旋电子学中的应用提供了新途径。
2025-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning-accelerated discovery of synthesizable high-temperature altermagnets with giant spin splitting
Beihang University（北京航空航天大学）；Peng Huanwu Collaborative Center for Research and Education, Beihang University（北京航空航天大学彭桓武研究中心）；Institute of Theoretical Physics, Shanxi University（山西大学理论物理研究所）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
通过机器学习加速高通量筛选，在四方AB$_2$C$_2$D化合物中发现34个具有超过1.5 eV巨自旋分裂的低焓候选交变磁体，其中RbMn$_2$Te$_2$O表现出约1.88 eV的最大自旋分裂和约390 K的奈尔温度。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Giant enhancement of attosecond tunnel ionization competes with disorder-driven decoherence in silicon
Joint Attosecond Science Laboratory, National Research Council（联合阿秒科学实验室，国家研究委员会）；University of Ottawa（渥太华大学）；Quantum and Nanotechnologies Research Center, National Research Council（量子与纳米技术研究中心，国家研究委员会）
本研究在硅的晶体到非晶相变中观察到HHG光谱的显著变化，揭示了非晶相中隧穿电离产率的极大增强与无序驱动退相干的竞争，为强场现象中的阿秒退相干提供了新见解。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Intertwined non-trivial band topology and giant Rashba spin splitting
复合量子化合物（CQC）已成为研究物理学中两种不同现象之间相互关联的重要途径。拓扑超导体、轴子绝缘体等是近年来引起人们极大关注的一类CQC。拓扑非平凡性和Rashba自旋物理是两种不同的量子现象，但可以在CQC平台内交织在一起。在这封信中，我们提出了一个一般的对称性为基础的机制，支持\textit{ab-initio}计算，以实现纠缠的巨大的Rashba分裂和拓扑非平凡的国家同时在一个单晶系统。这种共存的性质可以进一步调整以实现其他丰富的现象。在KSnSb $_{0.625}$ Bi $_{0.375}$中加入Weyl半金属相，我们获得了高达161 meV和4.87 eV的$Å$的Rashba分裂能（$ΔE$）和Rashba系数（$α$）。有趣的是，这些值甚至比广泛研究的拓扑平凡的Rashba半导体BiTeI报告的值更大。我们目前的分析的优点是，可以实现各种拓扑阶段，而不损害Rashba参数，在这个CQC平台。
2021-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Dirac points with giant spin-orbit splitting in the electronic structure of two-dimensional transition-metal carbides
二维（2D）材料，尤其是其中最突出的成员石墨烯，对许多科学领域产生了重大影响。此外，它们已成为研究狄拉克物理学新兴领域内凝聚态物质相对论性质的基础。这引发了对新材料的强烈研究，其中载流子表现为无质量或有质量的狄拉克费米子。在这里，我们从理论上证明了狄拉克电子在一系列二维过渡金属碳化物（称为MXene）中的存在。它们在第一布里渊区有12个圆锥形交叉点，具有巨大的自旋轨道分裂。我们的研究结果表明，2D能带结构的MXene的保护免受外部扰动，甚至在多层相保存。这些结果，加上工程设计这些材料相的特性的广泛可能性，使狄拉克MXenes成为研究和开发基于狄拉克物理学的新技术的潜在候选者。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Giant Spin Splitting and its Origin in Methylhydrazinium Lead Halide Perovskites
本研究通过第一性原理预测甲基肼铅卤化物钙钛矿中的巨自旋劈裂，揭示其源于PbX3骨架畸变，为自旋电子学应用提供新思路。
2024-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Topological Surface States and Giant Rashba Spin Splitting in BiTeI/Bi$_2$Te$_3$ Heterostructures
强反型非对称拓扑绝缘体具有与反型对称绝缘体不同的性质，是目前研究的热点。特别是，人们希望在这样的材料中实现大的Rashba自旋分裂（RSS），它与拓扑表面态（TSS）相结合，可能会导致有用的自旋电子学应用。在本报告中，基于第一性原理计算，我们预测BiTeI/Bi $_{2}$ Te $_{3}$的异质结构是一个强的拓扑绝缘体与一个巨大的RSS。TSS和RSS在当前系统中的共存是原生的和稳定的。更重要的是，我们发现，这两个$\mathbb{Z}_{2}$不变量和Rashba能量可以通过工程的异质结构的层的几何形状来控制，和Rashba能量可以做得甚至大于散装BiTeI。我们的工作为设计基于反型非对称异质结构的拓扑自旋电子学器件开辟了一条新的途径。
