Ferroelectric control of the giant Rashba spin orbit coupling in GeTe(111)/InP(111) superlattice
GeTe由于其巨大的体Rashba自旋轨道耦合（SOC）而赢得了新的研究兴趣，并成为新的多功能材料之父，即，铁电Rashba半导体本文采用第一性原理计算研究了铁电半导体超晶格GeTe（111）/InP（111）界面上的Rashba SOC。揭示了界面电场和铁电场对Rashba SOC的贡献。一个大的调制Rashba SOC和反转的自旋极化是通过切换铁电极化。GeTe（111）/InP（111）超晶格的研究对于铁电Rashba半导体在自旋场效应晶体管中的应用具有重要意义。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Unveiling the complete dispersion of the giant Rashba split surface states of ferroelectric $α$-GeTe(111) by alkali doping
$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电材料，其强的自旋-轨道相互作用在体相和表面产生巨大的Rashba分裂态。体带隙内的表面态的详细分散体仍然是一个悬而未决的问题，因为它们位于电子结构的未被占据的部分，使它们无法静态角分辨光电子能谱。我们表明，这一困难可以克服通过在原位钾掺杂的表面，导致一个刚性的80毫电子伏的表面状态到占用状态的转变。因此，我们非常详细地解决了它们的色散，并突出了它们在$\barΓ$点的交叉，与密度泛函理论计算相比，明确证实了Rashba机制。
2020-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Tunning Spin Hall conductivities in GeTe by Ferroelectric Polarization
通过电场控制电荷-自旋电流转换在自旋电子器件中是至关重要的，这可以在硅藻铁电半导体GeTe中实现，其中确定铁电性可以改变自旋织构。基于密度泛函理论的计算，我们证明了自旋霍尔电导率（SHC）可以通过铁电性进一步调节。从对称性的角度阐明了由电场驱动的自旋织构变化，突出了互锁的自旋和轨道自由度。我们观察到SHC的起源可以归因于Rashba效应和内禀自旋轨道耦合。SHC的σ_xy^z分量在带边附近可达100 { \hbar }/e/（Ωcm），这对自旋电子学器件的工程化具有重要的意义。我们的工作可调自旋输运性质通过铁电极化带来了新的资产到自旋电子学领域。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics simulation of the ferroelectric phase transition in GeTe: displacive or order-disorder?
GeTe的相变的实验研究提供了关于相变的性质的矛盾的结论。考虑到人们对GeTe技术应用的兴趣日益浓厚，解决这些争议至关重要。为此，我们提出了一个分子动力学研究的结构相变GeTe使用机器学习原子间的潜力从头算的准确性。首先，我们计算了临界温度以上的最近邻键的径向分布函数的不对称形状，与以前的研究一致。然而，我们表明，这种效果是不一定与有序-无序相变，可以发生作为一个结果，大的非谐性。接下来，我们详细研究了序参量在相变附近的静态和动态性质，发现了有序-无序和位移相变的指纹。
2022-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferroelectric switching of spin-to-charge conversion in GeTe
自20世纪90年代诞生以来，半导体自旋电子学与作为自旋源的铁磁体的兼容性很差。虽然某些半导体的破缺反转对称性可替代地允许自旋-电荷相互转换，但其通过电场的控制是不稳定的。铁电Rashba半导体是一种吸引人的材料，具有铁电性赋予的磁性、大的自旋轨道耦合和非挥发性。然而，它们在自旋电子学方面的潜力却很少被探索。在这里，我们展示了非易失性，铁电控制的自旋电荷转换在室温下在外延碲化锗薄膜。我们表明，铁电开关的电选通是可能的GeTe，尽管它的高载流子密度。我们揭示了一个自旋到电荷的转换有效的Pt，但其符号是由铁电极化的方向控制。理论和实验数据的比较表明，自旋霍尔效应在开关转换中起着重要作用。这些结果开辟了一条将自旋逻辑和存储器集成到硅兼容材料中的器件路线。
2021-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in prototype Rashba ferroelectrics GeTe and SnTe
铁电Rashba半导体（FERSC）是近年来新兴的一类自旋电子学材料。自旋和极性自由度之间的特殊耦合导致了一些特殊的性质，包括Rashba自旋织构的铁电切换，这表明电子的自旋可以仅通过使用电场来控制。在这方面，最近的实验研究揭示了两个原型的FERSC，碲化锗和碲化锡的电荷到自旋的相互转换现象，出现非常相关。在这里，我们采用密度泛函理论计算，研究自旋霍尔效应（SHE）在这些材料中，并表明它可以是大的铁电或顺电结构。我们进一步探讨了在半导体中实际实现SHE所需的掺杂与确定FERSC中Rashba相关现象的极性畸变之间的兼容性，但自由载流子可以抑制这种兼容性。基于对这些材料中驱动铁电性的孤对电子的分析，我们发现GeTe中的极性位移可以持续到超过$\sim 10^{21}$ /cm $^{3}$的临界空穴浓度，而SnTe中的微小畸变在最小掺杂水平下消失。最后，我们估计了掺杂结构的自旋霍尔角，并证明了自旋霍尔效应确实可以在极性相中实现。我们相信，自旋霍尔效应、Rashba自旋织构和铁电性共存于一种材料的证实，将有助于设计新型的无磁场工作的多功能自旋电子学器件。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of cubic and rhombohedral GeTe
