Polarization-induced Quantum Spin Hall Insulator and Topological Devices in InAs Quantum Wells
本文预测InAs量子阱中内建极化场可诱导量子自旋霍尔绝缘体，并据此提出无需拓扑相变的拓扑逻辑器件和高性能拓扑晶体管，为拓扑器件设计提供新框架。
2025-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large gap quantum spin Hall insulator, massless Dirac fermions and bilayer graphene analogue in InAs/Ga(In)Sb heterostructures
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）态已经在两个半导体系统- HgTe/CdTe量子阱（QWs）和InAs/GaSb量子阱双层中得到证实。与HgTe/CdTe量子阱不同，InAs/GaSb量子阱双层结构的反向带隙在布里渊区的$Γ$点处不开放，从而阻止了无质量狄拉克费米子的实现。在这里，我们提出了一类新的半导体系统的基础上InAs/Ga（In）Sb多层膜，托管QSHI状态，石墨烯类相和双层石墨烯类似物，这取决于它们的层厚度和几何形状。QSHI间隙在新的结构可以达到60 meV的现实设计和参数。该值是室温下热能的两倍，显著扩展了基于III-V族晶闸管的拓扑器件的应用潜力。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Rashba spin-orbit coupling in core-shell nanowires by the interfacial effect
我们报告$\vec{k}\cdot\vec{p}$计算的Rashba自旋轨道耦合控制的外部门在InAs/InAsP核壳纳米线。我们发现，电荷溢出的势垒材料允许一个更强的对称性破缺比均匀的纳米材料，诱导特定的界面相关的贡献自旋轨道耦合。我们的结果与最近的实验定性地一致[S. Futhemeier \textit{et al.}，Nat. Commun. \textbf{7}，12413（2016）]，并提出了额外的波函数工程策略来增强和控制自旋-轨道耦合。
2018-11-22 cond-mat.mes-hall
Coherent Epitaxial Semiconductor-Ferromagnetic Insulator InAs/EuS Interfaces: Band Alignment and Magnetic Structure
混合超导体-铁磁绝缘体异质结构由于其可调谐的电子输运、自维持的杂散场和局部邻近的磁交换而引起人们的兴趣。在这项工作中，我们提出了晶格匹配的半导体-铁磁绝缘体InAs/EuS异质结的混合外延，并分析了原子尺度的结构，以及它们的电子和磁性特性。发现InAs/EuS界面处的费米能级接近于InAs导带和EuS的带隙，从而保持了半导体性质。中子和X射线反射率的测量表明，铁磁成分主要是本地化的EuS薄膜与抑制的EuS层中最接近的InAs的Eu力矩。在相邻的InAs层的诱导矩没有检测到，虽然我们的从头计算表明在InAs层的小交换场。这项工作向实现高质量的半导体-铁磁绝缘体混合体迈出了一步，这是在没有外部磁场的情况下开发各种量子和自旋电子学应用的关键要求。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Materials considerations for forming the topological insulator phase in InAs/GaSb heterostructures
在一个理想的InAs/GaSb双层适当尺寸的面内电子和空穴带重叠和杂交，和拓扑非平凡的，或量子自旋霍尔（QSH）绝缘体，相预测存在。然而，面内色散的潜在景观受到源自材料缺陷的微观扰动。在这项工作中，无序对InAs/GaSb双层膜的电子结构的影响进行了研究的温度和磁场的双栅异质结的电阻的依赖性通过反转到正常的间隙制度的栅极调谐。在倒置（预测拓扑）制度的传导是定性类似的行为在一个无序的二维系统。估计了带电杂质和界面粗糙度对拓扑保护边缘态和绝缘体形成的影响。潜在景观中的无序的实验证据和估计表明，最先进的膜中的潜在波动足够强，使得预测的拓扑绝缘体（TI）制度中的传导由辛金属相而不是TI相主导。的影响是，未来的努力必须解决在这个系统中的障碍和重点必须放在减少这些异质结构的缺陷和障碍，如果要实现TI制度。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning Edge States in Strained-Layer InAs/GaInSb Quantum Spin Hall Insulators
我们报道了一类应变层InAs/GaInSb量子阱中的量子自旋霍尔绝缘体（QSHI），与二元InAs/GaSb QSHI相比，其体隙提高了5倍.值得注意的是，随着边缘速度的增加，在零和施加的磁场下的边缘电导表现出与Z2拓扑绝缘体一致的时间反转对称性（TRS）保护特性。InAs/GaInSb双层膜为QSHI的未来研究和应用提供了一个非常受欢迎的平台。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Spin states in InAs/AlSb/GaSb semiconductor quantum wells
通过自洽求解Kane模型和Poisson方程，从理论上研究了InAs/AlSb/GaSb断隙量子阱中的自旋态. InAs/AlSb/GaSb量子阱中的自旋态与单带Rashba模型中的自旋态有很大的不同，这是由于电子-空穴杂化的结果。最低传导子带的Rashba自旋分裂表现出振荡行为。D 'yakonov-Perel'自旋弛豫时间随Fermi波矢的增加出现多个峰。通过在InAs和GaSb层之间插入AlSb阻挡层，可以大大减少杂化。因此，可以通过改变AlSb势垒的厚度来显着调节自旋取向、自旋分裂和D 'yakonov-Perel'自旋弛豫时间。
