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
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
Manipulating Giant Rashba Valley Splitting and Quantum Hall States in Few-Layer Black Arsenic by Electrostatic Gating
在非中心对称的二维电子系统中，当自旋轨道耦合（SOC）与库仑相互作用、能带拓扑和外部调制力等动力学相互作用时，可能会出现激发现象。表现为巨大的Rashba谷分裂和奇异的量子霍尔态（QHS）可逆控制的静电门控。这一不寻常的发现源于BAs的褶皱正方形晶格，其中重$4p$轨道形成具有$p_{z}$对称性的高度不对称的$Γ$谷和$p_{x}$起源的$D$谷，分别位于布里渊区（BZ）中心和$X$的时间反演不变动量附近。当结构反转对称性被垂直电场破坏时，巨大的Rashba SOC被激活为$p_{x}$带，以产生与时间反转对称性相关的强自旋极化$D^{+}$和$D^{-}$谷，与受$p_{z}$对称性约束的弱$Γ$ Rashba带共存。有趣的是，强斯塔克效应显示出对$D$相同的$p_{x}$ -轨道选择性，共同移动$D^{\pm}$谷的价带最大值以超过$Γ$袋。SOC和斯塔克之间的这种协调效应使我们能够实现二维空穴气的门可调自旋谷操纵，正如QHS中非常规磁场触发的偶奇跃迁所揭示的那样。对于电子掺杂，量子化的$Γ$ Rashba频带的特征在于由特殊的密度依赖的带拓扑结构的过渡从两个抛物线谷到一个独特的内外螺旋结构时，载流子浓度增加。
2020-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital Hybridization Induces Giant Cubic Rashba Effect at Cu/WO$_{3}$ Interface
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
该研究以 Cu(001)/WO₃(001)为模型，通过第一性原理计算，发现 Cu 与 WO₃ 界面因轨道杂化产生强大 Rashba 自旋分裂，立方 Rashba 贡献随 Cu 厚度变化，可提取巨大本征参数，多种界面结构中效应仍存，确定此界面为探索 Rashba 物理的新平台。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall 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
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
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
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
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
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
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
Surface Circular Photogalvanic Effect in Tl-Pb Monolayer Alloys on Si(111) with Giant Rashba Splitting
本文发现 Si(111) 上具有巨 Rashba 效应的 Tl-Pb 单层合金可通过圆偏振光生电流效应产生非互易自旋极化光电流，其强度可与更厚的自旋劈裂薄膜相比，证明单原子层材料也能实现光学自旋操控。
2023-08-04 cond-mat.mes-hall 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
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
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
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
Giant interfacial spin-Hall angle from Rashba-Edelstein effect revealed by the spin-Hall Hanle processes
该研究利用自旋霍尔Hanle效应表征Pt/铁电界面，证明Rashba-Edelstein效应可使界面自旋霍尔角达到约0.3，显著增强自旋-电荷转换。
2023-09-20 cond-mat.mes-hall 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
Giant and anisotropic enhancement of spin-charge conversion in double Rashba interface graphene-based quantum system
本研究发现在铁和铂层间引入二维外延石墨烯单层，可使自旋-电荷电流转换显著提升三十四倍且具各向异性，该增强源于不对称Rashba贡献，为二维材料自旋转换工程及存储逻辑应用开辟了新可能。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unidirectional Rashba Spin Splitting in Single Layer WS$_{2(1-x)}$Se$_{2x}$ alloy