本文报道了GeTe在立方NaCl和菱形铁电结构中的光学性质的计算。菱形铁电畸变使带隙从0.11 eV增加到0.38 eV。值得注意的是，即使在高达5 eV的高能量下，也发现了光学性质的实质性变化。结果进行了讨论，在有关的键合的GeTe和相变材料的基础上。
2013-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Promising Ferroelectricity in 2D Group IV Tellurides: a First-Principles Study
基于第一性原理计算，我们研究了二维IV族碲化物XTe（X=Si，Ge和Sn）的铁电性质，重点研究了GeTe的铁电性质. 2D IV族碲化物在能量上优选具有铰链状结构和面内自发极化的正交相。单层GeTe的本征居里温度Tc高达570 K，并可以通过施加拉伸应变迅速提高。面外电场可以有效地降低用于极化反转的矫顽场，扩展其用于调节极化反转动力学的潜力。双层GeTe的铁电相仍为基态。结合这些优点，2D GeTe是一种有前途的候选材料，用于实际的集成铁电应用。
2017-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-resolved electronic structure of ferroelectric α-GeTe and multiferroic Ge1-xMnxTe
碲化锗具有特殊的自旋-轨道耦合效应和铁电晶格极化引起的对称性破缺，为电调谐和电开关自旋电子器件的研究开辟了广阔的前景。通过Mn掺杂α-GeTe主晶格，该系统成为具有磁电性质的多铁性半导体，其中电极化的强度、磁化强度和自旋织构相互耦合。采用自旋和角度分辨的光电子能谱在体和表面敏感的能量范围内，并通过改变偶极跃迁矩阵元素，我们解开体，表面和表面的电子结构的共振态，并确定选定的参数的自旋纹理。从我们的研究结果中，我们得到了一个适合实验数据和第一性原理理论预测的α-GeTe表面电子结构的综合模型，并讨论了Rashba型自旋分裂在外加B场和E场操纵下的非常规演化.
2017-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall migration-mediated ferroelectric switching and Rashba effect tuning in GeTe thin films
本研究提出GeTe薄膜中畴壁迁移介导铁电翻转的机制，发现其能量势垒为66.8 meV/nm²，并证实该过程可调控由相反电极化层竞争产生的净Rashba效应，为GeTe器件设计奠定基础。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Conduction Band Structure and Ultrafast Dynamics of Ferroelectric $α$-GeTe(111)
本研究利用高重复频率极紫外飞秒激光的时间分辨ARPES，首次测定了铁电α-GeTe(111)全布里渊区的导带结构与0.85 eV间接带隙，探究了其非平衡载流子动力学及主导散射机制，为相关理论计算提供了实验参考。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
The origin of the lattice thermal conductivity enhancement at the ferroelectric phase transition in GeTe
IV-VI族热电材料接近结构相变是其大声子非谐性和固有低晶格热导率$κ$的主要原因之一。而在$700$ K附近的铁电相变处，GeTe的$κ$增加。使用第一性原理计算与温度相关的有效势方法，我们表明，这种上升的$κ$是负热膨胀的菱形相和增加的声子寿命在高对称相的后果。负的热膨胀增加声子群速度，这抵消了增强的声子模式的非谐性，并提高$κ$接近的相变中的菱形相。在立方相的非谐力常数的急剧下降增加的声子寿命和$κ$。在相变附近的强非谐性导致声子功率谱的非洛伦兹形状。为了解释这些影响，我们实现了一种新的方法计算$κ$的基础上的绿色-久保方法，并发现玻尔兹曼输运方程低估$κ$附近的相变。我们的研究结果阐明了结构相变对$κ$的影响，并为设计更好的热电材料提供指导。
2021-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of the spin texture in germanium telluride
在没有磁场或辅助铁磁材料的情况下，半导体中自旋的电操纵代表了自旋电子学的圣杯。Rashba效应的使用是非常有吸引力的，因为依赖于k的自旋分裂是由电场引起的。到目前为止，只有微小的影响，在二维电子气（2DEG）已被利用。最近，GeTe已经被预测为具有巨大的Rashba样分裂的体带，起源于由于铁电极化的反转对称性破缺。在这项工作中，我们表明，GeTe（111）表面与向内或向外铁电极化显示相反的意义上的自旋循环体Rashba带，所看到的自旋和角分辨光电发射实验。我们的研究结果代表了第一个实验演示的铁电控制的自旋纹理在半导体，一个根本的里程碑，对开发的非易失性电开关自旋纹理的GeTe自旋电子器件。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Triple point fermions in ferroelectric GeTe
GeTe铁电材料由于存在三重点和II型Weyl费米子而呈现出有趣的多重非平凡电子能带结构拓扑结构，这远远超出了以前报道的由外场控制的巨大Rashba自旋分裂.利用自旋和角分辨光电子能谱结合从头算密度泛函理论，导出了铁电体在三相点附近的独特自旋织构，这种织构是由一个自旋简并带和两个自旋分裂带沿铁电晶轴交叉而成的.这一致地揭示了自旋缠绕数与时间反演对称性和洛伦兹不变性相结合，这被认为是在布里渊区的两个三点对相等。这些丰富的效应为研究凝聚态系统中的非平凡现象和多组分费米子开辟了广阔的前景。