2013-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Exchange splitting as a descriptor for giant anomalous Hall and Nernst effects in ferromagnets
National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构）；Zhejiang Key Laboratory of Magnetic Materials and Applications, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所磁材料与应用浙江省重点实验室）；Kyoto Institute of Technology（京都工艺纤维大学）
本研究以2251种化学取代的四方L1₀合金为对象，发现母体化合物的交换分裂是调控巨大贝里曲率驱动输运响应的关键描述符，预测了两种合金的巨大反常输运响应值。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of valley splitting in monolayer δ-doped phosphorus in silicon
由于谷分裂的电子带之间的能量的差异是至关重要的，在解释传输光谱实验的国家的最先进的量子器件定义的扫描隧道显微镜光刻。我们开发了一个平面波密度泛函理论描述这些系统，这是由于计算易处理的大小有限。然后，我们通过局部基函数开发了一个资源密集度较低的替代方案，保留了平面波描述的物理特性，并将该模型扩展到平面波方法的能力之外，以确定孤立δ层的从头计算谷分裂。在获得平面波和离域方法之间的协议，我们表明，谷分裂被高估在以前的从头计算超过50%。
2012-01-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Resonance-enhanced super-superexchange yields giant chiral magnon splitting in rutile altermagnets
University of Delaware（特拉华大学）；Quy Nhon University（归仁大学）；The University of Texas at El Paso（埃尔帕索德克萨斯大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
研究通过第一性原理计算和线性磁子理论，揭示金红石CuF₂中因超超交换作用导致的手性磁子分裂，为自旋易变体研究提供新平台。
2026-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Spin-Antiferroelectric Altermagnets with Giant Spin Splitting: From Model to Material Realization
School of Physics and Technology, Xinjiang University（新疆大学物理科学与技术学院）；School of Physics, Central South University（中南大学物理学院）；Beijing Key Lab of Nanophotonics and Ultrafine Optoelectronic Systems, School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院纳米光子学与超精细光电子系统北京市重点实验室）
本文提出二维自旋反铁电替代磁体模型，实现通过电场控制自旋极化，预测单层(CoCl)₂Te为候选材料，揭示其可调输运特性，为高性能量子磁性器件提供蓝图。
2026-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Absence of Giant Spin Splitting in the Two-Dimensional Electron Liquid at the Surface of SrTiO$_3$ (001)
我们重新研究了Santander-Syro $_3$ [Nature Mat. 13，1085（2014）]。我们的自旋和角度分辨光电发射实验（001）取向的表面支持二维电子液体与高载流子密度显示没有检测到的自旋极化的光电流。我们证明，这一结果排除了巨大的自旋分裂，而它是完全符合非常规的拉什巴分裂看到的能带结构计算，重现实验观察到的量子限制子带的阶梯。
2016-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin of giant valley splitting in silicon quantum wells induced by superlattice barriers
增强SiGe异质结构中的谷分裂是发展硅自旋量子比特的关键任务。复杂的SiGe异质结构，共享一个共同的特点，四个单层（4ML）Ge层旁边的硅量子阱（QW），已计算设计有巨大的谷分裂接近9 meV。然而，由于它们的复杂性，它们都没有被制造出来。在这里，我们显着简化了原来设计的复杂的SiGe异质结构，直接在Ge衬底上的Si量子阱，然后覆盖（Ge4Si4）n超晶格（SL）的障碍与VS上的小牺牲，因为它是从最大值8.7 meV减少到5.2 meV。即使是最小数量的周期（n = 1）也会产生1.6 meV的相当大的VS，这对于开发稳定的自旋量子比特来说足够大。我们还开发了一个有效的哈密顿模型，揭示了增强谷分裂（Ge4Si4）n SL障碍的微观物理。我们发现SL势垒的存在不仅没有增强VS，反而降低了VS，只有与Si量子阱谷态有极强耦合的（Ge_4Si_4）_n SL势垒才能显著增强VS.这些发现为实现足够大的VS奠定了坚实的理论基础.
