Enhanced quasiparticle dynamics of quantum well states: the giant Rashba system BiTeI and topological insulators
在巨大的Rashba半导体BiTeI电子表面散射与洛伦兹线宽观察到的表面终止和表面电位的变化表现出很强的依赖性。与拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的比较表明，表面限制量子阱态是这些过程的起源。我们注意到增强准粒子动力学的散射率，这些国家的极化系统中的碰撞为主的制度。洛伦兹散射贡献的Eg对称性不同于拓扑绝缘体中相应信号的手征（RL）对称性，尽管两个系统都具有自旋分裂表面态。
2014-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
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
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
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
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
Piezoelectric quantum spin Hall insulator with Rashba spin splitting in Janus monolayer $\mathrm{SrAlGaSe_4}$
多功能二维材料的实现是一个非常有趣的课题，例如压电性与拓扑绝缘相或铁磁性的结合。在这项工作中，Janus单层$\mathrm{SrAlGaSe_4}$是建立从二维$\mathrm{MA_2Z_4}$家庭的动态，机械和热稳定性，这是由于缺乏反演对称性的压电。无应变的$\mathrm{SrAlGaSe_4}$单层是具有自旋轨道耦合（SOC）的窄禁带正常绝缘体（NI）。然而，双轴应变可以诱导NI到拓扑绝缘体（TI）的相变，并且可以实现压电量子自旋霍尔绝缘体（PQSHI）。更令人兴奋的是，相变点仅为约1.01张应变，并且非平凡带拓扑可以保持直到考虑1.16张应变。此外，在PQSHI导带的Rashba自旋分裂，可以退出由于缺乏一个水平的镜像对称性和SOC的存在。对于单层$\mathrm{SrAlGaSe_4}$，无论是在平面和更弱的平面外的压电极化可以与单轴应变施加。计算得到的单层$\mathrm{SrAlGaSe_4}$的压电应变系数$d_{11}$和$d_{31}$分别为-1.865 pm/V和-0.068 pm/V，拉伸应变为1.06作为代表TI。事实上，许多PQSHI可以从2D $\mathrm{MA_2Z_4}$族实现。为了确认，与$\mathrm{SrAlGaSe_4}$类似，压电性和拓扑有序性的共存可以通过$\mathrm{CaAlGaSe_4}$单层中的应变（约1.04拉伸应…
2021-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Dirac-Rashba and Double Dirac Cone Surface States of Topological Crystalline Insulator Pb$_{1-x}$Sn$_{x}$Se by Transition Metal Adsorbate
International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；Masaryk University（马萨里克大学）；National Synchrotron Radiation Centre SOLARIS, Jagiellonian University（雅盖隆大学索拉里斯国家同步辐射中心）；Faculty of Physics, Astronomy, and Applied Computer Science, Jagiellonian University（雅盖隆大学物理、天文学与应用计算机科学系）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Institute of Semiconductor and Solid State Physics, Johannes Kepler University Linz（林茨约翰内斯·开普勒大学半导体与固体物理研究所）
本研究通过角分辨光电子能谱结合模型计算，揭示了过渡金属吸附对拓扑晶体绝缘体Pb₁₋ₓSnₓSe不同晶面表面电子结构的调控机制，为自旋电子与量子器件研发提供新平台。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
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
Rashba-driven anomalous Nernst conductivity of lead chalcogenide films