2020-12-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Dynamical, dielectric, and elastic properties of GeTe
采用第一性原理密度泛函理论研究了低温菱面体相GeTe的动力学、介电和弹性性质。我们报告的电子能带，声子色散曲线，电子和低频介电张量，红外反射率，玻恩有效电荷，弹性和压电张量，并与现有的理论和实验结果进行比较，以及与其他铁电材料的类似数量，在适当的情况下。
2008-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ferroelectric control of magnetic skyrmions in two-dimensional van der Waals heterostructures
磁性Skyrmions是一种手性纳米自旋织构，通常由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）引起。最近，在二维（2D）范德华（vdW）铁磁材料（例如Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$）中已经观察到磁skyrmion。Skyrmions的电控制对于它们在低功耗存储技术中的潜在应用是重要的。在这里，我们预测，在Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$单层的铁电体和磁性skyrmions可以通过相邻的2D vdW铁电体在$_{2}$ Se $_{3}$的铁电极化控制。基于密度泛函理论和原子自旋动力学模型，我们发现Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$ vdW异质结中界面对称性破缺产生了相当大的缺陷.我们证明了铁电极化反转可以控制自旋的大小，从而导致Skyrmion的产生和湮灭。此外，我们还发现在In $_{2}$ Se $_{3}$ /Fe $_{3}$ GeTe $_{2}$ /In $_{2}$ Se $_{3}$异质结构中，随着铁电开关反转Skyrmion手征而改变.预测的电控skyrmion形成可能是有趣的自旋电…
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba-Dresselhaus spin-splitting in the bulk ferroelectric oxide BiAlO$_3$
最近有人提出，由于在单一材料中的自旋-轨道耦合，铁电性和类拉什巴自旋分裂效应的共存可能允许自旋自由度的非易失性电控制。在本工作中，我们通过密度泛函计算比较了BiAlO $_3$的四方相和菱方相的结构和铁电性能。在这两个阶段中，我们仔细研究了Rashba和Dresselhaus效应，在其体电子结构中产生自旋分裂，特别是在导带最小值附近，补充了我们的第一原理结果与有效的$ k\cdot p$模型分析。自旋织构的完全反转与铁电极化开关也被预测。BiAlO $_3$因此可以被认为是第一个已知的氧化物表现出铁电性和Rashba-Dresselhaus效应共存。
2016-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced gauge and Rashba fields in ferroelectric Rashba lead chalcogenide PbX monolayers (X = S, Se, Te)
二维（2D）材料的令人兴奋的特征之一是通过应变工程实现的电子和光学可调谐性。在此之前，我们发现了一类具有可调自旋轨道性质的2D铁电Rashba半导体PbX（X = S，Se，Te）。在这项工作中，基于我们以前的紧束缚（TB）的结果，我们推导出一个有效的低能量哈密顿对称点周围的应变对PbX的电子性质的影响。我们发现，应变诱导的规范场移动Rashba点和修改Rashba参数。这种效应相当于面内磁场的应用。面外应变，这是成比例的电极化的强度，也被证明修改Rashba参数。总的来说，我们的理论将铁电Rashba材料中的应变和自旋分裂联系起来，这对于理解在实际应用中会发生的局部Rashba参数的应变诱导变化非常重要。
2018-06-28 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
Rashba dominated spin-splitting in the bulk ferroelectric oxide perovskite KIO3
动量相关的Rashba和Dresselhaus自旋劈裂因其在自旋电子学中的重要应用而备受关注。本文采用从头计算密度泛函理论研究了铁电氧化物钙钛矿KIO 3的自旋劈裂效应。我们的计算还支持对称性调整的两带k.p哈密顿量。菱形R3m和R3c相在导带底（CBM）和价带顶（VBM）处观察到不可忽略的自旋劈裂效应。线性Rashba项成功地解释了VBM处的分裂。然而，立方项在实现CBM附近的自旋取向中变得重要。我们的研究结果表明，Rashba参数的增强调谐铁电序参量。此外，我们还观察到自旋取向的逆转对切换的极化方向。
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Rashba spin-splitting in ferroelectric oxides: from rationalizing to engineering
