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
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 Magnetoresistance at the Interface of Iron Thin Films
具有单个$25 nm$厚铁磁层的Ag/Fe/Ag和Cr/Fe/Cr三层膜表现出巨磁电阻（GMR）型行为。对于平行和横向磁场叠加，电阻随Langevin型磁场的变化而减小，直到B=12 T。这一现象可以用颗粒状界面结构来解释。Fe/Ag多层膜的结果也解释在颗粒界面的磁阻。
2000-11-29 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 Tunneling Electroresistance Effect Driven by an Electrically Controlled Spin Valve at a Complex Oxide Interface
利用铁电势垒与磁性La_（1-x）Sr_xMnO_3电极界面的磁电效应，在铁电隧道结中可以实现巨隧穿电阻效应。使用第一性原理密度泛函理论，我们证明了一些磁性单层的La 1-xSrxMnO 3的界面附近的行为，在响应铁电极化反转，作为一个原子尺度的自旋阀通过过滤自旋相关的电流。这种效应产生电导的一个数量级以上的变化，因此构成了巨大的阻变效应。
2011-04-01 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
Clear variation of spin splitting by changing electron distribution at non-magnetic metal/Bi2O3 interfaces
在Rashba界面处的大的自旋分裂，产生强的自旋-动量锁定，对于有效的自旋-电荷转换是必不可少的。最近，已经发现Cu/Bi 2 O3界面表现出类似于具有大Rashba自旋分裂的Ag/Bi界面的有效的自旋-电荷转换。然而，设计用于有效转换的金属/氧化物界面的指导原则尚未阐明。在这里，我们报告了强烈的非磁性（NM）材料的依赖性在NM/Bi 2 O3接口的自旋分裂。我们利用自旋泵技术将自旋电流注入到界面，并评估了界面自旋电荷转换的大小。我们观察到大的调制和符号变化的转换系数，这对应于自旋分裂的变化。我们的实验结果与第一性原理计算一起表明，这种大的变化是由界面附近的材料相关的电子分布引起的。结果表明，通过调节界面功函数的差异来控制界面电子分布，可以有效地调节界面自旋电荷转换和Rashba参数的大小和符号.
2018-03-19 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Interface induced giant magnetoelectric coupling in multiferroic superlattices
采用第一性原理计算研究了（BaTiO $_3$）$_n$ /（CaMnO $_3$）$_n$短周期超晶格的电磁性质. CaMnO $_3$层中的局部电极化的强度是显著的，与BaTiO $_3$层中的局部电极化相当。值得注意的是，电极化的强度几乎增加了一倍，当自旋配置从反铁磁到铁磁的超晶格中的变化，表明巨磁电耦合。这种磁电耦合的增强是由于在界面处的CaMnO $_3$层中的反铁畸变模式的抑制。
2011-07-22 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
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
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 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 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
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
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
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 $_…
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced large spin splitting and persistent spin helix at LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
采用第一性原理计算，从自旋轨道耦合系数$α$和自旋织构两个方面研究了拉应变对LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$ n型界面自旋劈裂的影响.结果表明，$α$的自旋寿命受拉伸应变的控制，当拉伸应变为7%时，$α$的自旋寿命提高了5倍，拉伸应变的作用导致了自旋螺旋的持续存在.这些结果支持LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$的应变效应对于诸如自旋FET和自旋-电荷转换的各种应用是重要的。
2017-09-30 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
Spin PN Junctions: Giant Magnetoresistance, Tunable Circular Polarization, and Spin Zener Filter
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
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
Giant electroresistance and tunable magnetoelectricity in a multiferroic junction
第一性原理密度泛函计算表明，具有非对称界面的$\textrm{SrRuO}_{3}/\textrm{PbTiO}_{3}/\textrm{SrRuO}_{3}$多铁性结（RuO $_{2}$ /PbO和TiO $_{2}$ /SrO）具有较大的铁电去极化场，其开关改变了隧穿电子的界面传输几率，导致电阻调制超过几个数量级.开关进一步影响界面自旋密度，自然地驱动磁阻以及调制的自旋相关面内电阻率，这可以在场效应器件中利用。
2013-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Giant polarization charge density at lattice-matched GaN/ScN interfaces
岩盐ScN是一种与纤锌矿GAN具有小晶格失配的半导体。在现代极化理论中，ScN沿着[111]方向具有非零形式极化。结果表明，在（0001）GAN和（111）ScN的界面上存在一个大的极化不连续性，其极化强度为$-$ 1.358 $\rm Cm^{-2}$ . ScN和纤锌矿III族氮化物之间的界面将在（000 $\bar{1}$）GAN界面上呈现高密度电子气或在（0001）GAN界面上呈现空穴气，其中载流子浓度高达$8.5 \times 10^{14}$ cm $^{-2}$。大的极化差异和小的应变使得ScN成为III族氮化物材料系统内的极化增强隧道结的理想选择。大的片状载体密度也可用于接触或电流扩散层。