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Piezoresistance in Silicon and its nanostructures
压阻是由施加的机械应力引起的固体的电阻或更具体地电阻率的变化。这种效应在块状晶体材料如硅中的起源主要是电子结构的变化，这导致载流子有效质量的改变。在过去的几年里，人们对半导体纳米结构的压阻特性越来越感兴趣，这在很大程度上是由于硅纳米线中的巨大压阻效应比已知的体效应大两个数量级以上。这篇综述旨在通过总结过去10年来开展的主要工作，提出围绕硅纳米结构中巨型压阻的索赔和反诉的争议。可以从文献中得出的主要结论是：i）在未栅控硅纳米线中的巨压阻效应的可再现证据是有限的，ii）在栅控纳米线中，巨效应已经被几个作者再现，iii）巨效应与体硅压阻或由于累积层和异质结构中的量子限制而产生的巨效应根本不同，指向压阻的静电起源的证据，iv）释放的纳米线倾向于具有比未释放的纳米线稍大的压阻系数，以及v）对自下而上生长的纳米线进行的工作不足以排除它们与自上而下纳米线相比在性质上的根本差异。在此基础上，提出了今后可能的研究方向。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Giant Rashba-type Spin Splitting in PtSe$_2$/MoSe$_2$ Heterostructure
我们报道了二维异质结构PtSe $_2$ /MoSe $_2$中的一个巨大的Rashba型自旋分裂。我们得到了一个大的值的自旋分裂能量110 meV的动量偏移$k_0$ =0.23 <$$^{-1}$周围的$\mathrmΓ$点，所产生的新出现的强界面自旋轨道耦合之间的杂化PtSe $_2$和MoSe $_2$诱导。此外，我们发现，在$Γ$点附近的价带最大值附近的能带色散可以很好地近似的广义Rashba哈密顿量$H(k_{||})=-\frac{\hbar^2 k_{||}^2}{2m}+c k_{||}+α_R \vecσ\cdot(\vec{k}_{||} \times \vec{z})$。结果表明，PtSe $_2$ /MoSe $_2$的广义Rashba常数$η_R=c+α_R$高达1.3 eV $\cdot\textÅ$，且$η_R$可通过双轴应变和外电场进行有效调谐，为自旋场效应晶体管提供了潜在的应用.此外，利用单层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 $_2$异质结的光电谷自旋注入自旋场效应晶体管模型。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Silicon Flexes Muscles: Giant Electrochemical Actuation in a Nanoporous Silicon-Polypyrrole Hybrid Material
硅中压电性的缺乏使得这种主流半导体不可能直接应用于机电领域。然而，硅机械的集成电气控制将为片上精算开辟新的前景。在这里，我们将单晶硅中的晶片级纳米孔隙与孔隙空间内的人工肌肉材料的聚合相结合，以合成在水性电解质中显示宏观电应变的复合材料。在压电致动方面，电压-应变耦合比性能最好的陶瓷大3个数量级。我们将这种巨大的电致动追溯到每平方厘米横截面上1000亿个纳米孔的协同作用，以及在单孔尺度上高达150个大气压的电位依赖压力。非常小的操作电压（0.4-0.9 V）以及可持续和生物相容的基础材料使这种混合动力车有望用于生物致动器应用。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Giant Rashba splitting of quasi-1D surface states on Bi/InAs(110)-(2$\times$1)
利用角分辨光电子能谱学（ARPES）、自旋分辨ARPES和密度泛函理论计算，研究了Bi/InAs（110）-（2 $\times$ 1）表面的电子态及其自旋极化结构.表面态表现出准一维（Q1D）的色散和近金属的字符，孔状的表面带的顶部是低于费米能级。Rashba参数（$α_{\rm R}$）的大小达到相当大的值（$\sim$ 5.5 eV）。这一结果将为进一步研究具有自旋分裂电子态的一维或Q1D系统中的奇异电子现象以及先进的自旋电子器件提供一个肥沃的操场。
2018-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Giant and tunable valley degeneracy splitting in MoTe2