有限Berry曲率$\left(Ω\left(k\right)\right)$的存在导致反常的热效应。本文计算了铅硫族化物（\textit{PbX} ; \textit{X} = S，Se，Te）薄膜中反常能斯特效应$\left(ANE\right) $及其自旋类似物自旋能斯特效应$\left(SNE\right)$的系数。具有大自旋-轨道耦合的窄间隙\textit{PbX}膜（\textit{soc}）提供了显著的Rashba相互作用，其引起$ Ω\left(k\right) $和伴随的异常热行为。在存在温度梯度的情况下，$ ANE $和$ SNE $建立热电流和自旋电流，并且其特征在于它们各自的系数，对于较强的Rashba相互作用获得较高的值。我们进一步表明，由面内电场产生的非本征\textit{soc}提供了一个类似门的机制来控制（和关闭）的异常热电流。最后，我们得出结论，通过推导的$ ANE $驱动的低温卡诺热机的效率，并证明它可以在系统中得到有益的优化与一个强大的固有\textit{soc}导致低载流子有效质量。
2018-01-18 cond-mat.mes-hall 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
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
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
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
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
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
Designing Rashba-Dresselhaus effect in magnetic insulators
自旋电子学中控制磁性的主要策略之一是利用电子自旋与其轨道运动之间的耦合。Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合引起带电子的磁性纹理，称为自旋动量锁定，其通过电流的注入产生自旋扭矩。然而，焦耳加热一直是器件应用的瓶颈。在这里，我们提出了一个理论，以产生进一步丰富的自旋纹理的绝缘反铁磁体与破缺的空间反转对称性（SIS），这是很容易控制的一个小磁场。在反铁磁体中，有序磁矩包含两种磁振子，它们充当与电子自旋类似的内部自由度。由SIS破缺引入的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用将两个磁振子自由度与磁振子动量耦合。我们提出了一个系统的方法来设计这样的纹理和检测它通过磁子自旋电流的反铁磁存储器的实现。
2019-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic anisotropy by Rashba spin-orbit coupling in antiferromagnetic thin films
研究了具有反转对称破缺的反铁磁体的磁各向异性。对两种不同的原子力显微镜模型，计算了由Rashba自旋-轨道相互作用和s-d型交换相互作用引起的磁各向异性能（MAE）。全局ISB模型，代表了表面，界面，或门控电场的效果，结果在易平面磁各向异性。相反，对于局部ISB模型，即，对于非中心对称的AFM，出现垂直磁各向异性（PMA）。这两个结果不同于铁磁的情况下，其中的结果为PMA取决于能带结构和维数。这些MAE贡献在确定反铁磁纳米结构中Neel序参量的方向中起着关键作用，并反映了电场控制Neel矢量的可能性。
2018-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin Hall Insulators in Tin Films: Beyond Stanene
大间隙量子自旋霍尔（QSH）绝缘体先前预测在锡烯及其衍生物。除了锡烯是最薄的$α$ -Sn（111）薄膜之外，我们还计划探索具有不同结晶取向的$α$ -Sn薄膜中的QSH绝缘体。我们的第一性原理计算揭示了$α$ -Sn（100）和（110）薄膜的厚度依赖性带隙并不像量子限制通常预期的那样显示出单调减小，而是显示出振荡变化行为，这是拓扑量子相变的指示。虽然这些薄膜在超导极限下是正常的绝缘体，但QSH相出现在约10层的临界薄膜厚度以上。值得注意的是，QSH绝缘体可在宽的厚度范围内获得，并且它们的能隙是相当大的（甚至$>$ 0.1 eV），这有利于高温QSH效应的实验实现。
2019-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Even-integer Quantum Hall Effect in an Oxide Caused by Hidden Rashba Effect
本文研究Bi2O2Se薄膜的量子霍尔效应，发现较厚薄膜因隐藏Rashba效应仅呈现偶数量子霍尔态，而生长于SrTiO3上的单原胞Janus薄膜因全局Rashba效应同时呈现奇偶量子霍尔态。
2024-06-28 cond-mat.mes-hall 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
First-principles Study of Rashba Spin Splitting at Strained SrTiO3(001) Surfaces