2009-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Zero field spin splitting in AlSb/InAs/AlSb quantum wells induced by surface proximity effects
InAs量子阱异质结构对于介观器件应用如扫描探针和磁纪录传感器具有相当大的兴趣，这些应用要求沟道靠近表面。在这里，我们报告在20 nm的浅深度的AlSb/InAs/AlSb霍尔条的磁输运测量。对所观察到的Shubnikov-de Haas振荡的分析和建模表明，在零磁场下，自旋分裂能量超过2.3 meV。我们认为自旋劈裂是由于量子阱中的能带弯曲引起的Rashba效应。这是由从表面到量子阱的大量电子转移引起的，并且当量子阱位于表面附近时变得显著。
2009-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation in an InAs quantum dot in the presence of terahertz driving fields
利用Floquet-Markov理论建立了一维自旋轨道耦合InAs量子点在THz磁场驱动下的自旋弛豫动力学方程，并将其推广到自旋轨道耦合系统，同时考虑了强驱动场和电子-声子散射.太赫兹磁场可以有效地延长或缩短自旋弛豫时间，这取决于太赫兹磁场的频率和强度。这种效应可以理解为边带调制的自旋-声子散射。这提供了操纵自旋弛豫时间的另一种方式。
2006-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Bulk-Rashba Splitting in Polar Topological Insulator BiSbTeSe$_2$
Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）
该研究发现极性拓扑绝缘体BiSbTeSe₂因失去反演中心产生巨量体Rashba劈裂，其Rashba系数接近GaAs，可用于研究体Rashba与拓扑表面态的自旋电荷输运贡献。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intense terahertz laser fields on a two-dimensional electron gas with Rashba spin-orbit coupling
利用Floquet态求解含时薛定谔方程，研究了强太赫兹激光场下具有Rashba自旋轨道耦合的InAs基二维电子气的自旋相关态密度和自旋极化密度.结果表明，这两种密度都受到太赫兹激光场的强烈影响。特别是在电子气中感应出垂直于外太赫兹激光场的太赫兹磁矩。利用这种效应可以有效地将太赫兹电信号转换为太赫兹磁信号。
2004-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-controlled semimetal-topological insulator transition in an InAs/GaSb heterostructure
我们报道了半金属InAs/GaSb异质结构到拓扑绝缘体的栅控转变。通过降低带反转的程度与前和背栅电压引起的过渡。纵向电阻峰的温度依赖性表明，随着栅极电场的增加，体区域中的能隙打开。体传导的抑制和过渡到一个拓扑绝缘体确认使用双锁定技术，这使我们能够严格比较不同的电流路径的样品中的电压分布，而不受随时间变化的电阻波动的影响的非局部电阻测量。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall
Engineering three-dimensional topological insulators in Rashba-type spin-orbit coupled heterostructures
拓扑绝缘体代表一类新的量子相，由不变对称性和自旋轨道耦合定义，保证其表面的金属狄拉克激发。这些状态的发现引发了实现非平凡的激发和新颖的效果，如磁电效应和拓扑马约拉纳激发的希望。在这里，我们发展了一个理论形式主义，表明三维拓扑绝缘体可以通过堆叠的二维费米气体的双层结构与相反的Rashba型自旋轨道耦合相邻层，并与层间量子隧穿人工设计。我们证明，在沿（001）方向生长的双层堆叠，一个非平凡的拓扑相变发生以上的Rashba双层的临界数量。在拓扑阶段，我们发现在$Γ$ -点形成一个单一的自旋极化狄拉克锥。这种方法提供了一种在充分利用原子层沉积方法的设置中设计人造拓扑绝缘体的可访问方式。这种设计原理是可调的，也使我们能够绕过大块晶体几何形状所施加的限制。
2013-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-edge transport in an InAs/GaSb quantum spin Hall insulator
我们报告在一个单一的边缘通道的InAs/GaSb量子自旋霍尔绝缘体的传输测量，其中的传导发生通过只有一对反向传播的边缘模式。通过使用涉及高度不对称电流路径的特定样本设计，我们将二维拓扑绝缘体的单个边缘通道与另一边缘电隔离。这使我们能够通过多端测量来探测单个边缘。对于4- $μ$ m长的边缘，两端和四端电阻在$h/e^2$周围显示出接近量子化的平台，表明准弹道输运。我们的方法是有利的，因为它使我们能够从局部测量中洞察微观区域。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall
Generic helical edge states due to Rashba spin-orbit coupling in a topological insulator
我们研究了由于Rashba自旋轨道相互作用而不具有轴向自旋对称性的二维拓扑绝缘体的螺旋边缘态。缺乏轴向自旋对称性可以导致所谓的通用螺旋边缘状态，其具有能量依赖的自旋取向。这开启了非弹性后向散射的可能性，从而非量子化的传输。在这里，我们发现解析的新的色散关系和能量依赖的自旋取向的一般螺旋边缘状态中存在的Rashba自旋轨道耦合内的Bernevig-Hughes-Zhang模型，为一个单一的孤立的边缘和有限宽度的带。在单边的情况下，我们分析量化的自旋取向，这原来是一个现实的碲化汞量子阱弱的能量依赖。然而，有限的尺寸效应结合Rashba自旋轨道耦合的结果在两个避免交叉的能量色散，其中的边缘状态的自旋取向变化是非常显着增加的现实参数。最后，我们的分析结果被发现比较好的数值紧束缚正则化的模型。