过渡金属双硫族化合物单层膜的能带结构中存在一对简并螺旋谷，表现出迷人的光谷极化。然而，光谷偏振受限于这些材料的载流子寿命。因此，提升谷简并度是实现谷极化的有吸引力的途径。利用外加磁场实现明显的谷简并分裂是非常具有挑战性的。我们提出了一个策略，创造巨大的分裂谷简并邻近诱导塞曼效应。作为示范，我们的第一性原理计算的单层MoTe $_2$的EuO衬底上显示，谷分裂超过300 meV可以产生。邻近耦合也使带间跃迁能量谷依赖，使谷选择光频率调谐除了圆偏振。异质结构中的谷分裂也可以通过旋转衬底磁化连续调谐。巨大的和可调的谷分裂增加了一个容易访问的维谷自旋物理与丰富和有趣的实验结果，并提供了一个实用的途径，探索基于电子的固有自由度的设备范例。
2015-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Rashba-Splitting of One-Dimensional Metallic States in Bi Dimer Lines on InAs(100)
研究InAs(100)表面Bi二聚体线(2x1)相，发现其具有金属特性和准一维能带，实验与计算证实存在巨型Rashba劈裂，为研究新输运机制提供了理想平台。
2024-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Dangling Bonds in Amorphous Silicon Studied via a Density-Matrix Functional Method
本文采用含孤立悬挂键的氢化非晶硅结构模型，研究了电子相互作用对电子能级分裂、电荷和自旋局域化以及电荷和自旋涨落的影响。这些属性计算与最近开发的密度矩阵相关能量泛函应用到广义安德森哈密顿量，包括紧束缚的单电子参数化氢化非晶硅加上本地相互作用项。能级分裂的电子相互作用参数U的大值的渐近值，并为U的物理相关的值是在0.3-0.5 eV的范围内。电子自旋高度集中在悬挂键的中心轨道上，而电荷分布在悬挂键周围的更大区域上。这些结果与已知的实验数据和以前的密度泛函计算是一致的。自旋涨落与非限制Hartree-Fock理论所得结果有很大不同。
2002-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Giant Rashba Splitting and Enhanced Nonlinear Berry-Phase Responses in Sliding-Tunable vdW MXene Heterostructures
Lund University（隆德大学）；LINXS Institute of advanced Neutron and X-ray Science（LINXS先进中子与X射线科学研究所）
研究通过滑动可调的二维MXene异质结构探索强自旋轨道耦合和临近效应工程，发现巨Rashba分裂和增强的非线性Berry相响应，揭示了机械调控对交换-自旋轨道耦合相互作用和能隙的连续调控作用。
2026-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-splitting and gap renormalization driven by trions in single-layer WS$_2$/h-BN heterostructures
在二维（2D）半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中，新的电子现象如可调谐带隙和强束缚激子和三重子出现于强多体效应，超出自旋-轨道耦合和晶格自旋诱导的自旋和谷自由度。将单层（SL）TMD与范德华异质结构中的其他2D材料相结合，提供了一种通过这些多体效应控制电子特性的有趣方法。在这里，我们采用微聚焦角分辨光电子能谱（microARPES）和原位表面掺杂来操纵六方氮化硼（WS $_2$ /h-BN）上的SL WS $_2$的电子结构。电子掺杂后，我们观察到SL WS $_2$价带（VB）自旋轨道从430 meV分裂到660 meV的一个意想不到的巨大重整化，以及至少325 meV的带隙减小，这归因于三电子准粒子的形成.这些研究结果表明，电子，自旋电子和激子性能是广泛的调谐在二维TMD/h-BN异质结构，因为这些是密切相关的准粒子动力学的材料。
2018-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Valley splitting depending on the size and location of a silicon quantum dot
本文利用有效质量方法研究 SiGe/Si/SiGe 异质结构中硅量子点尺寸和位置对谷劈裂的影响，发现量子点尺寸可增强谷劈裂、诱导无序主导到确定性增强的转变，并降低谷劈裂变异性，对电荷/自旋穿梭具有意义。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Valence band-anticrossing in GaP$_{1-x}$Bi$_{x}$ dilute bismide alloys: giant bowing of the band gap and spin-orbit splitting energy