铁电Rashba半导体（FERSC），其中Rashba自旋分裂可以通过电场控制和逆转，最近已经出现作为一类新的功能材料用于自旋电子学应用。然而，基于这种材料的混凝土装置的开发仍然受到缺乏稳健的FERSC化合物的阻碍。在这里，我们表明，大的自发极化和相当大的自旋轨道耦合的共存是不足以有很强的Rashba效应，并澄清为什么简单的铁电氧化物钙钛矿与过渡金属在B-网站通常不是合适的FERSC候选人。通过合理化如何通过层状钙钛矿中的电子结构的能带工程来绕过这种限制，我们将Bi $_2$ WO $_6$ Aurivillius晶体确定为具有大的且可逆的Rashba自旋分裂的第一个稳健的铁电体，其甚至可以基本上掺杂而不损失其铁电性质。重要的是，我们强调，一个单向的自旋-轨道场出现在层状Bi $_2$ WO $_6$，从而防止自旋退相干。我们强调，此外，一个单向的自旋-轨道场出现在Bi $_2$ WO $_6$，其中的自旋纹理是如此防止自旋退相干。
2019-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Switchable Rashba Anisotropy in Two-dimensional Hybrid Organic-Inorganic Perovskite by Hybrid Improper Ferroelectricity
二维（2D）杂化有机-无机钙钛矿（HOIP）在2D材料领域中引入了新的方向。铁电性和自旋轨道相互作用的共存对它们的光电性质起着关键作用。我们对最近合成的铁电2D-HOIP（AMP）PbI $_4$（AMP = 4-aminomethyl-piperidinium）进行了详细的研究。计算的极化率和Rashba参数与实验值符合得很好。我们报告了一个惊人的新效果，即，一种非常大的Rashba各向异性，可通过铁电极化进行调节：当极化反转时，不仅自旋纹理手性反转，而且k空间中Rashba各向异性椭圆的长轴和短轴也互换-伪旋转。$k \cdot p$模型汉密尔顿和对称模式分析揭示了负责Rashba椭圆伪旋转、骨架旋转和极化的阳离子旋转模式之间的四线耦合。这些发现可能为自旋光电子器件如自旋阀或自旋场效应晶体管提供新的途径。
2021-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Operando imaging of all-electric spin texture manipulation in ferroelectric and multiferroic Rashba semiconductors
通过外部手段控制电子自旋是自旋电子器件的关键问题。利用自旋和角度分辨光电子能谱（SARPES）与三维自旋检测，我们证明了在铁电GeTe和多铁Ge 1-xMnxTe的操作静电自旋操纵。我们不仅首次证明了由于铁电极化反转在Rashba半导体中的静电自旋操纵，而且还能够详细跟踪开关路径，并显示出在外场下Rashba分裂强度的增益。在多铁性Ge_（1-x）Mn_xTe中，由于电场诱导的磁化反转，导致了垂直自旋分量的翻转。这提供了有效的多铁性耦合的有力证据，该多铁性耦合打开了具有多个自旋切换路径的磁电功能性，其中磁和电序参量通过铁弹弛豫路径耦合。因此，这项工作提供了一种新的类型的磁电开关纠缠与Rashba-Zeeman分裂的多铁性系统。
2017-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control of Large Rashba Effect in Oxide Heterostructures
对于自旋电子器件，非常需要通过外部电场有效地调谐的大Rashba效应。利用第一性原理计算，我们证明了在Bi（Sc/Y/La/Al/Ga/In）O3/PbTiO 3异质结构中，大的Rashba分裂被锁定在导带底，费米能级的位置通过其化学计量比被精确控制。在对称和非对称异质结构中分别实现了完全可逆的Rashba自旋织构和Rashba分裂强度随铁电极化反转的剧烈变化。通过人工调节局域铁电位移和轨道杂化，证实了局域电势梯度和轨道重叠对劈裂强度剧烈变化的协同作用。这些结果提高了在自旋电子器件中利用Rashba自旋轨道耦合的可行性。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric Rashba Semiconductors as a novel class of multifunctional materials
在现代材料科学中，新的性质、效应或微观机制的发现往往是由对将几种功能结合成单一化合物的追求所驱动的：不仅是后者功能的并列，而且特别是它们的耦合，可以在基本凝聚态物理和技术中开辟新的视野。半导体自旋电子学也不例外。在这种情况下，我们通过密度泛函模拟发现，当相当大的自旋轨道耦合与铁电性相结合时，例如在GeTe中，人们获得了新的多功能材料-称为铁电Rashba半导体（FERSC）-其中，由于巨大的Rashba自旋分裂，自旋织构是可控的，并通过电场切换。这种特殊的自旋-电耦合可以在诸如硫属化物的小间隙绝缘体中找到天然的运动场，并且可以为电控半导体自旋电子学领域带来全新的资产
2014-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Class of Rashba ferroelectrics in hexagonal semiconductors
我们提出了一类Rashba系统的六角半导体化合物，其中的电控制自旋轨道纹理提供了他们的体铁电性。我们的第一性原理计算揭示了一些这样的材料与大Rashba系数。此外，我们表明，应变可以驱动拓扑相变在这样的材料，导致铁电拓扑绝缘状态。我们的发现可以为Rashba效应，铁电性和拓扑现象之间的相互作用开辟道路。
2016-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of Rashba spin-splitting and strain tunability in ferroelectric bulk CsPbF$_3$