2019-12-19 cond-mat.mtrl-sci
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
Giant orbital magnetization in two-dimensional materials
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
研究发现二维材料中通过晶场分裂和轨道填充可产生巨轨道磁化，Hubbard修正和自洽自旋轨道耦合显著提升预测精度。
2025-10-06 cond-mat.mtrl-sci
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
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
From spin splitting to projected mass in altermagnetic Chern matter
Institute of Physics（物理研究所）
本文提出通过投影质量标准区分隐藏补偿霍尔响应与叠加交替磁量子反常霍尔相，指导界面、厚度和材料设计。
2026-05-15 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
Observation of Giant Spin Splitting and d-wave Spin Texture in Room Temperature Altermagnet RuO2
本研究通过角分辨光电子能谱实验证实RuO2为室温d波交变磁体，观测到高达1.4 eV的自旋劈裂和d波自旋织构，为其自旋电子学应用奠定基础。
2024-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Giant ambipolar Rashba effect in a semiconductor: BiTeI
我们观察到一个巨大的自旋轨道分裂的非中心对称半导体BiTeI的体和表面状态。我们表明，费米能级可以放置在价带或导带通过控制表面终止。在这两种情况下，它相交的自旋极化带，在相应的表面耗尽和积累层。这些带的动量分裂不受吸附物引起的表面势变化的影响。这些发现表明，这种材料中存在两种对实现基于自旋电子学的自旋电子学至关重要的性质-大的，稳健的自旋分裂和双极传导。
2012-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Negative Giant Longitudinal Magnetoresistance in NiMnSb/InSb: An interface effect
研究了脉冲激光沉积（PLD）法生长的NiMnSb多晶薄膜与n型简并InSb（100）衬底之间的接触的电学和磁输运性质。当外加磁场平行于薄膜表面和电流方向时，观察到负巨磁电阻效应。我们将观察到的现象归因于磁性薄膜沉积过程中形成的磁性沉淀物，并限制在界面处的一个狭窄的层。这些沉淀物对磁电阻的影响取决于系统的热处理。
2005-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface and electromagnetic effects in the valley splitting of Si quantum dots
本文提出考虑界面浓度涨落和横向限制的三维有效质量模型，研究Si/SiGe量子点中电场与界面宽度对谷劈裂的影响，发现电场可抑制小谷劈裂概率，并给出界面临界软度。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Giant room temperature interface spin Hall and inverse spin Hall effects
自旋霍尔角（SHA）是通过自旋-轨道耦合和自旋霍尔效应（SHE）中的无序从电荷电流产生横向自旋电流的效率的量度。在使用第一原理散射方法研究Pt $|$ Py（Py=Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）双层的SHE中，我们发现SHA随温度单调增加并且与体Pt的电阻率成比例。通过将室温SHE和逆SHE电流分解为体和界面项，我们发现了一个巨大的界面SHA，它主导着总的逆SHE电流，对应用程序具有潜在的重大影响。
2016-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-Dimensional Edge States with Giant Spin Splitting in a Bismuth Thin Film
实现具有强自旋轨道耦合的一维（1D）系统是现代物理学中的一个巨大挑战，因为在这样的系统中的电子被预测表现出与2D或3D对应物意想不到的奇异性质，而难以实现1D系统固有的真正物理性质。我们证明了第一个实验结果，直接确定纯1D能带结构通过执行自旋分辨角分辨光电子能谱的Bi岛上的硅表面上，包含一个金属1D边缘结构与意想不到的大Rashba型自旋轨道耦合暗示的非拓扑性质。我们还发现了一个相当大的面外自旋极化的1D边缘状态，与我们的第一性原理带计算。我们的结果为实现强自旋轨道耦合系统一维边缘的奇异量子现象提供了一个新的平台。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic understanding of the orbital splitting and its tuning at oxide interfaces
通过密度泛函理论框架内的Wannier投影，我们能够确定修改后的c轴跳跃和阳离子带之间的能量失配作为氧化物异质结构的$Γ$点周围的$t_{2g}$分裂的主要来源，不包括以前提出的机制，如Jahn-Teller扭曲或电场不对称。界面LaAlO $_3$，LaVO $_3$，SrVO $_3$和SrNbO $_3$与SrTiO $_3$，我们展示了如何调整这种轨道分裂，设计在界面处具有更多$d_{xy}$电子的异质结构。这种“轨道工程”是控制氧化物异质结构界面物理性质的关键。
2012-05-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Many-body effects on the Rashba-type spin splitting in bulk bismuth tellurohalides
我们报告的多体修正散装碲化铋-材料，表现出巨大的Rashba型自旋分裂的带隙边缘状态的单电子能谱。我们表明，在一次$GW$近似得到的修正显着修改自旋轨道诱导的自旋分裂内评价密度泛函理论。我们证明，考虑到多体效应是至关重要的解释现有的实验数据。
2013-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Current perpendicular to plane Giant Magnetoresistance (GMR) in laminated nanostructures
利用Kubo理论研究了磁性叠层结构中自旋相关的电子输运过程。我们不仅考虑了体散射，但由于镜面反射和漫反射，也自旋守恒和自旋翻转过程的界面电阻。结果表明，在界面处的自旋翻转散射大大降低了巨磁电阻的值。这可以解释实验观察结果，即与非层压结构相比，层压结构的CPP GMR比仅略微增加，尽管层压引起CPP电阻的显著增加。
2004-11-23 cond-mat.mtrl-sci
