Rashba-like spin splitting along three momentum directions in trigonal layered PtBi2
自旋轨道耦合（SOC）以其丰富的物理现象和在自旋电子器件中的应用前景而受到人们的广泛关注。具有反转对称性破缺的系统中的Rashba型SOC对于自旋电子学应用特别有吸引力，因为它允许通过外部电场灵活地操纵自旋电流。在这里，我们报告发现一个巨大的各向异性Rashba的自旋分裂沿三个动量方向（3D Rashba的自旋分裂）与螺旋自旋极化周围的M点的布里渊区的三角层状PtBi 2。由于其反转不对称性和M点处的对称性降低，Rashba型和Dresselhaus型SOC协同产生PtBi 2中α ~ 4.36 eVA的3D自旋分裂。3D Rashba自旋分裂的实验实现不仅具有根本利益，而且为未来探索具有前所未有的自旋电子学应用功能的新型材料铺平了道路。
2019-10-28 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
Trigonal warping induced terraced spin texture and nearly perfect spin polarization in graphene with Rashba effect
自旋极化的电可调性一直是自旋电子学的焦点。在这里，我们报告的三角翘曲（TW）的效果，连同自旋轨道耦合（SOC），可以导致两个不同的磁电效应在低维系统。以RashbaSOC石墨烯为例，研究了系统的电子性质和自旋分辨散射。结果表明，TW效应在低能带产生了阶梯状的自旋织构，并在散射过程中产生了显著的自旋极化，从而有效地控制了自旋极化.我们的工作不仅揭示了SOC，但TW效应是重要的低维自旋电子学。
2017-10-24 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Challenges and Opportunities in Searching for Rashba-Dresselhaus Materials for Efficient Spin-Charge Interconversion at Room Temperature
本文针对自旋电子逻辑器件所需的室温高效自旋-电荷转换需求，分析了基于Rashba自旋-动量锁定的Edelstein效应的研究现状，围绕关键材料特性探讨了Rashba-Dresselhaus材料探索的挑战与机遇。
2024-01-27 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
Direct observation of local Rashba spin polarization and spin-layer locking in centrosymmetric monolayer PtSe$_2$
普遍接受的观点是，自旋极化是由全局晶体空间群的不对称性引起的，这将自旋电子学[1]材料的研究限制在非中心对称材料上。最近有人提出，自旋极化从根本上起源于局部原子位置不对称性[2]，因此中心对称材料可能表现出以前被忽视的自旋极化。本文利用自旋和角度分辨光电子能谱（spin-ARPES）研究了中心对称单层PtSe $_2$薄膜中局域Rashba效应（R-2）诱导的螺旋自旋织构。第一性原理计算和有效的解析模型支持自旋层锁定的图景：与传统Rashba效应（R-1）中的自旋分裂相反，由R-2诱导的相反自旋极化在能量上是简并的，但在上下Se层中是空间分离的。这些结果不仅丰富了我们对自旋极化物理的理解，而且可能在电调谐自旋电子学中找到应用。
2016-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Promises and technological prospects of two-dimensional Rashba materials
本文综述了二维Rashba材料的最新进展，探讨了Rashba效应在材料科学中的多样表现与挑战，旨在弥合基础研究与实际技术应用之间的差距，并指出了未来的发展方向。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Switching Rashba spin-splitting by reversing electric-field direction