2016-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Rashba splitting on RKKY interaction in topological insulator thin films
本文研究了在有限和零化学势下Rashba分裂对TI薄膜中RKKY相互作用的影响。我们发现，包括TI薄膜在内的Rashba材料的自旋磁化率强烈依赖于距离矢量的方向。此外，我们发现另一项的非对角项的自旋磁化率张量，这与众所周知的DM-类项是对称的。我们展示了如何通过使用垂直于表面平面施加的电场和通过小的化学掺杂来调节RKKY相互作用，从而大幅提高RKKY项。我们已经提出了我们的结果为两种不同的情况下，即表面间配对的磁性杂质，以及内表面之一。这两种情况下的行为是完全不同的，我们通过将每个表面的态密度映射到带色散上来描述。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-valley-coupled quantum spin Hall insulator with topological Rashba-splitting edge states in Janus monolayer $\mathrm{CSb_{1.5}Bi_{1.5}}$
利用拓扑绝缘相实现自旋极化态和谷极化态的结合，对于促进拓扑物理、自旋电子学和谷电子学的奇妙结合具有重要意义。本文在Janus单层$\mathrm{CSb_{1.5}Bi_{1.5}}$中预测了自旋谷耦合量子自旋霍尔绝缘体（svc-QSHI）的动态、机械和热稳定性。不等价的谷具有相反的Berry曲率和自旋矩，这可以产生自旋谷霍尔效应。在布里渊区中心，由于缺少水平镜像对称性，可以观察到Rashba型自旋分裂。此外，单层$\mathrm{CSb_{1.5}Bi_{1.5}}$显示出独特的Rashba分裂边缘状态。在广义梯度近似（GGA）水平下，谷点处的能带隙和自旋分裂都大于室温下的热能（25 meV），这对于室温下的器件应用是非常重要的。证明了自旋谷耦合和非平凡量子自旋霍尔（QSH）态是鲁棒的双轴应变。我们的工作为实现拓扑物理、自旋电子学和谷电子学的集成提供了一个新的平台。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Charge-Spin Conversion and Magnetization Switching though Rashba Effect at Topological Insulator/Ag Interface
利用自旋矩铁磁共振技术在三维拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3和Ag双层膜中观察到了有效的电荷-自旋转换. Bi 2Se 3/Ag/CoFeB异质结构中的自旋轨道扭矩比随着Ag厚度增加到约2nm而显示出显著增强，并且对于5 nm的Ag达到0.5的值，其在室温下比Bi 2Se 3/CoFeB的自旋轨道扭矩比高约3倍。结果表明，Bi 2Se 3/Ag的界面效应超过了Bi 2Se 3层的拓扑表面态（TSS），并在Bi 2Se 3/Ag/CoFeB系统的电荷-自旋转换中起主导作用.基于第一性原理计算，我们将我们的观察归因于大的Rashba分裂带包裹TSS带，并具有相同的净自旋极化方向的TSS的Bi 2 Se 3。随后，我们第一次证明了在5.8 × 10^5 A/cm 2的低电流密度下Bi 2Se 3/Ag/Py中的Rashba诱导磁化翻转。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Seebeck effect across the field-induced metal-insulator transition of InAs
轻掺杂的III-V族半导体InAs是一种稀金属，在施加适度的磁场时，其可以被推到其极端量子极限之外。在这种情况下，由磁场触发的Mott-Anderson金属-绝缘体转变导致载流子浓度的耗尽超过一个数量级。在这里，我们表明，这种转变是伴随着一个200倍的塞贝克系数的增强，它变得高达11.3 mV. K $^{-1}\approx 130\frac{k_B}{e}$在T= 8 K和B= 29 T。我们发现，这个信号的大小取决于样品的尺寸，并得出结论，它是由声子阻力，导致声子（这几乎是弹道）和电子（这几乎是本地化的绝缘状态）的散射时间之间的巨大差异。我们的研究结果揭示了一条路径，以区分可能的来源，在其他低密度系统的大热电响应推到量子极限之外。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
InAs on Insulator: A New Platform for Cryogenic Hybrid Superconducting Electronics
本文提出 InAsOI 低温超导电子学平台，利用 InAlAs 绝缘缓冲层与 Al/InAs Josephson 结实现高电流密度、典型磁场干涉图样和良好栅控潜力。
2025-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Co-ordination between Rashba spin-orbital interaction and space charge effect and enhanced spin injection into semiconductors
研究了铁磁-绝缘体/半导体/绝缘体-铁磁结中Rashba自旋-轨道相互作用和空间电荷对自旋电流的影响，其中半导体中的掺杂、能带结构和电荷屏蔽对自旋电流有很大影响.在扩散区，若隧道势垒的电阻与半导体电阻相当，则在Hartree近似下，通过非平衡输运过程中Rashba效应和屏蔽库仑相互作用的协调，在适当的掺杂下，该结的磁电阻可大大增强.
