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
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
Superefficient electric-field-induced spin splitting in strained p-type quantum wells
我们从理论上研究了Rashba效应的效率，即由电场引起的自旋分裂。这就是Datta-Das自旋晶体管背后的机制。在迄今为止的研究工作中，载流子通常被认为是电子。在这里，我们证明了显着的改善，由几个数量级，而不是利用孔。我们还表明，经常被忽视的GaAs和AlGaAs之间的晶格失配可以用来进一步提高自旋分裂机制的效率。还证明了逆Rashba效应。
2005-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
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
Origin of giant bulk Rashba splitting: Application to BiTeI
从理论上给出了体系统中实现巨Rashba分裂的必要条件。除了（i）在反转非对称系统中大的原子自旋-轨道相互作用之外，还需要以下两个条件：（ii）窄的带隙，以及（iii）对称地具有相同特征的顶部价带和底部导带的存在。作为一个代表性的例子，使用第一性原理计算，最近发现的巨大的散装Rashba分裂系统BiTeI显示，完全满足所有这三个条件。特别重要的是，通过预测正确的晶体结构的BiTeI，从什么一直认为到目前为止，第三个标准被证明是满足由负的晶体场分裂的顶部价带。
2011-05-13 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
Quantum oscillations and optical conductivity in Rashba spin-splitting BiTeI
我们报告的观察Shubnikov-de Haas（SdH）振荡在单晶的Rashba自旋分裂化合物BiTeI，从纵向（$R_{xx}(B)$）和霍尔（$R_{xy}(B)$）磁阻。在高达65 T的磁场下，我们只分辨出一个频率的$F = 284.3\pm 1.3$ T，对应于一个费米动量$k_{F} = 0.093\pm 0.002$振荡$^{-1}$ .倾斜的磁场强烈地抑制了振荡的幅度，表明存在一个高度二维的费米面.结合光学光谱，我们表明，量子振荡可能是一致的体导带具有Rashba分裂动量$k_{R}=0.046\pm$ $^{-1}$。
2013-05-07 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
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
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
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
Evidence for large Rashba splitting in PtPb4 from Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy
采用激光角分辨光电子能谱（ARPES）和密度泛函理论（DFT）方法研究了PtPb $_{4}$的电子结构.这种材料与PtSn $_{4}$密切相关，PtSn表现出奇特的拓扑性质，如狄拉克节点弧。PtPb $_{4}$的费米面（FS）由布里渊区（BZ）中心的两个电子袋和布里渊区边界附近的几个空穴袋组成。我们的ARPES数据揭示了显着的Rashba分裂在$Γ$点与DFT计算一致。Rashba分裂的存在可能会使这种材料的自旋电子应用的潜在利益。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Three-dimensional bulk band dispersion in polar BiTeI with giant Rashba-type spin splitting
在层状极性半导体BiTeI中，由于晶体结构的不对称性和强的自旋轨道相互作用，出现了巨大的Rashba型自旋分裂带色散。在这里，我们调查的三维（3D）体能带结构的BiTeI使用体敏感的$hν$依赖的软X射线角分辨光电子能谱（SX-ARPES）。所得到的能带结构被证明是很好的再现的第一性原理计算，巨大的自旋分裂${\sim}300$ meV的导带最小值和价带最大值位于$k_z=π/c$平面。它提供了第一个直接的实验证据的三维Rashba型自旋分裂在散装化合物。
2012-05-14 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
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
Temperature dependent infrared spectroscopy of the Rashba spin-splitting semiconductor BiTeI
我们进行了温度依赖的红外光谱测量BiTeI单晶，表现出大的Rashba自旋分裂。类似于以前的光学研究，我们发现电子激发与自旋分裂电子带的良好协议。此外，我们报告了一个低能量带内跃迁的起始能量约为40毫电子伏和一个意想不到的大量的振动模式在远红外光谱区。至少一些模式具有不对称的Fano线形。这些新的观察结果不能解释只考虑体能带结构或晶体对称性的BiTeI，我们提出的光学响应也受到表面拓扑结构。
2012-09-07 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 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
Uncovering and tailoring hidden Rashba spin-orbit splitting in centrosymmetric crystals
在具有非中心对称的亚单元（扇区）的中心对称晶体中，隐藏的Rashba和Dresselhaus自旋劈裂（R-2和D-2效应）已经被预测并在实验中观察到，但其微观机制尚不清楚。在这里，我们证明了R-2中的自旋分裂是由特定的对称性（如本例中的非对称性）强制执行的，这确保了相关的自旋波函数在空间上只在两个反转伙伴扇区之一上分离，从而避免补偿。这一发现为传统的Rashba（R-1）效应和R-2效应建立了一个共同的基本来源，这两个效应都起源于局部扇区对称性，而不是R-1本身的全局晶体不对称性。我们进一步证明了R-1效应的有效哈密顿量也适用于R-2效应，但对R-2化合物施加破缺电场产生的自旋分裂模式与对平凡（非R-2）中心对称化合物施加电场产生的自旋分裂模式不同.