二维层状半导体材料，如过渡金属二硫属化物（TMD），由于其可调的带隙、有趣的自旋谷物理、压电效应和潜在的器件应用，引起了人们的广泛关注。本文研究了单层WS $_{1.4}$ Se $_{0.6}$合金的电子性质。该合金的电子结构，探讨使用角分辨光电子能谱，显示出明确的价带结构的各向异性，其特征在于两个抛物面在一个方向上的k-空间由一个恒定的面内矢量移动。这种带分裂是一个单向的Rashba自旋分裂与相关的巨Rashba参数为2.8 - 0.7 eV的签名。角分辨光电子能谱与压电力显微镜的结合突出了这种巨大的单向Rashba自旋分裂和合金中存在的面内极化之间的联系。WS $_{1.4}$ Se $_{0.6}$合金的这些独特的各向异性性质可以与由于S和Se原子之间的不同尺寸和电负性在生长过程中诱导的局部原子有序性有关。这种扭曲的晶体结构结合所观察到的宏观拉伸应变，证明了由光致发光，显示电偶极子与一个强大的面内组件，如所示的压电显微镜。在这种二维材料中，半导体性质、面内自发极化和巨大的面外Rashba自旋分裂之间的相互作用在下一代电子学、压电电子学和自旋电子学器件中具有广泛的应用潜力。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Termination-dependent surface properties in the giant-Rashba semiconductors BiTeX (X = Cl, Br, I)
非中心对称半导体BiTeX（X = Cl，Br，I）在其电子结构中表现出大的Rashba型自旋轨道分裂，使其成为自旋电子学的候选材料。然而，BiTeI（0001）单晶表面通常由Te和I终端的堆垛层错诱导域，这意味着空间上不均匀的电子结构。本文结合扫描隧道显微镜（STM）、光电子能谱学（ARPES，XPS）和密度泛函理论（DFT）计算，系统地研究了BiTeX（0001）表面的结构和电子性质。对于X = Cl，Br，我们观察到宏观单端表面。我们讨论了三种材料之间的化学特性的成键特性，表面电子结构，和表面形貌。
2015-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Giant Rashba effect at the topological surface of PrGe revealing antiferromagnetic spintronics
磁性材料中的Rashba自旋轨道分裂为自旋电子学领域开辟了一个新的视角。本文报道了在PrGe [010]表面的顺磁相（Rashba系数α R= 5eV）中存在着巨大的Rashba型自旋轨道效应.电子能带结构的显着变化已被观察到的相变从顺磁到反铁磁（44 K）和从反铁磁到铁磁基态（41.5 K）。我们发现PrGe中的Pr 4f态在费米能级附近与Pr 5d和Ge 4s-4p态有很强的杂化。发现Rashba效应在k_x和k_y方向上的行为不同，分别表现为类电子带和类空穴带。在顺磁相中的Rashba效应的可能起源与该系统中存在的反平行自旋极化有关。第一性原理的密度泛函计算的Pr终止表面与反平行自旋显示出一个公平的协议与实验结果。我们发现，反平行自旋强耦合到晶格，使PrGe系统的行为类似于弱铁磁系统。对不同磁相的能量色散曲线的分析表明，在PrGe中存在着Dzyaloshinsky-Moriya相互作用和交换相互作用之间的竞争，从而导致了磁有序化. Dzyaloshinsky-Moriya相互作用的存在的支持证据被观察到的各向异性磁电阻相对于磁场方向和一阶型滞后的X射线衍射测量。在反铁磁相和可调的Rashba参数与温度跨越磁转变的巨大的负磁阻43%，使这种材料的技术应用在反铁磁自旋电子器件的合适的候选人。
2016-09-21 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
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
Tuning the Fermi level through the Dirac point of giant Rashba semiconductor BiTeI with pressure
我们报告测量的Shubnikov-de Haas振荡在巨大的Rashba半导体BiTeI下施加的压力高达$\sim 2\,\mathrm{GPa}$。我们观察到一个高频振荡，在所有的压力和一个低频振荡之间出现的$\sim 0.3-0.7\,\mathrm{GPa}$表示第二个小费米面的外观。BiTeI有一个导带底，由于强的Rashba耦合，导带底被分成两个子带，从而导致"狄拉克点"。我们的研究结果表明，化学势开始低于狄拉克点在导带在环境压力和向上移动，随着压力的增加，交叉。在狄拉克点以上的化学势的存在导致两个费米面。我们提出了一个简单的模型，捕捉这种效果，可以用来了解我们的样品参数的压力依赖性。这些提取的参数与第一性原理计算和其他实验定量一致。通过我们的模型提取的参数支持的概念，压力使系统更接近预测的拓扑量子相变。
2014-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling hidden ferrimagnetism and giant magnetoelectricity in polar magnet Fe2Mo3O8
磁电效应在小功率电子器件中具有重要的应用价值，最大的磁电系数通常与磁有序诱导铁电性的相变有关。不幸的是，在这些系统中，大ME响应显示只有在精心极化程序。在极性磁体的单极畴晶体中，这些程序可能变得不必要。本文报道了在60 K温度下，极性磁铁Fe_2 Mo_3 O_8中的巨磁效应，极化跃变为0.3 μC/cm ~ 2，铁电磁矩和磁矩的相互控制达到了10 $^4$ ps/m量级。ME系数的符号可以通过改变所施加的“偏置”磁场来切换。所观察到的效果与一个隐藏的亚铁磁秩序揭示的应用程序的磁场。
2015-07-24 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
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