2003-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage controlled spin precession in InAs quantum wells
在这项工作中，我们研究自旋扩散InAs量子阱与Rashba自旋轨道耦合调制的栅极电压。在不同温度下的自旋扩散的栅电压依赖性进行了研究，明确包括所有的散射。我们的结果部分支持了Koo { \it et al.} [Science { \bf 325}，1515（2009）]。我们还表明，在这样的系统中的散射起着重要的作用，自旋扩散。
2010-12-01 cond-mat.mes-hall
Transport through a band insulator with Rashba spin-orbit coupling: metal-insulator transition and spin-filtering effects
本文计算了一维带绝缘体在磁场和Rashba自旋轨道耦合作用下的电流-电压特性。没有自旋轨道耦合，我们发现一个完整的自旋过滤效应，这意味着电输运发生在一个自旋通道。对于一个大的磁场关闭的带隙，我们表明，自旋轨道耦合导致从金属到绝缘行为的转变。研究了电流中不同自旋分量随输运通道长度的振荡。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall
Effect of Rashba spin-orbit coupling on topological phases in monolayer ZnIn2Te4
以单层ZnIn2Te4为案例，研究了内禀与Rashba自旋轨道耦合的竞争，确定了Rashba自旋劈裂与量子自旋霍尔相共存的条件，为设计增强自旋电子学能力的拓扑绝缘体提供指导。
2025-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Fractional Topological Insulators in Coupled Rashba Layers
我们提出了一个三维拓扑绝缘体模型，该模型由弱耦合的电子-和空穴-气体层组成，Rashba自旋-轨道相互作用沿给定的轴堆叠。我们发现，在强电子-电子相互作用的存在下，系统实现了分数强拓扑绝缘体，其中的旋转对称性和凝聚能参数仍然允许我们把问题作为准一维玻色子化技术。我们还表明，如果Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用项同样强，通过掺杂磁性杂质的系统，可以把它带入外尔半金属相。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall
From Coupled Rashba Electron and Hole Gas Layers to 3D Topological Insulators
我们引入了一个具有Rashba自旋轨道相互作用的堆叠的二维电子和空穴气体层的系统，并表明层之间的隧道耦合诱导了强的三维（3D）拓扑绝缘体相。在每个二维散装边界，我们发现由一个单一的各向异性狄拉克锥，我们通过分析和数值计算表明，频谱。我们的设置有一个单元格组成的四个隧道耦合Rashba层，并提出了一个合成的强大的三维拓扑绝缘体，并区分其相当高的实验可行性。
2015-11-05 cond-mat.mes-hall
Josephson Field Effect Transistors with InAs on Insulator and High Permittivity Gate Dielectrics
本文比较 HfO2 与 Al2O3 高 k 栅介质的 InAsOI JoFET，证明 HfO2 因更高介电常数而具有更强调控能力，并揭示边缘峰值超流分布。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Voltage control of the quantum scattering time in InAs/GaSb/InAs trilayer quantum wells
研究了基于InAs/GaSb/InAs三层量子阱结构的拓扑绝缘体中量子散射时间随栅电压训练的演化规律。根据在栅极电压扫描周期期间施加的最小栅极电压，量子散射时间可以从0.08 ps改善50%到0.12 ps，尽管输运散射时间在1.0 ps附近相当恒定。量子散射时间与输运散射时间的比率与载流子密度成线性比例，并且在10至30之间变化，表明库仑散射是主要的散射机制。我们的研究结果可能有助于改善剩余体电导率问题，并有助于观察基于InAs/GaSb量子阱异质结构的拓扑绝缘体中的螺旋边缘沟道，即使是宏观器件。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit interaction in InAs/GaSb heterostructures quantified by weak antilocalization
研究了InAs/ GaSb和InAs量子阱中的自旋轨道相互作用（SOI）。我们表明，通过温度和栅极相关的磁输运测量弱反局域化，占主导地位的自旋轨道弛豫机制在我们的低迁移率异质结构是Elliott-Yafet，而不是Dyakonov-Perel的形式的Rashba或Dresselhaus SOI如前所述。我们比较我们的研究结果与最近的工作，这种材料系统，并表明SOI长度位于相同的范围内。SOI的长度可以使用静电门控制，为开发自旋电子学应用开辟了前景。
2017-03-02 cond-mat.mes-hall
Disorder effects in InAs/GaSb topological insulator candidates