Rashba自旋分裂的控制对于纳米自旋电子技术的发展至关重要。在这里，提出了Rashba自旋分裂可以通过反转电场方向来打开和关闭。通过第一性原理计算，我们的建议是说明了一个具体的例子Janus单层RbKNaBi。所设计的RbKNaBi具有动力学、热学和力学稳定性，是一种在费米能级附近具有Rashba自旋分裂的大能隙量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）。由于底部和顶部原子之间的电负性差异非常小，因此预测了小的内建电场，这是通过实验上可用的电场强度来切换Rashba自旋分裂的关键。由于平面外结构的不对称性，Janus单层在施加相同大小但不同方向的外电场$E$（$z$或$-z$）时具有独特的行为。结果表明，正的$E$使Rashba能量（$E_R$）和Rashba常数（$α_R$）增加，而负的$E$则抑制Rashba分裂消失，然后又出现.在一定的$E$区域（0.15 $\mathrm{V/Å}$至0.25 $\mathrm{V/Å}$）中，仅通过反转电场方向就可以实现切换Rashba自旋分裂。此外，还预测了压电应变系数$d_{11}$和$d_{31}$（5.52 pm/V和-0.41 pm/V），其值高于或高于许多二维材料的值。通过压电效应，该应变还可以用于调节RbKNaBi的Rashba自旋分裂。此外，还提出了一种可能的自旋电子器件来实现自旋电子开关的功能。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Temperature- dependence of anomalous Hall conductivity in Rashba-type ferromagnets
Rashba模型的适用性和有用性已通过自旋电子学领域的最新观察得到扩展，例如铁磁（FM）金属和非磁性（NM）金属之间结界面处的自旋轨道扭矩以及垂直异常磁电阻（AMR）异质结构（例如FI/NM或FM/NI（I表示绝缘体））。特别是，垂直AMR效应的观察激发了人们对界面处Rashba型自旋轨道相互作用（SOI）的进一步兴趣。因此，交换分裂（EXS）的Rashba模型被认为不仅是一个有效的物理模型的理解，但也反映了目前的自旋电子器件中的实际双层系统。在本工作中，我们首先研究了Rashba型铁磁体的反常霍尔电导（AHC）的温度依赖性，考虑自旋涨落的影响内的无序局域矩（DLM）计划。我们观察到的最显著的特征是，本征AHC随着温度的升高而增加。这可以从自旋手征的角度来理解，这表明当SOI远小于EXS时，AHC随着EXS的减小而增加。费米表面项的非本征部分也随着温度的升高而增加，并且具有较大的贡献，与本征部分的贡献相当。虽然，这样的行为还没有被实验观察到，我们认为，在这项工作中发现的物理图像可能潜伏在一个反常的霍尔效应在Rashbe型铁磁体。
2017-10-03 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
Rashba and Dresselhaus effects in doped methylammonium lead halide perovskite MAPbI$_3$
无机-有机卤化铅钙钛矿，特别是甲基铵卤化铅（MAPbI $_3$）钙钛矿，被认为是用于光电子学和自旋电子学的有前途的材料。但铅的毒性及在空气和潮湿环境下的不稳定性限制了其实际应用。因此，必须通过替代适当的替代品来降低铅含量。在这里，我们在立方MAPbI $_3$中取代Sn和Ge，并通过采用最先进的基于第一原理的方法来比较混合钙钛矿的各种性质，即，半局域和混合泛函（HSE 06）的密度泛函理论（DFT）和结合自旋轨道耦合（SOC）的广义梯度近似（PBE）。我们主要研究了Rashba-Dresselhaus（RD）效应，这种效应是由于两种主要的机制破坏了反转对称性，即，静态和动态，以及重元素的存在下，有助于显着的SOC。我们发现不可忽略的自旋分裂效应的导带最低（CBM）和价带最高（VBM）的混合钙钛矿。为了更深入地理解所观察到的自旋分裂，自旋织构进行了分析，并计算Rashba系数。我们发现，Dresselhaus效应开始发挥作用，在取代的杂交除了通常的Rashba效应中观察到的原始化合物。我们还观察到，Rashba自旋分裂的强度可以在单轴应变（$\pm5\%$）的应用上大幅调整。此外，我们注意到，一些杂交种是机械稳定和延展性。因此，这些混合钙钛矿可以证明是有效的钙钛矿为基础的自旋电子应用。
2022-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Topological surface state under graphene for two-dimensional spintronics in air
在存在Rashba型自旋-轨道耦合的情况下，半导体异质结构中的电场可以产生允许无耗散信息传输的自旋电流。最大的Rashba效应发生在金属的电子表面态，但这些不能存在，但在真空条件下。在这里，我们揭示了Ir（111）表面态的巨大Rashba效应（α R ~ 1.5E-10 eVm）。我们证明，它的自旋分裂和自旋极化保持不受影响时，铱覆盖石墨烯。石墨烯保护又足以使自旋分裂表面状态在环境大气中存活。我们讨论了这一结果与证据的拓扑保护的表面状态。
2011-04-17 cond-mat.mes-hall 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
Nanoscale variation of the Rashba energy in BiTeI
本文利用扫描隧道显微镜研究BiTeI表面单原子缺陷周围的Rashba能量纳米尺度变化，并将其与局域电场关联，揭示了原子缺陷对Rashba效应的局域影响及其对纳米自旋电子器件的意义。
2024-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