Giant ambipolar Rashba effect in a semiconductor: BiTeI
我们观察到一个巨大的自旋轨道分裂的非中心对称半导体BiTeI的体和表面状态。我们表明，费米能级可以放置在价带或导带通过控制表面终止。在这两种情况下，它相交的自旋极化带，在相应的表面耗尽和积累层。这些带的动量分裂不受吸附物引起的表面势变化的影响。这些发现表明，这种材料中存在两种对实现基于自旋电子学的自旋电子学至关重要的性质-大的，稳健的自旋分裂和双极传导。
2012-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
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
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
Reversible magnetic switching of high-spin molecules on a giant Rashba surface
通过传导电子对自旋的量子力学屏蔽敏感地依赖于磁性杂质所看到的环境。用金属络合物可以获得高度的响应性，因为将金属离子嵌入有机分子中防止了嵌入或合金化，并允许通过适当选择配体进行良好的控制。因此，有希望达到“按需”控制的自旋状态的单分子吸附在基板上。其中一条途径是依赖于具有内在双稳性的“可转换”分子，这些分子由外部刺激（如温度或光）触发，或者依赖于化学品的受控剂量以形成可逆键。然而，这些方法将功能性限制于可切换分子或取决于对原子或分子的访问。在这里，我们提出了一种方法来诱导双稳态也在平面分子利用环境。我们发现，由Rashba系统BiAg $_2$的反相边界提供的特定“栖息地”稳定了锰酞菁分子的第二结构，其中中心Mn离子移出分子平面。这对应于大磁矩的形成和相对于常规吸附位点的基态的伴随变化。这里发现的可逆自旋开关表明，我们不仅可以通过基底重新排列电子能级或提升轨道简并，甚至可以通过作用于周围环境来改变单分子中多体相互作用的影响。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Realistic large-scale modeling of Rashba and induced spin-orbit effects in graphene/high-Z-metal systems
石墨烯作为一种具有约1 $μ$ eV的小固有自旋轨道相互作用的材料，在自旋电子学中的应用有限。石墨烯在重金属表面的吸附被认为是通过Rashba效应或通过石墨烯和金属的价带态的杂化引起的自旋轨道效应来诱导石墨烯$π$ -带的强自旋分裂。对吸附在含有重元素的衬底上的石墨烯进行的自旋分辨光电子能谱学实验证明了在费米能级（$E_F$）和K点附近的100 meV量级的$π$态的“巨大”自旋分裂。然而，最近的扫描隧道光谱实验并没有证实这些发现，留下了“巨大”Rashba效应或石墨烯中诱导的自旋轨道相互作用的观察结果仍然开放。因此，详细了解这些系统中的物理特性是必不可少的。从理论方面来说，这首先需要对所研究的石墨烯/金属界面进行正确的建模。在这里，我们提出了现实的超晶胞密度泛函理论计算，包括色散相互作用和自旋轨道相互作用，为几个石墨烯/高Z金属界面。虽然正确地再现了金属表面的自旋分裂特征，它们在石墨烯吸附和石墨烯掺杂水平下的改性，但我们的研究表明，在$E_F$周围，既没有“巨大”Rashba-也没有自旋轨道诱导的石墨烯π态分裂发生。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Intertwined Hyperferroelectricity, Tunable Multiple Topological Phases and Giant Rashba Effect in Wurtzite LiZnAs
The Maharaja Sayajirao University of Baroda（巴罗达马哈拉贾·萨亚吉拉奥大学）；Southern Utah University（南犹他大学）；University of Arkansas（阿肯色大学）
通过第一性原理计算，研究揭示了纤锌矿 LiZnAs 中交织的超铁电性、双轴应变诱导的可调多重拓扑相及巨型 Rashba 效应，并发现极化翻转可引起自旋织构反转，为自旋电子学应用提供了新机制。
2025-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Silicon surface with giant spin-splitting
我们在Si（111）晶片上用Bi三聚体吸附层在半导体衬底上诱导了一个巨大的Rashba型自旋分裂。面内反转对称性被破坏，使得面内电势梯度引起具有约140 meV的Rashba能量的巨大自旋分裂，这比先前报道的任何半导体异质结构的自旋分裂大一个数量级以上。电子态的分离大于它们的寿命展宽，这已经用角分辨光电子能谱直接观察到。实验结果得到了相对论第一性原理计算的证实。我们设想的基本现象，以及为半导体为基础的技术的重要影响。
2009-05-06 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
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
Giant Rashba Splitting in CH3NH3PbBr3 Organic-Inorganic Perovskite
有机-无机钙钛矿结合了良好的迁移率和极长的载流子寿命，为光电子学开辟了一个全新的领域。然而，对它们潜在的电子结构的测量仍然缺乏。利用角分辨光电子能谱学，我们测量了单晶CH $_3$ NH $_3$ PbBr $_3$的价带色散。最高能带的色散是应用改进的前沿方法提取的，该方法考虑了有机-无机钙钛矿的特定态密度。表面布里渊区是一致的，无论是在低温正交相和高温立方相体终止表面。在低温阶段，我们发现一个环形的价带最大值的半径为0.043电子伏特的$^{-1}$，集中在0.16电子伏特深的局部最小值的高对称点的价带的色散。观察到强烈的圆二色性。这种色散是强自旋-轨道耦合的结果。自旋轨道耦合也存在于室温相。耦合强度是迄今为止报道的最大的耦合强度之一。