自旋-轨道耦合（SOC）与破缺的反转对称性共同作用是几种有趣的量子现象的关键因素，即持续的自旋织构、拓扑表面态和Rashba-Dresselhaus（RD）效应。铁电材料中自发极化和RD效应的共存使得自旋自由度的电控制成为可能。鉴于此，我们在这里探索铁电铅卤化物钙钛矿即CsPbF $_3$作为自旋电子学领域的潜在候选者，通过采用最先进的第一性原理为基础的方法，即密度泛函理论（DFT）与半局域和混合泛函（HSE 06）结合自旋轨道耦合（SOC）和多体微扰理论（G $_0$ W $_0$）。为了更深入地理解所观察到的自旋分裂，我们在DFT和$\textbf{k.p}$模型哈密顿量的组合框架下分析了自旋织构。后者证实了不存在面外自旋分量，表明该系统中Rashba分裂优于Dresselhaus分裂。由于Pb-$p$轨道在导带中的存在，与价带顶（VBM）相比，导带底（CBm）处的Rashba系数（$α_R$）较大.值得注意的是，我们还观察到Rashba自旋分裂的强度可以在单轴应变（$\pm5\%$）的应用上进行实质性调整。这一发现将进一步为基于钙钛矿的自旋电子器件铺平道路。
2021-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Large electrically and chemically tunable Rashba-Dresselhaus effects in Ferroelectric CsGeX$_3$ (X=Cl, Br, I) perovskites
本研究通过第一性原理模拟发现无铅铁电CsGeX$_3$钙钛矿具有大且可调Rashba-Dresselhaus效应，自旋劈裂最高达171 meV，可通过化学替换和电场调控，为自旋电子学应用提供新候选材料。
2024-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Engineering relativistic effects in ferroelectric SnTe
自旋-轨道耦合越来越被视为新现象的丰富来源，如最近围绕拓扑绝缘体和Rashba效应的兴奋所示。我们在这里表明，除了铁电自由度的半导体具有拓扑非平凡的属性，如SnTe，合并了有趣的自旋轨道驱动的物理领域与非易失性功能的自旋电子学呼吁。通过使用各种建模技术，我们表明，一个惊人的丰富的相序列，可以诱导在SnTe，当从室温立方相到低温铁电结构，从拓扑晶体绝缘体的时间反演不变的$Z_2$拓扑绝缘体的“铁电Rashba半导体”，表现出巨大的电可控Rashba效应的散装能带结构。
2014-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Persistence of structural distortion and bulk band Rashba splitting in SnTe above its ferroelectric critical temperature
本文通过ARPES研究α-SnTe体态Rashba分裂随温度变化，发现其持续至室温，表明铁电转变存在有序-无序贡献，并否定其(111)表面存在拓扑表面态。
2023-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Inverse Rashba-Edelstein THz emission modulation induced by ferroelectricity in CoFeB/PtSe2/MoSe2//LiNbO3 systems
本研究在双畴LiNbO3衬底上制备了CoFeB/PtSe2/MoSe2异质结构，通过铁电极化方向实现了对THz发射的显著调制，揭示了基于逆Rashba-Edelstein效应的低能耗场效应自旋轨道架构在新型THz技术中的潜力。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Unexpected antagonism between ferroelectricity and Rashba effects in epitaxially strained SrTiO$_3$
基于第一性原理模拟发现，外延压应变SrTiO$_3$铁电相中极性位移引起的晶体场会湮灭Rashba效应，导致二者出现意外拮抗，使Rashba系数受限。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Entanglement and manipulation of the magnetic and spin-orbit order in multiferroic Rashba semiconductors
电子本征态、自旋和轨道自由度之间的相互作用，以及对称性的基本破缺，是目前最令人兴奋的研究领域之一。多铁性材料如（GeMn）Te满足这些要求，由于同一系统中铁磁和铁电序之间的共存和耦合，提供了不寻常的物理性质。本文证明了多铁性（GeMn）Te从其母体铁电体α-GeTe化合物继承了一个与磁交换作用引起的塞曼自旋分裂相竞争的三维体态的巨大Rashba分裂。铁电体和铁磁极化的共线排列导致在Rashba带的狄拉克点周围的可调谐塞曼间隙的开口高达100 meV，再加上自旋织构的变化通过纠缠的磁性和自旋轨道顺序。通过磁场的应用，我们用自旋分辨光电能谱实验证明了自旋织构的操纵，这也是基于多铁性耦合的电场所期望的。自旋螺旋的带和它的锁定铁磁和铁电秩序的控制打开迷人的新途径，高度多功能的多铁性Rashba设备适合可重编程逻辑和/或非易失性存储器应用。
2016-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Persistent spin helix in Rashba-Dresselhaus ferroelectric CsBiNb2O7