2018-12-24 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
Rashba splitting in polar-nonpolar sandwich heterostructure : A DFT Study
本研究通过DFT第一性原理计算研究LAO/STO/LAO三明治异质结的自旋轨道效应，发现新的轨道间耦合及立方Rashba劈裂强于线性劈裂的现象，深化了对氧化物异质结中轨道混合作用的理解。
2023-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic phenomena at oxyfluoride KTaO$_3$/K$M$F$_3$ ($M$ = Zn and Ni) superlattices: Rashba splitting and 2DEG
在这里，我们提出了两种不同的氧化物/氟化物钙钛矿超晶格，KTaO $_3$ /KZnF $_3$和KTaO $_3$ /KNiF $_3$的结构和电子自由度的理论分析。利用第一性原理计算，我们发现了二维电子（2DEG）和空穴（2DHG）气体的出现，它们是不同原始材料层数的函数。我们证明了KTO/K $M$ F超晶格的声子动力学在这些效应的出现中起着至关重要的作用。此外，我们的结果揭示了与另一种氧化物/氧化物对应物相比，这些界面处存在相当大的Rashba型自旋分裂。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Analogy between Jahn-Teller distortion and Rashba spin splitting, and Jahn-Teller counterpart of spin texture
在发展物理学理论时，类比推理被发现是非常强大的，正如许多重要的历史例子所证明的那样。两个明显不同的现象之间的类比一旦建立，就可以将信息传递给另一个现象，并将新概念从一个现象带到另一个现象。在这里，我们讨论了两个非常不同的物理问题，即分子物理学中的Jahn-Teller扭曲和凝聚态物理中的Rashba自旋分裂之间的重要类比。通过探索它们的概念和数学特征，寻找它们之间的对应物，我们研究了Jahn-Teller系统中的轨道织构，作为Rashba物理学中自旋织构的对应物，并提出了一种实验检测轨道织构的可能途径.最后，我们讨论的类比，通过比较共存的线性Rashba+Dresselhaus效应和Jahn-Teller问题的特定对称性，允许非平凡的自旋和轨道纹理，分别。
2015-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Detection of Rashba spin splitting in 2D organic-inorganic perovskite via precessional carrier spin relaxation
有机-无机钙钛矿中与重元素（\textit{e.g.} Pb，I）的结合相关的强自旋-轨道相互作用使得这些材料在自旋电子学中的应用令人感兴趣。由于缺乏与金属卤化物八面体的扭曲相关的反转对称性，Rashba效应（在自旋场效应晶体管和自旋滤波器中使用的\textit{e.g.}）在这些材料中比在传统的III-V半导体例如GaAs中大得多，最近观察到CH $_3$ NH $_3$ PbBr $_3$中的近记录Rashba自旋分裂，分辨光电子能谱（ARPES）。需要更多的实验研究来确认和量化Rashba效应在有机-无机钙钛矿材料家族中的存在。在这里，我们应用时间分辨圆二色性技术来研究二维钙钛矿薄膜[（BA）$_2$ MAPb $_2$ I $_7$ ; BA = CH $_3$（CH $_2$）$_3$ NH $_3$，MA = CH $_3$ NH $_3$ ]中的载流子自旋动力学。我们的研究结果证实了存在的Rashba自旋分裂通过旋进自旋弛豫引起的Rashba有效磁场的优势。在我们的系统中的Rashba自旋分裂的大小提取从模拟测得的自旋动力学纳入LO-声子和电子-电子散射，产生一个值为10毫电子伏的电子能量为50毫电子伏以上的带隙，代表一个20倍以上的值比GaAs量子阱。
2018-07-27 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
Rashba spin splitting of L-gap surface states on Ag(111) and Cu(111)