本文报道了InAs/GaSb量子阱中无序效应对体态的影响。作为无序源，我们认为界面粗糙度和故意掺杂提供的施主/受主。我们使用一个$\bm{k}\cdot\bm{p}$的方法结合数值对角化的无序哈密顿得到一个完整的洞察无序的本征能量和本征函数的电子系统。虽然界面粗糙度稍微扰动的载流子运动，我们表明，掺杂剂强烈绑定和本地化的结构体状态。此外，这两种类型的散射体加强了结构中空穴和电子之间的本征杂化。
2019-07-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
An apparent metal insulator transition in high mobility 2D InAs heterostructures
我们报告的第一个实验观察到的一个明显的金属绝缘体过渡的2D电子气限制在InAs量子阱。在高密度下，我们发现载流子迁移率受到背景带电杂质的限制，电阻率的温度依赖性显示出金属行为，电阻率随着温度的升高而增加。在低密度下，我们发现绝缘行为低于$n_{c} = 5 \times 10^{10}$ cm $^{-2}$的临界密度，电阻率随温度的升高而降低。我们分析了这个过渡使用渗滤模型所产生的随机背景带电杂质的筛选失败。我们还研究了渗透过渡实验通过引入远程电离杂质在表面。在冷却过程中使用偏置，我们修改屏蔽电荷在表面强烈影响的临界密度。我们的研究表明，在我们的系统中，从金属相到绝缘相的转变是由于渗流转变。
2014-09-16 cond-mat.mes-hall
Spin-polarization control driven by a Rashba-type effect breaking the mirror symmetry in two-dimensional dual topological insulators
三维拓扑绝缘体的时间反转（TR）和镜像对称保护最近预测和观察。具有这种性质的二维材料及其在器件应用中的潜力还很少被探索。我们发现，在这些系统中，边缘态的自旋极化可以通过外加电场打破镜像对称来控制。这种对称性要求自旋极化垂直于镜面，因此，电场诱导平行于镜面的自旋极化分量。由于这个字段保留TR拓扑保护，我们提出了一个晶体管模型使用的自旋方向的保护边缘状态作为开关。为了说明所提出的现象的一般性，我们考虑由平行和垂直于结构的镜面保护的化合物，例如，Na $_3$ Bi和半官能化（HF）六方化合物。为此，我们首先构建了Na $_3$ Bi化合物的紧束缚有效模型，并预测HF蜂窝晶格材料也是双拓扑绝缘体。
2019-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Extremely weak sub-kelvin electron-phonon coupling in InAs On Insulator
提出一种名为 InAsOI 的混合超导体-半导体平台，其电子-声子耦合常数比典型金属结构小达两个数量级，是亚开尔文温度下量热器件的理想候选者。
2024-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Circular photogalvanic effect induced by near-infrared radiation in InAs quantum wires patterned quasi two-dimensional electron system
在这项工作中，我们研究了InAs/InAlAs量子线（QWRs）超晶格的光学激发结构与近红外辐射。通过改变室温下辐射的螺旋度，我们观察到了与结构的$C_{2v}$对称性相关的圆形光电流效应，这可能是由于在QWRs图案附近形成了准二维系统。Rashba项和Dresselhaus项的比值显示了准二维结构中自旋-轨道相互作用随QWR层沉积厚度的演化。
2011-04-22 cond-mat.mes-hall
Weak localization and spin splitting in inversion layers on p-type InAs
本文研究了p型InAs单晶反型层中准二维电子系统的磁导率。在低磁场中，观察到明显的弱局域化和反局域化特征。他们几乎完美地描述了Iordanskii，Lyanda-Geller和Pikus的理论。这使我们能够确定自旋分裂和作为电子密度的函数的基态电子子带的Rashba参数。
2004-12-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Coexistence of Rashba and Dirac dispersions on the surface of centrosymmetric topological insulator decorated with transition metals
针对中心对称拓扑绝缘体表面纯Rashba与Dirac费米子无法共存的问题，以压缩应变下的PbSe(111)为研究对象，揭示非均匀体系中二者空间分离共存的机制，计算结果与实验定性吻合。
2025-05-16 cond-mat.mes-hall
Large unidirectional spin Hall and Rashba-Edelstein magnetoresistance in topological insulator/magnetic insulator heterostructures