铁电Rashba半导体（FERSC）是一类新型的多功能材料，具有巨大的Rashba自旋分裂，可以通过改变电极化的强度来逆转。虽然它们是自旋场效应晶体管中作为沟道的优秀候选者，但实验研究到目前为止仅限于半导体GeTe，其中铁电开关通常被重掺杂和/或大漏电流阻止。在这里，我们报告，CsBiNb 2 O 7，一个层状钙钛矿的Dion-Jacobson型，是一个强大的铁电体，具有足够强的自旋轨道耦合和自旋织构可逆的电场。此外，我们还发现，由于铁电相的低对称性，其最高价带的自旋织构与动量准无关。动量空间中的特殊自旋极化模式可以产生所谓的“持续自旋螺旋”，这是一种特定的自旋波模式，其保护自旋免受扩散输运机制中的退相干，从而潜在地确保该材料中非常长的自旋寿命。
2019-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Harnessing the giant out-of-plane Rashba effect and the nanoscale persistent spin helix via ferroelectricity in SnTe thin films
非中心对称块状晶体内部的非零电场转变为动量相关的磁场，即自旋轨道场（SOF）。SOFs在自旋电子学中有很大的用途，因为它们能够通过电场进行自旋操纵。然而，与此同时，自旋电子学的应用受到SOF的严重限制，因为穿过SOF的电子很容易失去它们的自旋信息。在这里，我们建议，在（001）取向的SnTe薄膜的面内铁电性利用Janus面SOF在一个可调和的方式，使电自旋可控性和抑制自旋退相。面内铁电性产生单向的面外Rashba SOF，其可以具有长寿命的螺旋自旋模式，称为持久自旋螺旋（PSH）。通过反转不对称性和SOF之间的直接耦合，铁电开关反转面外Rashba SOF，从而产生最大场可调谐PSH。此外，在SnTe薄膜中看到的巨大的面外Rashba SOF与纳米尺寸的PSH相关，潜在地将自旋电子器件尺寸减小到纳米级。我们结合两个铁电耦合的自由度，纵向电荷和横向PSH，设计交叉电自旋电子晶体管的非易失性铁电开关在纳米尺度的横向和原子厚度的垂直尺寸。
2018-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of Image Potential States above the vacuum level in GeTe
Université de Fribourg（弗里堡大学）；University of West Bohemia in Pilsen（比尔森西波希米亚大学）
研究通过光电子能谱法在GeTe中发现真空能级以上持续存在的图像势态，并揭示其成因。
2025-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Externally controlled and switchable 2D electron gas at the Rashba interface between ferroelectrics and heavy $d$ metals
在非中心对称材料和界面中，强的自旋-轨道耦合导致了一些显著的物理现象，如非平凡的自旋织构，它可能表现为Rashba、Dresselhaus和其他复杂的组态。这为非易失性自旋电子器件的研究提供了一个有希望的基础。本文从第一性原理出发，模拟了生长在铁电体PbTiO $_3$（001）上的双金属铂钯层中的二维电子气。后者原则上允许通过极化反转来切换和控制自旋-电荷转换。我们展示了如何能带结构和Rashba分裂不同的Pt和Pd的覆盖层，以及这些电子功能的变化与增加的覆盖层厚度和极化反转后。此外，对于这两种覆盖层，我们模拟了它们的电流-电压（$I-V$）特性，其电阻在极化反转时在20%和几百%之间变化。研究结果可直接用于Rashba-Edelstein效应的建模。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lone-Pair Stereochemistry Induces Ferroelectric Distortion and the Rashba Effect in Inorganic Halide Perovskites
本研究利用第一性原理计算预测了CsSnI3等无机卤化物钙钛矿中由锡孤对立体化学表达驱动的稳定铁电极性相，发现其具有Rashba效应和明亮基态激子潜力，并探讨了实验实现路径。
2023-08-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Laser-Induced Rashba Spin-Orbit Torques in Multiferroic Semiconductor (Ge,Mn)Te
Charles University（查理大学）；Institute of Physics ASCR, v.v.i.（捷克科学院物理研究所）；Johannes Kepler Universität（约翰内斯·开普勒大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）
本研究针对多铁半导体(Ge,Mn)Te，利用时间分辨磁光光谱发现两种激光诱导的自旋轨道矩，其中第二种为该材料特有，为自旋电子器件的磁有序全光操控提供了新途径。
2026-10-30 cond-mat.mtrl-sci
A Novel Ferroelectric Rashba Semiconductor
研究提出Pb1-xGexTe是一种新型铁电Rashba半导体，通过变温X射线衍射和角分辨光电子能谱证实了其铁电相变及对Rashba自旋劈裂的宽范围可调性，为下一代自旋电子器件提供了高潜力材料平台。
2023-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Reversible spin texture in ferroelectric HfO2