n-type Rashba Spin Splitting in a Bilayer Inorganic Halide Perovskite with External Electric Field
本文采用第一性原理计算研究了外电场作用下CsPbBr $_3$双层膜的Rashba效应。对于PbBr $_2$封端的双层膜，我们发现只有电子经历EEF下的Rashba分裂，而空穴不。这种n-型Rashba效应可以归因于表面弛豫效应，其反转顶部价带的位置。在1.35 V/nm的EEF下，n型Rashba参数可以单调地调谐到0.88 eV的最大值$Å$，在该最大值处，顶部价带的序列恢复到体样式。在此过程中，p型自旋将不会在这种二维CsPbBr $_3$中存在，这确实暗示了一种制造先进功能自旋电子器件的新方法。
2018-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of Rashba splitting and spin-valley properties in Janus MoGeSiP2As2 and WGeSiP2As2 monolayers
International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Department of Physics and Energy Harvest Storage Center, University of Ulsan（蔚山大学物理与能量收集中心）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）
研究通过原理计算揭示了Janus MoGeSiP2As2和WGeSiP2As2单层中Rashba分裂和谷自旋性质，为自旋电子学和谷电子学提供了新的材料基础。
2022-06-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The Rashba Scale: Emergence of Band Anti-Crossing as a Design Principle for Materials with Large Rashba coefficient
低对称性化合物中自旋-轨道诱导的能带自旋分裂（拉什巴效应）与自旋电子学应用和固体对称性破缺的基本理解有着长期的相关性，但在不同材料中控制其大小的知识很难预测。事实上，具有大Rashba系数的化合物的罕见发现总是被视为惊喜。我们提前理解的“Rashba规模”使用“逆向设计”的方法，从理论上制定相关的设计原则，然后确定化合物，满足it. We的能带反交叉的存在下提供了一个因果关系的设计原则的化合物与大Rashba系数，导致识别通过第一性原理计算的34合理设计的强Rashba化合物。由于拓扑绝缘体必须具有带反交叉，这导致我们建立一个有趣的交叉功能的“拓扑Rashba绝缘体”（TRI），可以提供一个平台，同时控制自旋分裂和自旋极化。
2020-04-08 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-like spin-orbit interaction and spin texture at the KTaO$_\text{3}$ (001) surface from DFT calculations
氧化物异质结构中的类Rashba自旋轨道相互作用在氧化物自旋电子学和自旋轨道电子学中是一个非常受欢迎的特征。KTaO $_3$（KTO）是可用于该目的的最佳衬底之一，这是由于其强的自旋-轨道相互作用和沿（001）方向交替的$+1|-1$带电层。采用密度泛函理论（DFT）中的第一性原理计算，并提出了一个可能的静电模型的电荷转移到KTO板的表面，我们全面分析Rashba的帮助下的三维能带色散，等能轮廓，和投影自旋纹理$-$所有直接从我们的DFT结果$-$在薄绝缘板和导电厚板的KTO自旋轨道相互作用。我们的研究结果揭示了合理强的线性Rashba相互作用，没有签名的Dresselhaus或高阶Rashba相互作用在这里考虑的系统。这里提出的严格的分析可能是至关重要的氧化物自旋电子学的未来发展。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spintronic Quantum Phase Transition in a $Graphene/Pb_{0.24}Sn_{0.76}Te$ Heterostructure with Giant Rashba Spin-Orbit Coupling
本文通过非局域自旋阀测量与 DFT 计算，揭示石墨烯/Pb0.24Sn0.76Te 异质结构中巨型 Rashba 效应导致的自旋-动量锁定及约 40 K 的 Lifshitz 相变。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Mapping of Surface and Bulk Rashba States in Ferroelectric a-GeTe(111) Films