利用第一性原理计算研究了压应变SrTiO $_3$（001）超薄膜中的Rashba自旋分裂.由于压缩应变的极化的效果导致具有大的Rashba自旋分裂的2DEG，其中片状载流子密度与异质结构LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$（$\sim10^{14}$ cm $^{-2}$）的数量级相同。一些定域表面态（SS）显示出大于100 meV $\cdot$的巨Rashba系数$α_R$。
2018-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Direct comparison of current-induced spin polarization in topological insulator Bi2Se3 and InAs Rashba states
三维拓扑绝缘体（TI）具有时间反转对称性保护的线性色散狄拉克表面态。在TI表面的能带弯曲也可能导致共存的平凡的二维电子气（2DEG）状态与抛物线的能量色散，存在作为自旋分裂对由于Rashba自旋轨道耦合（SOC）。一个偏置电流预计将产生自旋极化在这两个系统所产生的螺旋自旋动量锁定。然而，它们的诱导自旋极化预计在幅度和符号上都不同。在这里，我们比较偏置电流产生的自旋极化在Bi2Se3（111）膜狄拉克表面状态与平凡的2DEG状态共存的自旋电位测量，与相同的测量InAs（001）样品，只有平凡的2DEG状态存在。我们观察到自旋极化所产生的自旋动量锁定在这两种情况下，相反的符号的自旋电压。我们提出了一个模型的基础上自旋相关的电化学势直接推导出预期的TI表面状态的迹象，并明确地表明，占主导地位的贡献电流产生的自旋极化测量的TI是从狄拉克表面状态。Dirac和Rashba 2DEG状态的螺旋自旋纹理的这种直接电访问是朝着下一代基于TI和SOC的量子器件中的自旋的电操纵迈出的一步。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall 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
Transferring MBE-grown topological insulator films to arbitrary substrates and Metal-insulator transition via Dirac gap
大块晶体的机械剥离已被广泛用于获得用于器件制造的薄拓扑绝缘体（TI）薄片。然而，这样的工艺仅产生形状和厚度高度不规则的微米尺寸的薄片。在这项工作中，我们开发了一种工艺，以转移的整个区域的TI Bi 2Se 3薄膜外延生长在Al 2 O3和SiO2的任意基板，保持其原始的形态和结晶度。传输测量表明，这些转移膜具有较低的载流子浓度和可比或更高的迁移率比之前的转移。此外，使用这个过程中，我们证明了一个明确的金属-绝缘体的过渡在一个x-Bi 2Se 3膜的栅极调谐到在狄拉克点形成的杂化间隙的费米能级。将大面积TI膜转移到任何衬底的能力将促进TI异质结构器件的制造，这将有助于探索奇异现象，如马约拉纳费米子和拓扑磁电。
2014-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Non-local field-like spin-orbit torques in Rashba systems: an ab-initio study of Ag$_{2}$Bi/Ag/Fe film
从第一性原理出发，研究了在铁磁Fe（110）衬底上生长的Ag $_{2}$ Bi端Ag（111）薄膜中的类场自旋轨道矩（SOTs）.我们发现，SOT的很大一部分来自远离Fe层的Ag $_{2}$ Bi层中的自旋轨道相互作用（SOI）。这些结果清楚地暗示了在垂直于膜的方向上的长范围自旋转移，其不源于自旋霍尔效应。为了使证据的非本地字符的计算SOT，我们表明，作用在Fe层上的扭矩可以通过在Ag $_{2}$ Bi层中引入Bi空位来设计。总体而言，我们发现一个激烈的依赖SOT的无序类型，我们解释了一个复杂的相互作用的不同贡献的SOT在布里渊区。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Characterizing the Structure of Topological Insulator Thin Films
我们描述了分子束外延拓扑绝缘体薄膜在常用的基板上的结构缺陷的表征。孪晶畴是普遍存在的，但可以通过在光滑的InP（111）A衬底上生长来减少，这取决于氧化物脱附的细节。即使具有低密度的孪晶，（Bi，Sb）2Te3和InP之间的晶格失配也会导致膜相对于衬底的倾斜。我们还简要地讨论了运输同时顶部和背部电门控器件使用SrTiO 3和使用的覆盖层，以保护拓扑绝缘体膜的氧化和曝光。
2015-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Controlling polarization at insulating surfaces: quasiparticle calculations for molecules adsorbed on insulator films
通过准粒子能量计算的G 0 W 0方法，我们显示了典型的绝缘体/半导体系统NaCl/Ge（001），在界面处的极化效应显着影响分子的激发光谱吸附在表面上的NaCl薄膜。可以通过改变膜的厚度来控制效应的大小，从而为调节例如分子电子学或量子输运中的电子激发提供新的机会。极化效应是可见的，即使是NaCl膜本身的激发光谱，这具有重要意义的解释绝缘体表面的表征的表面科学实验。