用真空紫外激光自旋和角度分辨光电子能谱学（SARPES）研究了Ag（111）和Cu（111）表面L-能隙表面态的自旋分辨能带结构.观察到的Ag（111）和Cu（111）表面态的自旋织构与传统的Rashba效应所预期的一致。定量估算了Ag（111）表面态的Rashba参数，其值约为Cu（111）表面态的80%。表面态波函数被发现是主要的偶镜像对称与可忽略的奇贡献的SARPES使用线偏振光。结果与我们对轨道分辨表面态的理论计算相一致。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Scaling law for the Rashba-type spin splitting in quantum well films
利用高分辨率的激光自旋和角度分辨光电子能谱（laser-SARPES），通过对Au（111）衬底上生长的Ag薄膜的观察，首次从实验上测量了量子阱态的Rashba参数随薄膜厚度和量子数的系统变化。用基于密度泛函理论的理论计算很好地再现了数据。最重要的是，我们发现了一个Rashba参数（$α_{\rm R}$）的标度律，即$α_{\rm R}$的大小由界面电荷密度和薄膜与衬底之间的自旋轨道耦合比标度，并且它由一条直线表示，与薄膜厚度和量子数无关。这一新发现不仅对理解量子阱中的Rashba效应至关重要，而且为薄膜生长工程提供了基础，以微调二维异质结构系统中的自旋分裂。
2020-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Rashba Splitting in Janus InXPbP (X = S, Se, Te) Monolayers for Enhanced Photocatalytic Water Splitting
Hanoi University of Science and Technology（河内科技大学）；National Taiwan University（台湾大学）
通过第一性原理计算，研究了 Janus InXPbP (X = S, Se, Te) 单层的 Rashba 效应及其在光催化水分解中的应用，发现可通过改变硫族原子有效调控 Rashba 劈裂，且三种单层均具有合适的带隙和能带边缘位置，实现了高达 29.83% 的太阳能制氢效率。
2026-06-03 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
Structural dynamics in hybrid halide perovskites: Bulk Rashba splitting, spin texture, and carrier localization
混合卤化物钙钛矿中的延长的载流子寿命归因于由于传导和价带边缘中的Rashba分裂而产生的准间接带隙。在本文中，我们提出了一个有效的相对论能带结构的结果（CH_3 NH_3）PbI_3的带边附近的电子态的色散的影响（CH_3 NH_3）PbI_3的热结构起伏。我们建立了PbI 6八面体中Pb原子偏离中心对称位置与Rashba分裂大小之间的关系。为了使分裂能达到热能kT~26 meV（室温），位移应该是0.3 Ang的量级，这远高于（CH 3 NH 3）PbI 3的四相中Pb原子的静态位移。在较早的模拟时间（小于2 ps）观察到的Rashba分裂的显着的动态增强后来减弱，变得小于热能，尽管铅原子的平均位移保持大（0.37 Ang）。Pb位移矢量的随机化和作用于导带边缘处的电子的净有效磁场的相关联的抵消是减少Rashba分裂的原因。晶格动力学也导致恶化的Bloch字符的价带中的状态，导致随后的本地化的空穴，这会影响双极迁移率的载流子在（CH 3 NH 3）PbI 3。这些结果提出了问题的准间接的带隙作为一个原因，在（CH 3 NH3）PbI 3在室温下观察到的载流子寿命长。另一种机制涉及空穴的动态定位及其在倒易空间中与电子的重叠减少。
2018-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Electric field and strain induced Rashba effect in hybrid halide perovskites