铁电a-GeTe（111）薄膜中的电子带的自旋极化的全面映射已被执行使用的飞行时间动量显微镜配备了成像自旋过滤器，使超过10.000个数据点（体素）的同时测量。一个Rashba型分裂的表面和体带相反的自旋螺旋的内部和外部的Rashba带被发现揭示了一个复杂的自旋织构在费米能量。GeTe内部电场的可切换性为自旋电子器件提供了新的功能。
2015-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Formation of Ideal Rashba States on Layered Semiconductor Surfaces Steered by Strain Engineering
二维电子系统中Rashba态的自旋劈裂为自旋电子学的应用提供了一种很有前途的自旋操纵机制。然而，到目前为止，实验上实现的Rashba状态在相同的能量范围内经常被自旋简并的衬底状态超过，阻碍了它们的实际应用。通过密度泛函理论计算，我们证明了在层状半导体表面β-InSe（0001）上沉积Au单层膜，可以得到自旋分裂较大的“理想”Rashba态，这些Rashba态完全位于衬底的大带隙内。Rashba带的位置可以在很宽的范围内调整相对于基板带边缘的实验可访问的应变。此外，我们的非平衡格林函数输运计算表明，该系统可能会产生长期寻求的强电流调制时，制成的Datta-Das晶体管的设备。类似的系统可以用其他金属氧化物膜和分层半导体衬底来识别，以实现理想的Rashba状态。
2015-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Rashba spin-orbit coupling and its interplay with multiorbital effect and magnetic ordering at oxide interfaces
复杂氧化物异质结构如LaAlO 3/SrTiO 3（LAO/STO）界面是探索新兴的多自由度耦合和相关奇异现象的典范平台。在这项研究中，我们揭示了多轨道和磁有序的影响Rashba自旋轨道耦合（SOC）在LAO/STO（001）界面。基于第一性原理计算，我们发现，由于最低t_2g带的多轨道效应，界面绝缘体-金属跃迁可以对导带边缘附近的Rashba自旋分裂进行实质性的调谐.我们进一步揭示了Rashba SOC和内禀磁性之间的竞争，其中Rashba SOC诱导的自旋极化被界面磁性有序抑制。这些结果加深了我们对钙钛矿氧化物界面处复杂的电子和磁性重构的理解，并揭示了全氧化物基自旋电子器件的氧化物异质结构的工程。
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Orbital-driven Rashba effect in a binary honeycomb monolayer AgTe
拉什巴效应是二维电子系统物理学的基础，也是各种自旋电子现象的基础。有人提出，Rashba型自旋劈裂的形成在微观上起源于Bloch波函数中轨道角动量的存在。在这里，我们提出了详细的实验证据，这种OAM为基础的起源的Rashba效应的角分辨光电子能谱（ARPES）和双光子光电子能谱（2PPE）实验的单层AgTe在Ag（111）。使用定量的低能电子衍射（LEED）分析，我们确定的结构参数和堆叠的蜂窝覆盖层与皮米精度。基于ARPES中的轨道对称性分析和第一性原理计算的支持，我们明确地将AgTe不同能带中Rashba型自旋分裂的存在和不存在与OAM的存在联系起来。
2019-12-11 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
Highly efficient and tuneable spin-to-charge conversion through Rashba coupling at oxide interfaces
自旋-轨道相互作用将电子的运动耦合到它们的自旋。因此，在具有强自旋-轨道耦合的材料中通过电流产生横向自旋电流（自旋霍尔效应，SHE），反之亦然（逆自旋霍尔效应，ISHE）。SHE和ISHE作为电荷-自旋相互转换机制的出现提供了各种新颖的自旋电子学功能和器件，其中一些不需要任何铁磁材料。然而，SHE和ISHE（自旋霍尔角）的相互转换效率是一种体积性质，很少超过百分之十，并没有利用界面和低维效应，否则普遍存在于自旋电子学异质和介观结构。在这里，我们利用一个界面驱动的自旋轨道耦合机制-Rashba效应-在氧化物二维电子系统（2DES）LaAlO 3/SrTiO 3实现自旋电荷转换与前所未有的效率。通过自旋泵，我们注入自旋电流从NiFe膜到氧化物2DES和检测所产生的电荷电流，它可以强烈调制的栅极电压。我们讨论的幅度的影响和它的门依赖性的基础上的电子结构的2DES。
2016-09-21 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
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