使用椭圆偏振光谱测量GaP $_{1-x}$ Bi $_{x}$ /GaP外延层的$x = 3.7$ %，我们观察到一个巨大的弯曲的直接带隙（$E_{g}^Γ$）和价带自旋轨道分裂能量（$Δ_{\textrm{SO}}$）。在掺入1%Bi的情况下，测量到$E_{g}^Γ$（$Δ_{\textrm{SO}}$）降低（增加）约200 meV（240 meV），对应于从GaP到GaP $_{0.99}$ Bi $_{0.01}$的$Δ_{\textrm{SO}}$的大于四倍的增加。$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$与$x$的演变特征在于强烈的成分依赖性弯曲。我们证明了一个简单的价带-反交叉模型，参数直接从原子的超原胞计算，定量地描述了测量的$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$与$x$的演变。在对比研究良好的GaAs $_{1-x}$ Bi $_{x}$合金，在GaP $_{1-x}$ Bi $_{x}$替代Bi创建本地化的杂质状态，位于积极的GaP主机矩阵带隙内。这导致出现了双杂化状态的光学活性带，解释了$E_{g}^Γ$和$Δ_{\textrm{SO}}$的整体大弯曲，特别是对于$x \lesssim 1$ %观察到的巨大弯曲。我们的分析提供了洞察行动的Bi作为一个等价的杂质，并构成了第一个详细的实验和理论分析的GaP $_{1-x}$ Bi $_…
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Landau Level Spectroscopy of Dirac Electrons in a Polar Semiconductor with Giant Rashba Spin Splitting
在平行于极轴的外加磁场（$B$）中，研究了具有大Rashba自旋分裂的BiTeI分子的光激发.朗道能级之间的跃迁序列，其能量与$\sqrt{B}$成比例，被观察到，是无质量狄拉克电子的特征。大的分离能量之间的LL使得它有可能检测到最强的回旋共振，即使在室温下，在中等领域。与二维狄拉克系统不同，直接观察到磁场诱导的电导率谱重排。
2013-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant non-linear susceptibility of hydrogenic donors in silicon and germanium
隐式求和是一种将多光子吸收和氢原子高阶极化率的中间态求和转化为简单积分的方法。在这里，我们推导出多谷半导体中类氢杂质的等效技术。虽然吸收具有有用的应用，但它主要是一个损耗过程;相反，非线性极化率是有源光子器件的关键参数。对于Si：P，我们预测超极化率范围从$χ^{(3)}/n_{\text{3D}}=2.9 $到$580 \times 10^{-38}$ $\text{m}^5/\text{V}^2$取决于频率，即使避免共振。使用一个合理的密度，$n_{\text{3D}}$，和厚度，$L$的样品，以产生在9太赫兹，一个频率，这是很难产生与现有的固态源的三次谐波产生，我们预测，$χ^{(3)}$应该超过大块InSb和$χ^{(3)}L$应该超过石墨烯和共振增强量子阱。
2019-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin PN Junctions: Giant Magnetoresistance, Tunable Circular Polarization, and Spin Zener Filter
Kavli Institute for Theoretical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学 Kavli 理论科学研究所）；Physical Science Laboratory, Huairou National Comprehensive Science Center（怀柔综合性国家科学中心物理科学实验室）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
本文提出自旋PN结概念，通过自旋依赖复合与隧穿机制实现近100倍磁阻增强、磁可调圆偏振发光及接近100%自旋极化注入，为磁电子学与光电子学提供通用设计范式。
2025-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Rotating Spin and Giant Splitting: Unoccupied Surface Electronic Structure of Tl/Si(111)"
本评论指出，原Letter关于Tl/Si中自旋极化矢量旋转的结论有误，因为其完整数据集显示面内极化在谷处并未消失，且面外数据并非真实测量值而是理论推导或未指明处理得出的。