使用第一性原理密度泛函理论计算，我们显示了如何Rashba型能带分裂的混合有机-无机卤化物钙钛矿APbX $_3$（A=CH $_3$ NH $_3^+$，CH（NH $_2$）$_2^+$，Cs $^+$和X=I，Br）可以调谐和增强与电场和各向异性应变。特别是，我们证明了Rashba分裂的四氢呋喃（CH $_3$ NH $_3$）PbI $_3$的大小增长与有机阳离子和电极化的强度的宏观排列，表明可观的可调谐性与实验可行的应用领域，即使在室温下。此外，我们量化了这种效果可以通过在A和X位点的化学取代来调节的程度，这改变了直接影响Rashba分裂的无机PbX $_3$笼的不同极性畸变模式的振幅。此外，我们预测，极性相CsPbI $_3$和（CH $_3$ NH $_3$）PbI $_3$具有$R3c$对称性具有相当大的Rashba分裂可能是可访问的，在室温下通过各向异性应变诱导的外延，即使在没有电场。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Slab Thickness Dependence of Rashba Splitting on Au(111) Surface: First-Principles and Model Analyses
利用第一性原理计算，研究了Au（111）表面自旋分裂与原子层数$N$的关系.当原子层的板足够厚时，较低的分裂态具有远离$\barΓ$的最小值，这被称为Rashba效应。随着层数的减少，最小值接近$\barΓ$，并且对于$N \leq 14$，它位于$\barΓ$。这种交叉进行了详细分析，使用两种模型：紧束缚模型和双层近自由电子模型。结果表明，表面能带色散的特征是两侧表面态干涉和自旋轨道相互作用相互竞争的结果。
2011-05-20 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
Rashba type spin-orbit splitting of quantum well states in ultrathin Pb films
发现Si（111）上超薄Pb膜中形成的量子阱态存在Rashba型自旋轨道分裂。由此产生的动量分裂与半导体异质结构中发现的情况相当。与Au（111）表面态的Rashba分裂相比，分裂不显示覆盖依赖性，并且自旋极化的符号反转。我们解释我们的结果在两个边界的Pb层的竞争效应。
2008-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic-field-assisted electron confinement and valley splitting in strained graphene
空间变化的应变石墨烯可以获得有趣的电子特性，因为应变诱导的谷依赖规范（伪磁）fields1，2。在这里，我们报告了通过使用热应变工程3，4获得的位于Cu（111）的台阶边缘附近的应变石墨烯区域的实现。我们使用亚纳米分辨率的扫描隧道显微镜和光谱学研究这些应变结构，并识别它们的空间调制狄拉克点，证明了铜和石墨烯波函数重叠对它们之间电荷转移的影响5。通过施加8特斯拉的磁场，在应变石墨烯中观察到电子约束，如由规则间隔的尖锐共振6，7所揭示的。在应变石墨烯的一些区域中，在隧穿光谱中出现重复的共振峰对。这为磁场和赝磁场的共存导致谷简并度的提升提供了直接和令人信服的证据。
2015-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital-enhanced Warping Effect in P\textsubscript{x},P\textsubscript{y}-derived Rashba Spin Splitting of Monatomic Bismuth Surface Alloy Surface Alloy
自旋分裂Rashba带可以有效地控制运动电子的自旋自由度，在自旋电子器件设计和自旋信息处理等前沿应用领域具有巨大的潜力。考虑到反转对称性的内在破缺和相当大的自旋-轨道相互作用，由重金属元素形成的二维（2D）表面合金表现出明显的表面态的Rashba型自旋分裂。本文利用扫描隧道谱（STS）和密度泛函理论（DFT）揭示了原子轨道对称性在$\sqrt{3}\times\sqrt{3} R30^{\circ}$ BiCu $_{2}$单原子合金六角翘曲Rashba自旋劈裂表面态中的重要作用.从$\mathrm{d}I/\mathrm{d}U$谱和计算的能带结构中，在未占能区发现了三个从不同轨道对称性杂化的类空穴Rashba分裂带。准粒子干涉（QPI）映射由于费米面的六角形变形，分辨出了\textit{p$_{x},$p$_{y}$}（$m_{j}=1/2$）带间跃迁打开的散射通道。与\textit{s,p$_{z}$}衍生带相反，六边形翘曲主要伴随着在具有面内轨道对称性的\textit{p$_{x}$,p$_{y}$}（$m_{j}=1/2$）带的色散中高达24\%的大量面外自旋极化$S_{z}$。