非中心对称材料中的自旋-轨道耦合效应是导致非平凡自旋组态和许多涌现物理现象的原因。在这方面，铁电材料可能特别令人感兴趣，因为可逆的自发极化使得自旋自由度的非易失性电控制成为可能。在这里，我们探讨了技术相关的氧化物材料，HfO 2，已被证明具有强大的铁电性在非中心对称的斜方相。使用基于密度泛函理论的理论模型，我们研究了铁电HfO 2的自旋相关的电子结构，并证明了由自旋轨道耦合驱动的手性自旋织构的出现。我们分析了这些自旋配置的Rashba和Dresselhaus的影响在k.p哈密顿模型，发现Rashba型自旋织构占主导地位的价带最大值附近，而Dresselhaus型自旋织构占主导地位的导带附近的最低。后者的特征在于非常大的Dresselhaus常数αD = 0.578 eV ε，这允许使用该材料作为隧道势垒来产生隧道反常和自旋霍尔效应，其通过铁电极化是可逆的。
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Switchable enhanced spin photocurrent in Rashba and cubic Dresselhaus ferroelectric semiconductors
自旋电流的产生和控制是自旋物理和应用的核心问题。到目前为止，自旋-轨道相互作用（SOI）是通过自旋-电荷电流转换产生SC的既定途径。我们预测一个有效的自旋光转换通过Rashba和高阶立方Dresselhaus SOI铁电体。与已知的Edelstein效应不同，其中SC是由非平衡自旋密度产生的，我们预测的自旋极化电流是来自光与铁电体中SOI产生的独特自旋织构之间的直接相互作用。使用第一性原理模拟，我们证明了这些概念，通过计算直流自旋光电流在一个原型Rashba铁电体，α-GeTe。光致SC比电荷光电流大两个数量级。更重要的是，我们可以方便地切换SC的方向通过施加电场通过反转的自旋织构。这些预测为利用非易失性电场产生和控制光驱动超临界流体提供了希望。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Weyl node assisted conductivity switch in interfacial phase change memory with van der Waals interfaces
界面相变存储器GeTe/Sb_2Te_3是下一代非易失性随机存储器的理想材料，具有良好的拓扑特性。根据GeTe块的原子层堆叠顺序，iPCM可以处于SET（Ge-Te-Ge-Te）或SET（Te-Ge-Ge-Te）状态，其中前者表现出比SET状态大两个数量级的铁电极化和电导率。但是，它的起源仍然难以捉摸。在这里，我们预测出现的Weyl半金属相的SET状态引起的铁电极化，打破了晶体反转对称性。我们发现，巨大的导电性增强的SET相是由于出现的无隙外尔节点。外尔半金属iPCM的Ge-Te-或Sb-Te-终端表面产生具有完全不同拓扑结构的表面态，其中前者仅由费米弧组成，而后者由封闭费米面和开放费米弧组成。具有范德华界面的iPCM为未来的存储器件应用提供了一个理想的平台，以利用奇异的外尔特性。
2017-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Spin and Orbital Rashba effects at the Ni/HfO$_2$ interface
该研究结合第一性原理模拟与输运计算，揭示铁电极化反转可将 Ni/HfO2 界面磁晶各向异性由面内转为面外，并分别调控约50%和30%的自旋、轨道电流转换。
2024-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of ferroelectricity and spin-valley properties in two-dimensional honeycomb binary compounds
通过密度泛函理论计算，我们预测了几种A、B原子属于IV族或III-V族的二维AB型二元单分子膜是铁电的。偶极产生于屈曲结构，其中A和B离子位于具有三角对称性的二分波纹蜂窝晶格的位点上。我们讨论了新出现的谷相关的属性和自旋和谷物理的耦合，这产生于反转对称性的损失，并探讨铁电性和Rashba自旋分裂现象之间的相互作用。我们发现，谷相关的属性主要源于AB单层的二元性质，而Rashba自旋纹理周围山谷发展是完全可控的，通过反转铁电极化切换。
2014-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible and nonvolatile manipulation of the spin-orbit interaction in ferroelectric field-effect transistors based on a two-dimensional bismuth oxychalcogenide
该研究构建二维Bi₂O₂Se/PMN-PT铁电场效应晶体管，利用可切换铁电极化实现自旋轨道相互作用的可逆非易失性调控，为自旋电子学器件的非易失电调控提供新方案。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intertwined Rashba, Dirac and Weyl Fermions in Hexagonal Hyperferroelectrics
通过基于密度泛函理论的计算，我们研究了自旋轨道耦合在ABC超铁电体新家族中的作用[Phys.Rev.Lett. 112，127601（2014）]。我们揭示了一个非常丰富的物理与铁电性能密切相关，从电控制体Rashba效应的存在，一个三维的拓扑绝缘体相，伴随拓扑表面状态，即使在薄膜极限。此外，我们预测，拓扑结构的转变，诱导合金化，其次是外尔半金属相的有限浓度扩展，这是强大的对无序，提出超铁电体作为有前途的候选人自旋轨道电子应用。
2016-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin textures in polar antiferromagnetic hybrid organic inorganic perovskites by electric and magnetic fields