2023-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Giant Rashba spin splitting in strained KTaO3 ultrathin films for circular photogalvanic currents
本文通过第一性原理计算发现，对KTaO3超薄膜施加双轴压应变（接近-5%）可实现高达140 meV的巨Rashba自旋劈裂，并在覆盖层或衬底存在时保持，可用于产生自旋极化环光电流，推动自旋电子学与光电子学应用。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant enhancement of hole mobility for 4H-silicon carbide through suppressing interband electron-phonon scattering
针对4H-SiC空穴迁移率低的问题，通过模级第一性原理计算发现其受带间电子-声子散射限制，提出施加2%单轴压应变可抑制散射使面外空穴迁移率提升200%，为六方晶系半导体迁移率优化提供新思路。
2024-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Observation of Giant Band Splitting in Altermagnetic MnTe
本研究通过光子能量可调角分辨光电子能谱结合第一性原理计算，在六方MnTe中首次观测到交替反铁磁相关的巨能带劈裂，幅度达0.8 eV，为相关新奇物性研究提供实验基础。
2024-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of Localization on Photoluminescence and Zero-Field Splitting of Silicon Color Centers
硅中缺陷中心在光量子信息处理中的潜在应用使其研究重新活跃起来。许多硅缺陷中心在电信$O$波段发射单光子，使它们成为计算节点之间量子网络的有希望的构建模块。两碳G中心、自填隙W中心和自旋$1/2$ T中心是研究最深入的硅缺陷中心，然而尽管如此，对于这些中心中缺陷原子的精确构型没有共识，并且它们的电子结构仍然不明确。在这里，我们采用\textit{ab initio}密度泛函理论来表征这些缺陷中心，提供洞察到的弛豫结构，能带结构，和光致发光光谱，这是比较实验结果。动机是如何提供这些属性是密切相关的缺陷中心的电子状态的本地化。特别是，我们提出了零场分裂的G-中心缺陷的激发三重态的结构从A-配置转换到B-配置的计算，显示了突然增加的$D_{zz}$分量的零场分裂张量的大小。通过对缺陷的局部轨道状态进行投影，我们分析了G-中心缺陷的对称性和键合特性，从而揭示了其作为自旋光子界面的潜在应用。
2022-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Giant switchable Rashba effect in oxide heterostructures
最基本的现象之一，也是对电子相对论性质的一种提醒，是反转对称破缺的拉什巴自旋分裂。通常这种分裂是一个微小的相对论修正，在实验中很难辨别。界面的铁电体，钛酸钡$_3$，和一个重5 $d$金属与一个大的自旋轨道耦合，Ba（Os，Ir）O $_3$，我们表明，巨大的Rashba自旋分裂确实是可能的，甚至完全可控的外部电场。基于密度泛函理论和微观紧束缚的理解，我们得出结论，电场被放大和存储为铁电Ti-O畸变，通过网络的氧八面体，也引起了大的Os-O畸变。因此，BaTiO $_3$ /BaOsO $_3$异质结构是研究Rashba效应基本原理的理想测试站。它允许有趣的应用，如Datta-Das晶体管在室温下工作。
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Surface versus bulk contributions to the giant Rashba splitting in the ferroelectric α-GeTe(111) semiconductor
在具有破缺反转对称性的系统中，自旋轨道耦合（SOC）产生电子态的Rashba型自旋分裂，表现为带的k依赖分裂。虽然以前大多数研究都集中在二维电子系统上，但最近在一系列碲化铋中发现了这种拉什巴效应的三维（3D）形式。尽管这些材料表现出非常大的自旋分裂，但它们缺乏关于功能化的重要性质，即切换或调节自旋织构的可能性。这种限制可以在一类新的功能材料中克服，这些材料显示Rashba分裂耦合到铁电性：铁电Rashba半导体（FERS）。使用自旋和角度分辨光电子能谱（SARPES），我们表明，GeTe（111）形成了这一类的主要成员，显示复杂的自旋纹理的Rashba分裂表面和体带所产生的本征反转对称性破缺所造成的铁电极化体（FE）。除了纯粹的表面和体状态，我们发现表面-体共振态（SBR）的波函数纠缠的旋量从体积和表面的贡献。在费米能级，它们的杂化导致非常规的自旋拓扑结构，具有共手性螺旋和伴随的能隙开放。GeTe（111）表面和SBR态使半导体表面导电。同时，我们的SARPES数据证实了GeTe是一种窄禁带半导体，这表明GeTe（111）电子态具有理论上难以预测的自旋特性。由于Rashba带中自旋的螺旋度与FE极化的方向有关，因此这项工作为半导体自旋输运性质的全电非易失性控制铺平了道路。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-orbit splitting in a HgTe quantum well