2020-06-09 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
Switchable and tunable Rashba-type spin splitting in covalent perovskite oxides
在过渡金属钙钛矿（ABO 3）中，大多数物理性质可通过结构参数（例如BO 6八面体的旋转）来调节。例子包括正铁氧体的内尔温度，混合价锰氧化物的导电性，或稀土钪酸盐的带隙。由于氧化物通常拥有大的内部电偶极子，并且可以容纳重元素，因此它们也成为显示Rashba自旋轨道耦合的主要候选者，通过这种耦合，电荷和自旋电流可以有效地相互转换。然而，尽管在SrTiO 3为基础的界面系统的一些实验报告，Rashba相互作用在这些材料中的研究很少，其与结构扭曲的相互作用仍然未知。在这封信中，我们确定了一种铋基钙钛矿，它具有巨大的电可切换的Rashba相互作用，其振幅可以通过铁电极化和氧八面体的呼吸模式来控制。这种特殊的结构参数源于Bi-O键的强共价性质，这让人想起钙钛矿镍酸盐中的情况。我们的研究结果不仅提供了新的策略，工艺敏捷的自旋-电荷转换器，但也突出了共价的相关性作为一个强大的处理复杂的氧化物设计新兴的属性。
2018-08-09 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
Zeeman-type spin splittings in strained d-wave altermagnets
Key Laboratory of Material Simulation Methods and Software of Ministry of Education, College of Physics, Jilin University（教育部材料模拟方法与软件重点实验室，吉林大学物理学院）；Key Laboratory of Physics and Technology for Advanced Batteries (Ministry of Education), College of Physics, Jilin University（教育部先进电池物理与技术重点实验室，吉林大学物理学院）；International Center of Future Science, Jilin University（吉林大学未来科学国际中心）
本研究通过应变诱导非相对论性Zeeman型自旋分裂，揭示了d波交替磁体中自旋电流的新途径，为设计自旋电子器件提供理论支持。
2025-12-18 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
Orbital-Angular-Momentum Based Origin of Rashba-Type Surface Band Splitting
我们认为，高Z材料表面的局部轨道角动量（OAM）的存在在Rashba型表面带分裂的形成中起着至关重要的作用。布洛赫态中的局部OAM态产生不对称的电荷分布（电偶极子）。表面电场的存在使电偶极子对准并导致手性OAM状态和相关的Rashba型分裂。因此，带分裂起源于电偶极相互作用，而不是从塞曼分裂的原始Rashba图片中提出的。Rashba态的特征自旋手征结构是通过自旋-轨道耦合形成的，因此是手征OAM的次级效应。在外加电场作用下对单个Bi层进行的第一性原理计算的结果验证了新模型的关键预测，包括自旋织构的方向，该方向在Rashba图中被预测为相反的方向。
2011-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hole spin relaxation in [001] strained asymmetric Si/SiGe and Ge/SiGe quantum wells