由于其独特的对称性，单向自旋霍尔和Rashba-Edelstein磁阻（USRMR）是非常重要的基本和实际的利益，特别是在读取磁化状态的两端自旋轨道转矩开关存储器和逻辑器件的上下文中。最近的研究表明，拓扑绝缘体可以提高USRMR幅度。然而，迄今为止在此上下文中研究的拓扑绝缘体器件配置，即铁磁金属/拓扑绝缘体双层和磁性掺杂的拓扑绝缘体，分别受到金属层的电流分流和低居里温度的影响。在这里，我们报告了一种新的材料类别-磁性绝缘体/拓扑绝缘体双层异质结构中的大USRMR。这样的结构表现出USRMR是大约一个数量级大于迄今为止在全金属Ta/Co双层中报道的最高值。我们还演示了电流诱导的磁化切换辅助的奥斯特场，和电读出的USRMR，作为一个原型存储器设备。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
Unconventional spin texture in a non-centrosymmetric quantum spin Hall insulator
我们提出，同时存在的Rashba和带反转可以导致一个Rashba的自旋分裂形成的两个带具有相同的面内螺旋自旋织构。由于这种非常规的自旋织构，在边缘和体电导通道中禁止背散射。我们提出了一个新的非中心对称蜂窝晶格量子自旋霍尔（QSH）绝缘体家庭形成的IV，V，和VII元素与此属性。由Bi，Pb和I原子形成的系统是机械稳定的，并且具有60 meV的大的Rashba自旋分裂和0.14 eV的大的非平凡带隙。由于边缘和体态受到TR对称性的保护，与大多数掺杂的QSH绝缘体中发生的情况相反，体态不会对电子输运中的背散射做出贡献，从而允许构建具有较少能量损失的自旋电子器件。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable spin-orbit interaction in an InAs nanosheet
我们报道了在双栅场效应器件中外延生长的独立InAs纳米片的自旋轨道相互作用（SOI）的实验研究。栅极传输特性测量表明，在纳米片和跨纳米片的电势差的载流子密度的独立调谐可以有效地实现与使用的双栅极。通过低温下的磁导测量研究了InAs纳米片的量子输运特性。结果表明，电子输运在纳米片可以从弱反定域的弱本地化，然后回到弱反定域制度与施加在双栅极上的电压，而不改变载流子密度。在恒定的载流子密度下从磁导测量中提取的自旋轨道长度表现出峰值，在该峰值处，Rashba型的SOI被抑制，并且可以揭示由于在纳米片中存在Dresselhaus型的SOI而导致的自旋弛豫。在实验条件下对该器件进行了能带图模拟，并根据模拟结果讨论了对实验观察的物理见解。
2022-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering quantum spin Hall insulators by strained-layer heterostructures
量子自旋霍尔绝缘体（quantum spin Hall insulators，QSHIs），又称二维拓扑绝缘体，是一种非传统的量子态，具有绝缘体和导电边缘，起源于非平凡的反向能带结构，并被提议作为探索自旋电子学应用和与自旋螺旋边缘模式相关的奇异准粒子的平台。尽管有各种材料的理论建议，但是，到目前为止，QSHIs的实验演示仅限于两个系统-HgTe/CdTe和InAs/GaSb-这两个系统都是晶格匹配的半导体异质结构。在这里，我们报告的传输测量在另一个实现的带反转异质结构作为QSHI候选-InAs/In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ Sb与晶格失配。研究表明，In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ Sb层中的压应变增强了能带重叠和能隙。因此，高体电阻率，两个数量级高于InAs/GaSb，得到深的带反转制度。应变还增强了体Rashba自旋轨道分裂，导致一种不寻常的情况下，费米能级只穿过一个自旋分支的电子和类孔带在一个很宽的密度范围。这些特性使该系统成为一个有前途的平台，强大的QSHIs具有独特的自旋特性，并证明应变是一个重要的成分，调整自旋-轨道相互作用。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large anisotropy of spin-orbit interaction in a single InAs self-assembled quantum dot
研究了单个无帽InAs自组装量子点（SAQD）中自旋轨道相互作用（SOI）的各向异性。SOI能量由具有相反自旋的基态和激发态之间的反交叉或SOI诱导的杂化来评估。SOI能量的磁角依赖性落在方位角旋转的绝对余弦函数上，倾斜旋转的类余弦函数上。SOI能量甚至在特定的旋转下被淬灭。这些角度依赖性比较以及计算Rashba SOI在一个二维的谐波势。
2009-12-16 cond-mat.mes-hall
An all electron topological insulator in InAs double wells
我们证明了具有面内调制周期势和阱间自旋轨道相互作用的普通III-V族半导体双阱中的电子是可调的拓扑绝缘体（TI）。这里的基本TI成分，即，带反转和开放的整体的光谱中的间隙出现，分别从（i）的双阱奇偶态分裂$Δ_{SAS}$连同超晶格势和（ii）带间Rashba自旋轨道耦合$η$的综合效果。我们证实了我们的精确对角化的分析近自由电子的描述，使我们能够得到一个有效的Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型的结果。有趣的是，门可调$Δ_{SAS}$驱动拓扑相变具有不连续的陈数在$Δ_{SAS}\sim 5.4$ meV。最后，我们明确地验证了散装边缘对应，考虑一个带配置，并确定不仅在非拓扑和拓扑阶段的散装带，但也边缘状态和他们的Dirac-like频谱的拓扑阶段。边缘的电子密度在衰减到体块中时表现出特殊的空间振荡。为了具体起见，我们提出了我们的结果与现实的参数InAs为基础的井。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Dirac-Rashba fermions and quantum valley Hall insulators in graphene-based 2D heterostructures