2009-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Ordered Growth of Topological Insulator Bi2Se3 Thin Films on Dielectric Amorphous SiO2 by MBE
拓扑绝缘体（TI）是一种特殊的材料，由于强的自旋轨道耦合，在其表面具有拓扑保护态。然而，在非晶衬底和/或绝缘体上缺乏有序生长的TI薄膜对TI结的应用提出了挑战。报道了用分子束外延（MBE）技术在非晶SiO2衬底上生长拓扑绝缘体Bi 2 Se 3薄膜。为了实现Bi_2Se_3在非晶表面上的有序生长，通过Se钝化抑制界面处其它相的形成。结构表征表明，Bi 2Se 3薄膜是沿[001]方向生长的，具有良好的周期性，薄膜是通过范德华外延机制生长的。在非晶SiO2衬底上生长的Bi_2Se_3薄膜具有弱的反局域化效应，其电学特性受选通响应的调制。我们的方法为有序生长的Bi_2Se_3在非晶介质表面呈现出相当大的优势，与非晶绝缘体或介质薄膜的TI结。
2013-08-18 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
Tuning metal-insulator transitions in epitaxial V$_2$O$_3$ thin films
采用直流反应磁控溅射法在$c$平面Al $_2$ O $_3$衬底上外延生长V $_2$ O $_3$薄膜。结果揭示了一个温度窗口，在大大低于以前报道的值，其中外延膜时，可以得到沉积在[0001]取向的表面。该薄膜显示金属-绝缘体的转变与高达四个数量级的电阻的变化，强烈依赖于在沉积过程中的O $_2$分压。虽然薄膜的电子性质显示出对薄膜沉积过程中存在的O $_2$的量的敏感性，但它们的晶体结构和原子级平坦的台阶结构的表面形态具有高达微米的尺寸被保持。的转变温度，以及金属-绝缘体转变的规模，相关的化学计量和局部应变的薄膜中的沉积参数可控。
2018-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Structurally and Chemically Compatible BiInSe3 Substrate for Topological Insulator Thin Films
外延薄膜的质量很大程度上取决于它们与衬底的结构和化学匹配：它们匹配得越紧密，薄膜质量就越好。拓扑绝缘体（TI）例如Bi 2Se 3薄膜也不例外。然而，不存在在结构上和化学上都与TI膜匹配的商业衬底，其水平通常可用于其它电子材料。本文介绍了BiInSe_3块体晶体作为制备Bi_2Se_3薄膜的最佳衬底。这些薄膜表现出优越的表面形貌，较低的缺陷密度和较高的霍尔迁移率比其他基板上，由于结构和化学匹配提供的BiInSe3基板。BiInSe3衬底的出现将促进TI研究和应用的发展。
2020-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Landau quantization and the thickness limit of topological insulator thin films of Sb2Te3
本文报道了用低温扫描隧道显微镜对分子束外延生长的Sb_2Te_3薄膜进行朗道量子化的实验观察。与以往文献报道的体系不同，Sb_2Te_3拓扑绝缘体中的朗道量子化对薄膜中的本征替位缺陷不敏感。结果表明，二维无质量狄拉克费米子系统的表面态具有近似理想的线性能量色散。我们证明了Sb_2Te_3薄膜作为三维拓扑绝缘体的厚度极限为4个五层。朗道能级展宽的机制进行了讨论，增强准粒子寿命。
2011-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of non-centrosymmetric topological insulating phase in BiTeI under pressure
自旋-轨道相互作用以各种方式影响固体的电子结构。拓扑绝缘体是一个例子，其中自旋-轨道相互作用导致体能带具有非平凡拓扑，可观察为无间隙表面或边缘状态。另一个例子是Rashba效应，它提升了电子-自旋简并度，这是在破缺反转对称下自旋-轨道相互作用的结果。特别重要的是要知道这两种效应，即电子态的非平凡拓扑结构和Rashba自旋分裂，如何相互作用。在这里，我们表明，通过复杂的第一性原理计算，BiTeI，一个巨大的块状Rashba半导体，变成一个拓扑绝缘体在一个合理的压力。这种材料表现出几个独特的功能，如，一个高度压力可调的巨大的Rashba自旋分裂，一个不寻常的压力诱导量子相变，更重要的是形成显着不同的狄拉克表面状态在材料的相对两侧。
2012-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of the electronic structure of ultrathin MnBi2Te4 Films
内禀磁性拓扑绝缘体MnBi2Te 4超薄膜具有量子反常霍尔效应和轴子绝缘体态等量子特性。本文系统地研究了MnBi_2Te_4薄膜的电子结构演化。随着薄膜厚度的增加，电子结构从具有大的能隙的绝缘体类型变为具有间隙拓扑表面态的绝缘体类型，然而，这仍然与体材料有很大的不同。通过碱金属原子的表面掺杂，Rashba分裂带逐渐出现并与拓扑表面态杂化，这不仅解决了体相和薄膜MnBi2Te4电子结构之间令人困惑的差异，而且为建立具有（量子）反常霍尔效应的Rashba铁磁体提供了一个有趣的平台.我们的研究结果提供了重要的见解的理解和工程的有趣的量子特性的MnBi 2 Te 4薄膜。
