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研究揭示决定二维范德华异质双层膜Rashba分裂的因素
作者:小柯机器人 发布时间:2021/2/28 16:11:18

美国莱斯大学Boris I. Yakobson团队揭示了决定了二维范德华异质双层膜Rashba分裂的因素。 相关研究成果于2021年2月24日发表在国际顶尖学术期刊《美国化学会杂志》。

Rashba自旋-轨道耦合可以实现自旋态的电子控制,有望从传统的基于电荷的计算中获得巨大的进步。到目前为止,还没有一个通用的方案或描述来寻找具有大可调分裂的孤立自旋态的最优系统。

该文中,基于第一性原理计算,研究人员探讨了二维范德华异质双层膜中Rashba效应的微观物理化学机制。研究人员发现,界面上原子的Born有效电荷的差异可以作为一个单层描述来预测具有大Rashba分裂的异质结对,从而减少了材料搜索中的比例因子。

此外,研究人员还发现,对于大多数二维材料,常规使用的Rashba参数αR并不能很好地衡量这种效应的强度。从研究人员的总体方案来看,MoTe2 | Tl2O和MoTe2 | PtS2,自旋分裂超过120meV,Rashba能量ER=94meV,波数差2k0=0.36–1(“有效”αR>1ev),是室温下自旋晶体管的最佳候选者。

附:英文原文

Title: What Dictates Rashba Splitting in 2D van der Waals Heterobilayers

Author: Sunny Gupta, Boris I. Yakobson

Issue&Volume: February 24, 2021

Abstract: Rashba spin–orbit coupling enables electric control of spin states, promising enormous advances from conventional charge-based computing. Until now, a general scheme or a descriptor to find an optimal system with isolated spin states with large tunable splitting is still lacking. Here, based on first-principles calculations, we explore the microscopic physicochemical mechanism responsible for the Rashba effect in 2D van der Waals heterobilayers. We find that the difference in the Born effective charge of atoms at the interface can be used as a single-layer descriptor to predict heteropairs with large Rashba splitting, thus reducing the scaling factor in materials search. Moreover, we discover that for most 2D materials, the routinely used Rashba parameter αR is not a good gauge of the effect’s strength. From our general scheme, MoTe2|Tl2O and MoTe2|PtS2, with spin splitting above 120 meV, Rashba energy ER = 94 meV, and wavenumber difference  2k0 = 0.36 –1 (“effective” αR > 1 eV), emerge as the best candidates for spin transistors at room temperature.

DOI: 10.1021/jacs.0c12809

Source: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c12809

 

期刊信息

JACS:《美国化学会志》,创刊于1879年。隶属于美国化学会,最新IF:14.612
官方网址:https://pubs.acs.org/journal/jacsat
投稿链接:https://acsparagonplus.acs.org/psweb/loginForm?code=1000