本研究通过第一性原理和有效低能模型，在石墨烯/TMD异质结构中实现Dirac-Rashba费米子与量子谷霍尔效应，为二维异质结构的新奇物性探索提供基础。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba and Dresselhaus Spin-Splittings in Semiconductor Quantum Wells Measured by Spin Photocurrents
利用太赫兹辐射引起的自旋电流效应和圆形光电流效应，研究了（001）生长GaAs和InAs基二维电子系统中Rashba带和Dresselhaus带自旋分裂的相对强度.我们观察到，将$δ$掺杂平面从量子阱的一侧移到另一侧，导致由Rashba自旋分裂引起的光电流的符号发生变化，而Dresselhaus项诱导的光电流的符号保持不变。这些测量为技术人员提供了必要的反馈，帮助他们寻找具有相等Rashba和Dresselhaus自旋分裂的结构或具有零Rashba常数的完美对称结构。
2006-10-02 cond-mat.mes-hall
Topological phases in gated bilayer graphene: Effects of Rashba spin-orbit coupling and exchange field
系统研究了Rashba自旋轨道耦合、层间电势差和交换场对双层石墨烯拓扑性质的影响。在只有Rashba自旋-轨道耦合和层间电势差的存在下，由于面外反转对称性的破坏而导致的带隙开放提供了通过改变外部栅极电压来实现可调谐拓扑相变的新可能性。在$AB$ -堆叠双层石墨烯中发现了二维$Z_2$拓扑绝缘体相和量子谷Hall相，并得到了它们在Dirac点附近的有效低能哈密顿量.对于$AA$堆叠，我们没有发现任何拓扑绝缘体相存在的大Rashba自旋轨道耦合。当交换场也打开时，双层系统表现出丰富多样的拓扑相，包括量子反常霍尔相，我们得到的相图作为Rashba自旋轨道耦合，层间电势差，和交换场的函数。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Out-of-plane spin polarization of edge currents in Chern insulator with Rashba spin-orbit interaction
研究了在Haldane-Rashba相互作用下蜂窝晶格中边缘电流的非零Chern数和面外自旋极化的变化。这种相互作用打破了时间反演对称性，由于在站点I和II原子的电流回路造成的Haldom相位，也占Rashba型自旋轨道相互作用。Rashba自旋-轨道相互作用增加了Dirac点的数目，并且通过调节非零Haldron相位的在位势可以产生带接触现象。利用Pontryagin缠绕数和数值Berry曲率方法，我们发现在正和负Haldle相位下，Chern数模式分别为$\{+2, -1, 0\}$和$\{-2, +1, 0\}$.非零的陈氏数称为陈氏绝缘相。我们发现，在两个的Halfonite相和现场电位的变化导致的位置-I和位置-II原子的体自旋极化的取向的变化。有趣的是，在一个曲折的边缘，这自然有一个外边缘和站点-II原子在相对的外边缘，边缘状态的自旋极化近似服从散装自旋极化的性质，无论陈数的变化。此外，即使当陈数从$+2$变为$-1$（或从$-2$变为$+1$）时，通过调整在位势的强度，边缘态的自旋极化的符号仍然存在。Haldane-Rashba系统中自旋极化的这种近似体-边对应在自旋电子学中将发挥重要作用，因为它使我们能够控制单个陈氏绝缘相中自旋极化的取向。
2016-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning of the Gap in a Laughlin-Bychkov-Rashba Incompressible Liquid
本文研究了Bychkov-Rashba自旋轨道相互作用对不可压缩Laughlin态的影响。我们发现，实验获得的自旋-轨道耦合强度的值可以诱导高达25%的准粒子准空穴间隙Eg在低磁场InAs的增加，从而增加了液体状态的稳定性。SOI调制的Eg增强对于填充因子1/5和1/7也是显著的，在这些填充因子中，Eg状态通常是弱的。这提出了有趣的可能性调谐，通过SO耦合强度，液体到固体的过渡到低得多的密度。
2004-11-19 cond-mat.mes-hall
The intrinsic inter-band optical conductivity of a C$_{2v}$ symmetric topological insulator
在这项工作中，我们分析研究的C $_{2v}$对称拓扑绝缘体的纵向光学电导率。在$ T = 0 $的电导率表达式推导出使用Kubo公式，并表示为表征低能哈密顿量的Dresselhaus和Rashba参数的比率的函数。我们发现，当Dresselhaus和Rashba参数强度相等时，纵向带间电导消失，也称为持续自旋螺旋态。计算扩展到获得的光学电导率的频率依赖的实部和虚部的拓扑近藤绝缘体SmB $_{6}$表现出C $_{2v}$对称和各向异性狄拉克锥托管拓扑状态的表面布里渊区上的$ \bar{X} $点。