2022-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid reflections from multiple x-ray scattering in epitaxial bismuth telluride topological insulator films
碲化铋拓扑绝缘体外延薄膜由于在自旋电子学和量子计算中的潜在应用而受到越来越多的关注。外延膜的最重要的性质之一是由于横向晶格失配而存在界面缺陷，因为电活性缺陷可以极大地损害器件性能。通过描述立方衬底上的六方碲化铋薄膜中的混合反射，面内晶格失配的准确性比使用其他X射线衍射方法至少好20倍，提供了0.007\%横向晶格失配的明确证据，与薄膜结构中与范德华间隙相关的应力松弛一致。
2020-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Metal Insulator transition in tin doped indium oxide (ITO) thin films Quantum Correction to the electrical Conductivity
掺锡氧化铟（ITO）薄膜在若干应用中被广泛用作透明导体。本文报道了直流磁控溅射ITO薄膜在低温（25-300 K）下的电输运特性。低温霍尔效应和电阻率测试结果表明，ITO薄膜为中度无序（kfl~1）的简并半导体。载流子在这些无序ITO薄膜中的输运是通过离域态进行的。无序效应导致众所周知的金属-绝缘体转变;在110 K下在ITO薄膜中观察到该转变。的金属绝缘体的行为被解释的量子校正的电导率（QCC），这种方法是基于量子力学干涉效应的无序系统。绝缘行为归因于弱局域化和电子-电子相互作用的综合作用。
2016-10-27 cond-mat.mtrl-sci
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
Spin injection into vanadium dioxide films from a typical ferromagnetic metal, across the metal-insulator transition of the vanadium dioxide films
本文通过铁磁共振下的电动势测量，研究了Ni80Fe20向VO2薄膜的自旋注入，证明在跨越VO2金属-绝缘体转变温度时自旋注入仍能实现，并揭示了逆自旋霍尔效应的贡献。
2021-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of the bulk Rashba splitting in the bismuth tellurohalides
本文从第一性原理出发，研究了碲化铋化合物BiTe $X$（$(X=$ I，Br，Cl）中Rashba分裂带的温度依赖性.我们发现，增加温度减少Rashba分裂，与最大的影响，观察到在BiTeI与减少的Rashba参数$40$ %，当温度从$0$ K增加到$300$ K。这些结果突出了以前的解释所观察到的Rashba分裂的静态晶格计算方面的不足。值得注意的是，我们在BiTeI的压力稳定拓扑绝缘体相中发现了相反的趋势，即Rashba分裂随着温度的升高而增强。我们提出，相反的趋势与温度的拓扑相变的任何一方可能是一个实验的签名，用于识别it.The预测的温度依赖性是一致的光学电导率测量，也应该可以观察到使用光电子能谱，这可以提供进一步的见解自旋分裂的性质和拓扑碲化铋卤化物。
2017-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Nature of the metal-insulator transition in few-unit-cell-thick LaNiO3 films
尽管付出了巨大的努力，但在薄膜和厚度只有几个晶胞的LaNiO 3超晶格中的金属绝缘体转变的性质仍然难以捉摸。量子限制和外延应变已被唤起的机制，虽然其他因素，如生长诱导的无序，阳离子非化学计量比，氧空位，和衬底-膜界面质量也可能影响的可观察到的性能在dielectric薄膜。在这里，我们报告的结果，获得了近理想的LaNiO 3薄膜不同的厚度和终端生长原子逐层激光分子束外延LaAlO 3衬底上。我们发现，室温下的金属行为持续，直到薄膜厚度减少到一个前所未有的小1.5单位电池（NiO 2终止）。电子结构的测量，使用x射线吸收光谱和第一性原理计算表明，存在于薄膜中的氧空位也有助于金属绝缘体的转变。
2018-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall insulators in centrosymmetric thin films composed from topologically trivial BiTeI trilayers
