We investigate the effect of the twist angle on the proximity spin-orbit coupling (SOC) in graphene/NbSe$_2$ heterostructures from first principles. The low-energy Dirac bands of several different commensurate twisted supercells are fitted to a model Hamiltonian, allowing us to study the twist-angle dependency of the SOC in detail. We predict that the magnitude of the Rashba SOC can triple, when going from $Θ=0^\circ$ to $Θ=30^\circ$ twist angle. Furthermore, at a twist angle of $Θ\approx23^\circ$ the in-plane spin texture acquires a large radial component, corresponding to a Rashba angle of up to $Φ=25^\circ$. The twist-angle dependence of the extracted proximity SOC is explained by analyzing the orbital decomposition of the Dirac states to reveal with which NbSe$_2$ bands they hybridize strongest. Finally, we employ a Kubo formula to evaluate the efficiency of conventional and unconventional charge-to-spin conversion in the studied heterostructures.
Pseudo-spin triplet superconductivity in transition-metal dichalcogenide monolayers and Andreev reflection in the lateral heterostructures of 2$H$-NbSe$_2$
Signatures of Topological Superconductivity in Bulk Insulating Topological Insulator BiSbTe$_{1.25}$Se$_{1.75}$ in Proximity with Superconducting NbSe$_2$
Large Field-Free Superconducting Diode Effect with Nonmonotonic Polarity Reversals in NbSe$_2$/CrBr$_3$ Heterostructures
Southern University of Science and Technology(南方科技大学);International Quantum Academy, and Shenzhen Branch, Hefei National Laboratory(国际量子科学院,合肥国家实验室深圳分院);Eastern Institute for Advanced Study, Eastern Institute of Technology(宁波东方理工大学(暂名)先进研究院);State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, Sun Yat‑sen University(中山大学光电信息材料与技术国家重点实验室)
Resonant interlayer coupling in NbSe$_2$-graphite epitaxial moir{é} superlattices
SUPA, School of Physics and Astronomy, University of St Andrews(圣安德鲁斯大学物理与天文学学院);Department of Physics and Astronomy, University of Manchester(曼彻斯特大学物理与天文学系);Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids(马克斯·普朗克固体化学物理研究所);Physics Study Program, Faculty of Science and Technology, Syarif Hidayatullah State Islamic University Jakarta(雅加达希达亚图拉伊斯兰国立大学科技理学院物理学专业);Institute for Materials Research, Tohoku University(东北大学材料科学研究所)
Spin Proximity Effects in Graphene/Topological Insulator Heterostructures
通过拓扑绝缘体的邻近效应增强石墨烯中的自旋轨道相互作用,可以创建一种新颖的2D系统,该系统将非平凡的自旋纹理与高电子迁移率相结合。为了设计具有这种石墨烯/拓扑绝缘体(Gr/TI)异质结构的实际自旋电子学应用,对混合自旋相关性质的理解是必不可少的。{然而,迄今为止,尽管大量的实验研究Gr/TI异质结报告了各种各样的显着的(自旋)输运现象,很少有人知道的真实性质的自旋纹理的界面状态,以及它们的作用上的测量性能。在这里,我们使用{ \it从头计算}模拟和紧束缚模型来确定与Bi $_2$ Se $_3$拓扑绝缘体连接的石墨烯中电子态的精确自旋纹理。我们的计算预测了石墨烯层中巨大的自旋寿命各向异性的出现,这应该是Gr/TI异质结构中自旋输运的可测量标志,并提出了新型自旋器件
Proximity-Induced Spin-Orbit Coupling in Graphene-Bi$_{1.5}$Sb$_{0.5}$Te$_{1.7}$Se$_{1.3}$ Heterostructures