2016-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Giant tunability of magnetoelasticity in Fe$_4$N system: Platform for unveiling correlation between magnetostriction and magnetic damping
本文通过Co或Mn部分替代Fe实现Fe$_4$N磁弹性的巨可调（$λ_{100}$从-121到+46 ppm），揭示磁致伸缩与磁阻尼强关联，为高灵敏自旋电子应变传感器提供候选材料。
2024-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy effects on Rashba and topological insulator spin polarized surface states: a unified phenomenological description
自旋极化的二维电子态以前已经在具有巨大Rashba分裂的金属表面合金和拓扑绝缘体表面上观察到。我们研究了这些系统的表面能带结构，在一个统一的方式，利用最近的结果k.p理论。该模型提出了一种不同的方式来解决Rashba系统中各向异性的影响。各种Rashba化合物的表面能带结构的变化可以通过单个有效参数来捕获，该参数量化了Rashba效应与恒定能量轮廓的六边形翘曲之间的竞争。相同的模型提供了一个统一的唯象描述的表面状态属于材料的拓扑平凡和非平凡的能带结构。
2011-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling potential candidates for rare-earth-free permanent magnet and magnetocaloric effect applications: a high throughput screening in Fe-N alloys
该研究通过高通量密度泛函理论计算，在Fe-N合金中筛选出49个铁磁案例，其中15种为潜在永磁体（含1种硬磁、14种半硬磁）、40种为潜在巨磁热效应材料，填补了应用空白，为无稀土永磁和磁热应用提供候选。
2025-01-03 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
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
Rashba split surface states in BiTeBr
利用密度泛函理论研究了BiTeBr的体能带结构和表面态。我们认为，在Te-Br亚晶格的原子顺序不同的有序和无序相。相对论从头计算的基础上，我们表明，有序的BiTeBr是积极优选相比，无序的。我们表明，Te和Br-终止表面的有序BiTeBr持有表面状态与一个巨大的自旋轨道分裂。Te终止的表面态自旋分裂具有Rashba型行为，耦合参数为α_R ~ 2 eV_（？）
2013-02-04 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
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
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心，也是二维材料的范德华（vdW）异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里，我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein（REE）效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯，在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应，由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统，从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点，这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会，以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
Comment on "Rotating Spin and Giant Splitting: Unoccupied Surface Electronic Structure of Tl/Si(111)"
本评论指出，原Letter关于Tl/Si中自旋极化矢量旋转的结论有误，因为其完整数据集显示面内极化在谷处并未消失，且面外数据并非真实测量值而是理论推导或未指明处理得出的。
2023-07-01 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of spin texture and Fermi lines in Bi(111) multi-layer nanofilm
我们进行了一个完全相对论性的第一性原理密度泛函计算研究铋（Bi）（111）多层纳米膜的表面状态，多达20个Bi双层，并研究了Bi表面上的Rashba效应和自旋织构。在费米线上发现了一个巨大的离面自旋态，离面自旋分量的最大值约为总自旋的40%。我们还评估了Rashba参数$α_R \simeq 1.9 {\rm eV}\cdot$的使用的表面态带，这是埋在体状态，在-0.32 eV以下的费米能量。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