Local electronic properties of the graphene-protected giant Rashba-split BiAg$_2$ surface
我们报道了石墨烯与强Rashba分裂BiAg $_2$表面合金之间界面的制备，并通过扫描隧道显微镜/光谱和密度泛函理论计算对其结构和电子性质进行了研究.在评估准粒子干涉图案时，观察到$n$掺杂的石墨烯的$π$带的未扰动线性色散。我们的研究结果还揭示了BiAg $_2$合金的巨大Rashba分裂表面态的完整性质，其在石墨烯的存在下仅表现出适度的向下能量转移。这种效果的解释在密度泛函理论的框架内的界面处的Bi原子的向内松弛和随后的离域的波函数的表面状态。我们的研究结果表明，一个现实的途径，以制备石墨烯保护的巨大拉什巴分裂BiAg $_2$可能的自旋电子应用。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Large Gap Topological Insulators with Large Rashba Spin-Orbit Coupling in Group-IV films
拓扑绝缘体中的Rashba自旋轨道耦合由于其与自旋电子器件密切相关的奇特性质而引起了人们的广泛兴趣。然而，在二维薄膜中很少观察到非平凡拓扑和巨Rashba分裂的共存，这严重限制了它在室温下的潜在应用。在这里，我们提出了一系列的反转不对称IV族薄膜，ABZ 2，其稳定性证实了声子谱计算。电子结构分析表明，除了GeSiF2、SnSiCl2、GeSiCl2和GeSiBr2单层膜在适当的拉伸应变下可以从正常相转变为拓扑相外，它们都是本征二维TI，体隙高达0.74 eV.另一个引人注目的特征是巨大的Rashba自旋分裂，其幅度达到0.15 eV，这是2D电影中报道的最大值。这些结果提供了一个平台，以探索2D TI的室温器件应用。
2017-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Undulated 2D materials as a platform for large Rashba spin-splitting and persistent spin-helix states
本文提出利用二维材料的特定起伏形貌，通过弯曲诱导的非对称杂化实现大单向Rashba自旋轨道耦合，在弯曲MoTe₂中获得约0.16 eV自旋劈裂和约1 nm自旋进动长度，为自旋电子学与量子计算提供新平台。
2024-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay between exchange split Dirac and Rashba-type surface states in MnBi$_2$Te$_4$/BiTeI interface
采用从头计算方法，研究了由反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$和极性半导体三层结构BiTeI组成的BiTeI/MnBi 2 Te 4异质结界面的电子结构.我们发现，在不同类型的基板和覆盖层之间的接触的电子特性的显着差异。Te-Te界面的情况形成了衬底的自然膨胀，当Dirac锥态主要位于极性覆盖层区域并发生轻微的交换分裂时，Te-I接触是衬底Dirac锥和极性三层的Rashba型态贡献的四带态的来源。由于磁邻近，该态的Kramers简并对被解除，在输运区产生霍尔响应。我们相信，我们的研究结果提供了新的机会，构建新型的自旋电子器件。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Persistent spin textures in halide perovskites induced by uniaxial stress
持久的自旋织构对于自旋电子学中的应用是高度期望的，因为它们可以允许长的载流子自旋寿命。然而，它们也是罕见的，因为只有四个点群可以拥有这样的纹理，即使对于这四个群，持久自旋纹理的出现也需要耦合参数之间的微妙平衡，这些参数控制自旋-动量相互作用的强度。我们使用第一性原理密度泛函模拟来预测通过单轴应力的应用实现这些理想的自旋纹理的可能性。杂化有机-无机钙钛矿MPSnBr $_3$（MP = CH $_3$ PH $_3$）是一种铁电半导体，其在其导带最小值附近表现出持久的自旋织构，并且在其价带最大值附近主要表现出Rashba型。施加单轴应力导致价带自旋织构的逐渐演变，从主要的Rashba型持久的拉伸载荷下和纯Rashba或持久的压缩载荷下。我们还报告说，该材料具有灵活性，橡胶样的响应，和正负压电常数。这些性质的组合可以为柔性/橡胶自旋电子器件创造机会。
2022-11-22 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
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
Bulk and Interface Effects Based on Rashba-Like States in Ti and Ru Nanoscale-Thick Films: Implications for Orbital-Charge Conversion in Spintronic Devices