邻近耦合可以极大地增强石墨烯中微弱的本征自旋轨道耦合。在这里,我们报告的邻近诱导的自旋轨道耦合在石墨烯的六方氮化硼(hBN)转移到拓扑绝缘体Bi $_{1.5}$ Sb $_{0.5}$ Te $_{1.7}$ Se $_{1.3}$(BSTS),这是生长在hBN衬底上的气相固体合成。相位相干传输测量,揭示弱本地化,使我们能够提取的载波密度依赖的相位相干长度$l_ϕ$。虽然$l_ϕ$随着hBN/石墨烯/hBN参比样品中载流子密度的增加而增加,但由于BSTS与石墨烯的邻近偶联,其在BSTS/石墨烯中降低。后者的行为的结果从D 'yakonov-Perel型自旋散射在石墨烯与一个大的邻近诱导的自旋轨道耦合强度至少为2.5 meV。
Multidimensional sensing of proximity magnetic fields via intrinsic activation of dark excitons in WSe$_2$/CrCl$_3$ heterostructure
University of Warsaw(华沙大学);National University of Singapore(新加坡国立大学);Guilin University of Electronic Technology(桂林电子科技大学);National Institute for Materials Science(物质材料研究机构)
Proximity spin-orbit and exchange coupling in ABA and ABC trilayer graphene van der Waals heterostructures
我们研究了封装在半导体过渡金属二硫属化合物单层和铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中的ABA和ABC三层石墨烯中的邻近自旋轨道和交换耦合。采用第一性原理计算,我们得到的多层堆叠的电子结构和提取相关的邻近诱导的轨道和自旋相互作用参数通过拟合的低能带模型哈密顿量。我们还证明了横向电场的邻近效应的可调谐性。使用模型哈密顿,我们还研究了混合自旋轨道/交换耦合封装,这使得定制的自旋相互作用非常有效地由所施加的字段。我们还总结了裸ABA,ABC和ABB三层的自旋轨道物理,并提供,随着电子能带结构的第一原理结果,态密度,自旋分裂,和电场的可调性的带,定性的了解所观察到的行为和现实的模型参数作为资源的模型模拟的三层石墨烯的传输和相关物理。
Tuning proximity-induced spin-orbit coupling in graphene/WSe$_{2}$ heterostructures
University of Regensburg(雷根斯堡大学);Budapest University of Technology and Economics(布达佩斯技术与经济大学);MTA-BME Correlated van der Waals Structures Momentum Research Group(MTA-BME 关联范德华结构动量研究组);MTA-BME Superconducting Nanoelectronics Momentum Research Group(MTA-BME 超导纳米电子学动量研究组);Friedrich Schiller University Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学);National Institute for Materials Science(日本材料科学国家研究所)
Magnetic Proximity Effect in an Antiferromagnetic Insulator/Topological Insulator Heterostructure with Sharp Interface
本文报道了MnSe/(Bi,Sb)2 Te 3异质结构的电子输运性质的实验研究,其中MnSe是一种反铁磁绝缘体,(Bi,Sb)2 Te 3是一种三维拓扑绝缘体(TI).在霍尔效应和纵向电阻的测量中表现出很强的磁邻近效应。我们的分析表明,栅极电压可以大大修改的异常霍尔电导,超过0.1 e2/h的温度为1.6 K和磁场的5 T,即使只有顶部TI表面是在接近MnSe。这项工作表明,基于反铁磁绝缘体的异质结构提供了一个很有前途的平台,研究范围广泛的拓扑自旋电子现象。
Proximity Driven Enhanced Magnetic Order at Ferromagnetic Insulator / Magnetic Topological Insulator Interface
磁绝缘体/拓扑绝缘体(MI/TI)界面的磁交换驱动邻近效应为新现象提供了一个丰富的舞台,同时也为实现低能量耗散量子器件提供了一种途径。在这里,我们报告了一个戏剧性的增强邻近交换耦合的MI /磁TI EuS / Sb $_{2-x}$ V $_x$ Te $_3$混合异质结构,其中V掺杂是用来驱动TI(Sb $_{2}$ Te $_3$)磁性。我们观察到一个人工的反铁磁结构附近的MI/TI接口,这可能是增强的邻近耦合。邻近效应和掺杂之间的相互作用提供了深入了解可控工程的磁秩序使用混合异质结构。
Prediction of new superconducting bilayers heterostructures using quantum confinement and proximity effects
Politecnico di Torino(都灵理工大学);National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)(国立核研究大学莫斯科工程物理学院);University of Milan(米兰大学);University of Göttingen(哥廷根大学)
Quantum anomalous Hall effect driven by magnetic proximity coupling in all-telluride based heterostructure
量子反常霍尔效应(QAHE)是一种奇异的量子现象,起源于样品边缘的无耗散手性通道。虽然已经在磁性掺杂的拓扑绝缘体(TI)中观察到QAHE,但是利用相邻铁磁体层对TI表面的磁性邻近效应可以通过打开具有比掺杂系统中更少无序的交换间隙来提供QAHE的替代方法。然而,一个有利的异质界面,实现QAHE的基础上的磁邻近效应的工程仍然有待实现。在这里,我们报告的QAHE在非磁性TI和铁磁绝缘体(FMI)的邻近耦合系统的观察。我们已经设计了三明治异质结构的(Zn,Cr)Te/(Bi,Sb)2 Te 3/(Zn,Cr)Te,满足两个先决条件出现的QAHE;形成一个相当大的交换间隙在TI表面状态和调整的费米能量到交换间隙。在所有碲化物基异质结构中的有效邻近耦合,如这里所展示的,将使得能够实现与铁磁性、铁电性、超导性等耦合的多功能定制拓扑材料的现实设计。