在只考虑最低空穴子带的情况下，研究了[001]应变非对称Si/Si $_{0.7}$ Ge $_{0.3}$（Ge/Si $_{0.3}$ Ge $_{0.7}$）量子阱中空穴自旋弛豫.在六带Luttinger ${\bf k}\cdot{\bf p}$模型的框架下，采用子带Löwdin微扰法，在包含足够的基函数的情况下，得到了最低空穴子带的有效哈密顿量. Si/SiGe量子阱中的最低空穴子带是轻空穴态，Rashba自旋轨道耦合项与动量的关系是线性的和立方的;而Ge/SiGe量子阱中的最低空穴子带是重空穴态，Rashba自旋轨道耦合项仅与动量的关系是立方的。空穴自旋弛豫研究的全微观动力学自旋布洛赫方程的方法，与所有相关的散射考虑。发现空穴-声子散射很弱，这使得空穴-空穴库仑散射变得非常重要。Si/SiGe量子阱中的空穴系统一般处于强散射极限，而Ge/SiGe量子阱中的空穴系统既可以处于强散射极限，也可以处于弱散射极限。库仑散射导致在Si/SiGe量子阱中自旋弛豫时间的温度和空穴密度依赖性的峰值，位于简并和非简并制度之间的交叉点附近。然而，库仑散射导致Ge/SiGe量子阱中自旋弛豫时间的温度依赖性不仅有一个峰，而且有一个谷。(The由于篇幅限制，其余部分省略）。
2009-09-17 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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 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
Rashba and Dresselhaus effects in 2D Pb-I-based perovskites
大块混合卤化物钙钛矿由显著的Rashba和Dresselhaus分裂控制。这表明这种效应不仅会影响它们的光电性能，而且会影响它们的二维层状亲戚的光电性能。这项工作的目的是了解如何不同的对称性破缺的方式影响这些材料中的这些效果。为此，采用模型结构，其中有机化合物被Cs原子取代。忽略无机层中可能的变形，导致具有组成Cs $_{n+1}$ Pb $_n$ I $_{3n+1}$的结构。利用全电子全势密度泛函理论程序\texttt{exciting}，系统地研究了原子位移对$n=1$、2、3和$\infty$能带结构的影响.产生Rashba或Dresselhaus分裂的位移模式被识别，并且分裂的量被确定为位移的函数。此外，在带隙周围的电子态的自旋纹理进行了分析，以区分Rashba和Dresselhaus效应。这项研究揭示了在平面铅位移的起源最强的影响。
2021-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation of two-dimensional holes in strained asymmetric SiGe quantum wells
我们分析了应变非对称SiGe量子阱中二维空穴谱的自旋分裂。基于Luttinger哈密顿量，我们得到了面内空穴波矢中三阶自旋分裂参数的表达式。发现SiGe量子阱的双轴应变是控制自旋分裂的关键参数。SiGe场效应晶体管结构的应用表明，典型的自旋分裂在室温下变化的情况下的硅量子阱沟道的几个meV的十分之一的几个meV的Ge对应物，并可以有效地修改由栅极控制的垂直限制电场的变化。分析还表明，对于充分非对称量子阱，自旋弛豫主要是由于自旋分裂相关的D 'yakonov-Perel'机制。在应变硅量子阱中，我们的估计表明，空穴自旋弛豫时间在室温下可以在一百皮秒的量级上，这表明这种结构也适合于p型自旋晶体管应用。
2004-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley Polarization and Inversion in Strained Graphene via Pseudo-Landau Levels, Valley Splitting of Real Landau Levels and Confined States
通过磁场可以很容易地控制系统的自旋极化和自旋方向。然而，目前还没有一种直接有效的方法来操纵谷赝自旋自由度。在这里，我们通过实验证明，它是可能的，实现谷极化和谷反转石墨烯通过使用应变诱导的赝磁场和真正的磁场。伪磁场与真实的磁场有很大的不同，在石墨烯的两个不同的谷处指向相反的方向。因此，伪磁场和真实磁场的共存导致石墨烯的两个不同谷处的不平衡的有效磁场。这使我们能够像控制电子自旋一样方便地控制石墨烯中的谷。在这项工作中，我们报告一致的观察谷极化和反转应变石墨烯通过伪朗道能级，分裂的真正朗道能级和谷分裂的限制状态，使用扫描隧道光谱。我们的研究结果突出了一个途径，以谷电子在应变石墨烯为基础的平台。
2020-02-24 cond-mat.mes-hall 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
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