本研究利用SP-FMR和LSSE技术研究Ti、Ru薄膜的自旋-轨道电流体转换效应，分析层序、氧化对信号的影响，阐明相关效应机制，为轨道-电荷转换器件发展提供支撑。
2024-04-25 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
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
Fluctuated spin-orbital texture of Rashba-split surface states in real and reciprocal space
低维系统（Rashba系统和拓扑材料的边缘态）中的自旋轨道相互作用（SOI）是近十年来研究的热点，它是实现自旋电流和自旋介导能量转换等各种自旋电子学现象的重要来源。本文利用自旋和角度分辨光电子能谱学和基于密度泛函理论（DFT）的数值模拟，研究了Bi/InAs（110）-（2 $\times$ 1）表面Rashba系统中自旋轨道织构的奇涨落.表面态表现出成对的抛物线色散，自旋简并度由Rashba效应提升。虽然根据Rashba模型，它的自旋极化应该固定在一个特定的方向上，但观察到的自旋极化变化很大，甚至根据波数反转其符号。DFT计算还表明，在相应的波矢区域，表面上两条不等价的Bi链的自旋方向在实空间中由近似平行（斜平行）变为反平行.这些结果指出了Rashba和Dirac系统中自旋性质的过度简化，并为光电子的自旋操纵提供了比预期更多的自由度。
2021-12-27 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable Rashba-type Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmion in two-dimensional magnetoelectric multiferroics
由于拓扑磁性在信息存储和逻辑技术中的应用前景，实现拓扑磁性及其电控制是自旋电子学的热点课题。在这里，我们揭示了这两个可以实现在二维（2D）磁电多铁性。利用第一性原理计算，我们证明了在具有垂直电极化的强度的二维多铁性材料中，通过Rashba效应可以诱导出强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction），这是形成奇异手征磁性的关键因素.我们验证了这种显着的双折射可以促进亚10 nm skyrmion在二维多铁性与垂直磁各向异性，如CrN单层。此外，在二维多铁性材料中，磁化和电极化的强度的存在为我们提供了独特的机会，有效地电控制的强度和手性的双金属，从而拓扑磁性。作为例子，我们介绍了四种具有不同手征性和极性的多铁性Skyrmions，它们可以被外场操纵。
2020-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Nonsymmorphic symmetry-enforced hourglass fermions and Rashba-Dresselhaus interaction in BiInO$_3$
本研究利用DFT和对称性分析揭示了BiInO$_3$中由非简单空间对称性强制产生的沙漏费米子能带色散与自旋纹理，并分析了Rashba和Dresselhaus自旋-轨道相互作用机制，为自旋电子学发展提供见解。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Rashba-Edelstein Effect-Induced Spin-Orbit Torques in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
二维材料的电子和光电性质已经在石墨烯和层状过渡金属二硫属化物（TMD）中被广泛探索。这些二维材料中的自旋电子学可以为未来的电子学提供新的机会，例如，有效地产生自旋电流，这应该能够有效地操纵磁性元件。到目前为止，在二维材料附近的磁性层上的电荷电流感生的自旋电流和自旋轨道矩（SOTs）的定量测定仍然缺乏。本文报道了在单层TMD（MoS $_2$或WSe $_2$）/CoFeB双层复合膜中，电流诱导自旋积累通过Rashba-Edelstein效应产生的大的SOT。对应于SOT的有效自旋电导率几乎与温度无关。我们的研究结果表明，在化学气相沉积生长的大规模单层TMD的电荷-自旋转换可能会导致高的能量效率的磁化反转和方便的设备集成为未来的自旋电子学的基础上的二维材料。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mapping Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions to inversion asymmetry in perovskite oxide heterostructures