我们研究了HgTe/ Hg_{0.3} Cd_{0.7} Te（001）量子阱中Shubnikov-de Haas振荡的拍频模式，其电子密度为2 ~ 3 × 10^{12} cm^{-2}。在磁场为0.9 ~ 6 T时，观察到多达12个拍波节.零磁场自旋轨道分裂能量高达30毫电子伏已直接确定的节点位置，以及从自洽计算朗道水平的交叉点。这些数值超过了朗道能级的热展宽k_BT，与用8 × 8 kp Kane模型计算的Rashba自旋轨道分裂能符合得很好。Shubnikov-de Haas振荡的实验结果也与基于该模型的数值模拟结果吻合得很好。
2004-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant strain-induced spin splitting effect in MnTe, a $g$-wave altermagnetic semiconductor
本研究针对六方g波反铁磁半导体MnTe，提出通过弹性应变诱导自旋分裂效应，推导拟合了含自旋轨道耦合的k·p哈密顿量，计算得价带顶附近自旋分裂规范因子超20，为其在自旋电子器件中的应用提供了理论支撑。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature two-dimensional antiferromagnetic Weyl semimetal CrO with giant spin-splitting and spin-momentum locked transport
本文预测二维反铁磁 Weyl 半金属 CrO 具有巨大自旋劈裂、自旋-动量锁定输运和高 Néel 温度，并可通过应变调控 Weyl 点实现四类自旋电子态。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba splitting of 100 meV in Au-intercalated graphene on SiC
Au的嵌入可以在石墨烯中产生巨大的Rashba型自旋轨道分裂，但这尚未在半导体衬底上实现。对于石墨烯/SiC（0001），Au嵌入产生具有不同掺杂的两相。在这里，我们报告了Au嵌入后几乎纯的p型石墨烯相的制备。我们观察到一个100 meV的拉什巴型自旋轨道分裂在0.9 eV的结合能。我们表明，这种巨大的分裂是由于杂化和更有限的能量和动量空间比Au插层石墨烯镍。
2015-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant edge state splitting at atomically precise zigzag edges
石墨烯纳米结构的锯齿形边缘托管被预测为自旋极化的局部电子状态。然而，这些边缘状态非常容易受到边缘粗糙度和与支撑衬底的相互作用的影响，使其内在电子和磁性结构的研究变得复杂。在这里，我们专注于原子级精确的石墨烯纳米带，其两个短锯齿形边缘正好各有一个局部电子。使用扫描隧道显微镜的尖端，将石墨烯纳米带从金属生长衬底转移到NaCl的绝缘岛上，以使其电子结构与金属解耦。通过扫描隧道光谱（STS），这揭示了一对占用/未占用的边缘状态的情况下的电荷转移和杂交与基板被证实。它们的大能量分裂为1.9 eV是根据从头计算多体微扰理论计算，并反映了在这些本地化状态的电子-电子相互作用的主导作用。
2015-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Zeeman splitting of light holes in GaAs/AlGaAs quantum wells
我们发展了半导体量子阱中光空穴纵向$g$因子的理论。结果表明，光洞$g$ -因子的绝对值可以强烈地超过它的值在体，而且，塞曼分裂的依赖于磁场在相对较低的领域成为非线性。在GaAs/AlGaAs型结构中，这些效应由接地轻空穴子带$lh1$与第一激发重空穴子带$hh2$的接近度决定。在考虑磁场诱导的$lh1$和$hh2$状态的混合以及这些状态在异质界面处的混合的Luttinger哈密顿量的框架中执行特定的计算，后者由化学键各向异性引起。本文还提出了光在量子阱中的磁致反射和透射理论。
2011-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