有机-无机杂化钙钛矿（HOIPs）材料作为新型光电子器件的潜在应用受到了广泛关注。值得注意的是，Rashba带分裂，以及k空间中的特定自旋取向（即，自旋织构）与光电性能有关。本文利用第一性原理计算和对称性分析，研究了反铁磁HOIP铁电体TMCM_MnCl_3（TMCM =（CH_3）_3 NCH_2Cl，trimethylchloromethyl ammonium）的电极化的强度、磁性和自旋织构性质.这种最近合成的化合物是有序无序和位移型铁电体的原型，具有大的压电响应、高的铁电转变温度和优异的光致发光特性[You等人，Science 357，306（2017）]。最有趣的结果是，反转对称性破缺耦合到自旋轨道耦合引起的拉什巴带分裂和相关的强大的持续自旋织构（PST）和/或典型的螺旋自旋织构，这可以通过调整铁电体或，令人惊讶的是，也由AFM磁序参量操纵。在AFM序参量切换时自旋织构的可调性在很大程度上是未开发的，我们的研究结果不仅提供了一个平台，以了解AFM自旋织构的物理，但也支持AFM HOIP铁电体作为一类有前途的光电材料。
2020-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric-controllable spin-orbit torque in two-dimensional multiferroic heterostructure
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Halle-Berlin-Regensburg Cluster of Excellence CCE, University of Regensburg（哈勒-柏林-雷根斯堡卓越集群）
本研究以Fe₃GeTe₂/In₂Se₃异质结构为对象，通过第一性原理计算发现铁电极化可调控自旋轨道转矩，为可编程自旋电子器件提供了可行方案。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Damping-like Spin-Torque Conductivity in a GeTe/Py van der Waals Heterostructure
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；University of Gothenburg（哥德堡大学）
GeTe/Py范德瓦尔斯异质结中实现了高导电性的自旋扭矩，通过协同作用的自旋霍尔效应、轨道霍尔效应和轨道拉比效应，展示了高效电控磁化的潜力。
2026-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Hall Effect Induced by Chiral Spin Textures at the Ferroelectric/Ferromagnetic Interface
National Laboratory of Solid State Microstructures, Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, School of Physics, Nanjing University（南京大学物理学院固态微结构国家重点实验室，先进微结构协同创新中心）；Beijing National Center for Condensed Matter Physics and Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所，北京凝聚态物理国家研究中心）
本研究通过铁电/铁磁范德华异质结构中的界面DMI稳定手性自旋纹理，实现了拓扑霍尔效应及铁电和磁双稳态调控，产生四种可编程霍尔电阻状态。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploring nonlinear Rashba effect and spin Hall conductivity in Janus MXenes W2COX (X = S, Se, Te)
本文通过第一性原理计算研究二维Janus材料W2COX（X=S, Se, Te）中非线性Rashba效应，发现需引入三阶动量项才能描述其自旋劈裂，并揭示其拓扑非平庸性质带来的可观自旋霍尔电导率和自旋霍尔角，展示了其在自旋电子器件中的应用潜力。
2024-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin and Orbital Rashba response in ferroelectric polarized PtSe$_2$/MoSe$_2$/LiNbO$_3$ heterostructures
Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔贝·福尔特实验室，法国国家科学研究中心，泰雷兹集团，巴黎-萨克雷大学）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, Leti（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国替代能源和原子能委员会，微电子与技术研究所）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble INP, IRIG-SPINTEC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国替代能源和原子能委员会，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，IRIG自旋技术中心）
研究通过第一性原理模拟量化了PtSe₂/MoSe₂/LiNbO₃界面的Rashba效应，结合轨道自由度扩展了自旋输运理解，并分析了LiNbO₃极化方向对THz发射的影响。
2025-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