该研究针对钙钛矿氧化物异质结构，通过模拟LaAlO₃|SrIrO₃|SrTiO₃异质结构，揭示了反转不对称性性质与Rashba/Dresselhaus自旋轨道相互作用的映射关系，为反铁磁自旋电子学技术提供理论指导。
2025-02-11 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
Opposite Changes in Gap Width of Opposite Spin States Induced by Rashba Effect in Anti-ferromagnetic Graphene on Ni(111)
石墨烯在自旋电子学中是一种很有前途的候选材料。本文采用密度泛函理论方法计算了Ni（111）上石墨烯的能带结构和磁性。我们的结果表明，一旦石墨烯中存在反铁磁有序，在10^9 V/m量级的外部电场下，费米面附近的相反自旋态可以产生数十meV的带隙宽度差。
2012-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and charge distributions in Graphene/Nickel (111) substrate under Rashba spin-orbital coupling
为了理解Rashba自旋轨道相互作用和铁磁邻近效应之间的耦合因子，我们设计了一个Monte Carlo算法来模拟室温Rashba材料石墨烯/镍（111）衬底在有限温度下的自旋和电荷分布。我们观察到，汇率波动率是在石墨烯中产生巨大的Rashba自旋轨道分裂的关键因素。更重要的是，我们监测Rashba自旋分裂现象，自旋极化电子可能会从两个相对的边缘时，加热逃逸。然而，逃逸电子在内部区域呈现高斯分布，这对于自旋电子学工程师优化自旋态探测效率是重要的。此外，我们研究了我们的Monte Carlo模型是否可以解释为什么在石墨烯/镍（111）衬底实验观察到室温Rashba效应。所有结果均以物理单位表示。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Field-induced ultrafast modulation of Rashba coupling at room temperature in ferroelectric $α$-GeTe(111)
Rashba材料已经成为自旋电子学原型设备中自旋-电荷转换的理想场所。其中，$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电（FE）半导体，其强自旋-轨道相互作用引起巨Rashba耦合。它的室温铁电性最近被证明是一种基于可切换极化的新型高能效非易失性存储器件。目前基于电场的应用，写入和读取过程可以通过使用飞秒（fs）光脉冲来胜过，这需要探索在该时间尺度上对铁电性的可能控制。本文利用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究了$α$ -GeTe（111）的电子能带结构的室温瞬态动力学。我们的实验揭示了由表面光电压（SPV）介导的fs时间尺度上的Rashba耦合的超快调制，即对应于晶格畸变增强13%的增加。这为控制$α$ -GeTe（111）和量子异质结构中的FE半导体材料中的FE极化开辟了途径。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Magnon Injection and Detection via the Orbital Rashba Edelstein Effect
本研究利用电荷电流与轨道角动量间的相互转换，在Pt/CuOx电极接触磁性绝缘体的纳米器件中显著提升了磁振子自旋注入与检测效率，并揭示了正逆轨道Rashba Edelstein效应效率的不一致性。
2024-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible origin of the interface field in spintronic experiments
在自旋电子学实验中经常观察到铁磁层与金属层界面处的有效场。通常将其归因于自旋轨道耦合引起的特定交换相互作用，即Rashba场、Dzyaloshinskiy-Moriya相互作用、自旋电流等。另一种观点涉及导体内外电流产生的全局磁场（奥斯特场）。结果表明，铁磁层周围的非均匀杂散场对界面场的观测有重要的贡献。为了更好地理解磁性多层膜中的电流感生现象，应该考虑这种机制。
2022-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coexistence of Rashba Effect and Spin-valley Coupling in TiX2 (X= Te, S and Se) based Heterostructures
该研究通过构建TiX₂（X=Te、S、Se）单层异质结，基于轨道杂化分析发现TiSe₂/TiS₂具有显著Rashba劈裂，并利用氟原子吸附增强Rashba效应及Zeeman劈裂，同时Berry曲率证实谷极化，表明其适用于自旋-谷霍尔效应器件。
2022-12-30 cond-mat.mtrl-sci