量子自旋霍尔绝缘体预测十年前，现在实验观察到的是有助于突破纳米电子学，由于非耗散的自旋极化电子输运通过其边缘。为了在正常条件下持续这种传输，绝缘体应该在稳定的拓扑相中具有足够大的带隙。在这里，我们从理论上表明，量子自旋霍尔绝缘体可以实现在超薄膜构造从一个平凡的带绝缘体与强自旋轨道耦合。最薄的薄膜，具有足够大的反向间隙的实际应用是一个中心对称的六重层建立了两个反向堆叠的非中心对称的BiTeI三层。这个非平凡的六重层原来是人工设计的强三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_2$ I $_2$的结构元素。我们揭示了拓扑绝缘体如何由BiTeX家族（X=I，Br，Cl）的结构元素组成的一般原理，这为拓扑相的工程设计开辟了新的视角。
2017-03-29 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Rashba spin-orbit coupling in infinite-layer nickelate films on SrTiO3(001) and KTaO3(001)
本文通过密度泛函理论模拟研究了NdNiO2在SrTiO3和KTaO3衬底上的自旋-轨道相互作用，发现界面极性失配诱导了显著的Rashba自旋劈裂与Lifshitz转变，为调控无限层镍酸盐异质结构中的自旋物理提供了设计参数。
2023-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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} $点。
2017-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Topological Insulator State and Topological Phase Transition in Bilayer Graphene
我们发现，门控双层石墨烯主机强拓扑绝缘体（TI）相Rashba自旋轨道（SO）耦合的存在下。我们发现，在保持时间反演对称性的情况下，栅控双层石墨烯对于小的Rashba SO耦合$λ_{\mathrm{R}}$是量子谷霍尔绝缘体，当$λ_{\mathrm{R}} > \sqrt{U^2+t_\bot^2}$（其中$U$和$t_\bot$分别为层间势和隧穿能）时，栅控双层石墨烯跃迁到强的TI.与传统的量子自旋霍尔态不同，我们的强TI相的边缘模式表现出自旋和谷滤波，因此共享量子自旋霍尔和量子谷霍尔绝缘体的属性。强TI相在弱石墨烯本征SO耦合的存在下保持稳健。
2011-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twisted Type-II Rashba Homobilayer: A Platform for Tunable Topological Flat Bands
本文提出利用扭曲II型Rashba同质双层（以BiTeI为例）实现可调拓扑莫尔平带，揭示了随扭转角增大从谷霍尔绝缘体到量子自旋霍尔绝缘体的转变机制。
2024-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Robust gapless surface state and Rashba-splitting bands upon surface deposition of magnetic Cr on Bi$_2$Se$_3$
磁性杂质与无带隙表面态之间的相互作用对于在拓扑绝缘体中实现新的量子现象和新的功能是至关重要的。通过结合角度分辨光电子能谱实验和密度泛函理论计算，我们发现Cr原子在Bi $_2$ Se $_3$表面的沉积不会导致狄拉克点处表面态的能隙打开，表明在我们的测量温度15 K下不存在长程面外铁磁性.这与体Cr掺杂形成鲜明对比，并且起源归因于不同的Cr占据位点。这些结果突出了掺杂磁性杂质的纳米级结构在决定拓扑绝缘体的电子和磁性方面的重要性。
2015-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superconductivity in Dense Rashba Semiconductor BiTeCl
层状非中心对称碲化铋正被研究作为拓扑绝缘体的候选材料。压力被认为是必不可少的诱导和调整这些系统中的拓扑秩序。通过电输运和拉曼散射测量，我们发现BiTeCl的两个高压相具有不同的正常态特征、载流子特性和上临界场行为，并具有超导电性。当电阻率最大值或电荷密度波被外加压力抑制时，超导性出现，然后持续到测量的最高压力51 GPa。电阻率的三个数量级的大幅度提高表明在致密绝缘相中可能实现了拓扑有序。这些发现不仅丰富了拓扑绝缘体的超导家族，而且为碲化铋的拓扑超导电性研究铺平了道路。
2015-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Metal-insulator transition and electrically-driven memristive characteristics of SmNiO3 thin films
相关氧化物SmNiO 3（SNO）在130 °C下以块状形式呈现绝缘体到金属转变（MIT）。本文报道了在LaAlO_3（LAO）和Si单晶上沉积的SNO薄膜的合成和电子输运。X射线衍射研究表明，压缩应变的单相SNO上的LAO外延生长，而在Si上，观察到混合氧化物相。MIT观察到在两个衬底上生长的膜的电阻-温度测量中，与电荷传输在平面内的LAO/SNO膜和平面外的Si/SNO膜。电驱动忆阻行为实现在LAO/SNO薄膜，这表明SNO可能是相关的神经形态设备。
2011-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