2017-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between Rashba interaction and electromagnetic field in the edge states of a 2D topological insulator
用非微扰方法研究了Rashba相互作用和电磁场对二维拓扑绝缘体边缘态的影响。我们表明，电子动力学是相当于一个问题的无质量狄拉克费米子传播的非均匀速度，提高了Rashba配置文件相对于裸费米值$v_F$。尽管电磁场诱导的非弹性和时间反演破裂过程，没有反向散射发生没有相互作用。的光激发电子密度明确获得的电场和Rashba相互作用的条款，并示出满足广义手征异常方程。本文详细分析了高斯电磁脉冲的情况。当光激发发生在远离Rashba区域时，后者有效地充当“超光速门”，将光激发波包推到由$v_F$确定的光锥之外。相反，对于与Rashba区域重叠的电脉冲，出现的波包以依赖于重叠面积的方式被压缩。讨论了自旋内和自旋间密度耦合的电子-电子相互作用效应。结果表明，Rashba相互作用，通常被认为是一个不必要的无序效应，可以利用定制的形状和光激发的自旋极化波包的传播时间。
2017-02-24 cond-mat.mes-hall
Interface disorder as a cause for kinetic Rashba-Edelstein effect and interface Spin-Hall effect at the metal-insulator boundary
本文提出界面无序在金属-绝缘体边界引发动力学Rashba-Edelstein效应和界面自旋霍尔效应，这两种现象可在中等厚度器件中主导自旋密度与自旋流。
2023-09-07 cond-mat.mes-hall
Reversible Modification of Rashba States in Topological Insulators at Room Temperature by Edge Functionalization
The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Kyung Hee University（庆熙大学）
通过边缘功能化在室温下实现拓扑绝缘体中Rashba态的可逆调控
2025-07-09 cond-mat.mes-hall
Electrical tuning of helical edge states in topological multilayers
在拓扑绝缘体中，GaSb/InAs量子阱呈现出支持量子自旋霍尔绝缘体相的能带的断裂间隙排列，并且形成了在寻找奇异物质状态中的重要构建块。这样的结构允许带隙反转，电子和空穴被限制在相邻层中，为调整相应的拓扑性质提供了肥沃的土壤。利用全三维8带${\bf k}\cdot{\bf p}$方法研究了沿生长方向施加电场对GaSb/InAs/GaSb和InAs/GaSb/InAs多层膜的反转能带结构和螺旋边态的影响.通过调节电场模量，我们诱导的导带和价带的能级的变化，导致在量子自旋霍尔绝缘体相的螺旋边缘状态主要局限在GaSb层。特别是，我们发现，InAs/GaSb/InAs有一个大的杂化间隙约$12\,\textrm{meV}$，因此，有希望观察到无质量的狄拉克费米子与一个大的费米速度。我们的GaSb/InAs多层膜的全面表征创建了一个基础平台，在此基础上可以对比III-V异质结构的进一步优化。
2019-07-22 cond-mat.mes-hall
Improved effective equation for the Rashba spin-orbit coupling in semiconductor nanowires
半导体Rashba纳米线是准一维系统，其具有由于外部电场引起的反转对称性破缺而产生的大的自旋轨道（SO）耦合。有参数化的多波段模型，可以准确地描述这种效果。然而，简化的单带模型是非常可取的，以研究最近的实验兴趣的几何形状，因为它们可以允许将低维和纳米线静电环境的影响，以降低计算成本。通常使用的导带近似，有效的散装材料，大大低估了SO耦合在锌晶体结构和高估它的纤锌矿的有限横截面导线时，限制效应发挥了重要作用。在这里，我们证明了一个有效的方程的线性Rashba SO耦合的半导体导带可以重现更复杂的八带k $\cdot$ p模型计算的行为。这是通过调整取决于纳米线晶体结构及其化学组成的单个有效参数来实现的。我们进一步比较我们的结果提取的磁导测量在几个实验中的InAs和InSb纳米线的Rashba耦合，发现极好的协议。这种方法可能与Rashba耦合已知发挥主要作用的系统相关，例如自旋电子器件或Majorana纳米线。
2020-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Rashba semiconductors and inversion-asymmetric topological insulators in monolayer Janus MAA'ZxZ'(4-x) family
本文通过第一性原理系统研究135种单层Janus MAA'ZxZ'(4-x)材料，发现26种Rashba半导体及多种反演不对称拓扑绝缘体，揭示了Rashba劈裂、能带反转与自旋织构的调控规律，为非线性光电子学提供了候选材料。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
