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(纯计算)湖南大学唐黎明团队Phys. Rev. Lett.: 反铁磁转角双层中的自旋-动量耦合

时间：2023-02-12 来源： 浏览：

(纯计算)湖南大学唐黎明团队Phys. Rev. Lett.: 反铁磁转角双层中的自旋-动量耦合

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2023年1月25日，Phys. Rev. Lett.在线发表了湖南大学唐黎明教授课题组的研究论文，题目为《Nonrelativistic Spin-Momentum Coupling in Antiferromagnetic Twisted Bilayers》。

自旋-动量耦合强烈依赖于固体中重元素的相对论效应，这是自旋电子学中许多现象的基础。在此研究中，作者从理论上预测了二维材料中的非相对论自旋-动量耦合。 通过提出二维体系中自旋分裂的磁对称性要求，研究发现一个简单的转角操作可以在反铁磁双层中实现非相对论自旋分裂 。通过第一性原理计算，研究证明了动量依赖的自旋分裂广泛存在于 反铁磁转角双层中，其 具有不同晶体结构和转角角度。 转角引起的自旋分裂大小与自旋-轨道耦合引起的 自旋分裂 大小具有相同的数量级 。 特别地， 在外电场下，转角结构可以产生具有极高电荷-自旋转换比的横向自旋电流 。这些发现证明了在没有自旋-轨道耦合 的材料中 实现电控磁性的潜力。

图1 1T相二维范德华材料在不同堆垛下的双层晶体和磁性结构
图2 层间AFM双层NiCl2的能带结构
图3 价带和导带的三维能带结构和自旋分裂分布
图4 层间AFM转角双层中的自旋分裂

图5 自旋电流示意图、价带和导带的能量轮廓和电荷-自旋转换比

【 论文链接 】
He, R., Wang, D., Luo, N. et al. Nonrelativistic Spin-Momentum Coupling in Antiferromagnetic Twisted Bilayers. Phys. Rev. Lett ., 2023 , 130, 046401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.046401

【其他相关文献】

[1] Ni, J.Y., Li, X.Y., Amoroso, D. et al. Giant Biquadratic Exchange in 2D Magnets and Its Role in Stabilizing Ferromagnetism of  NiCl2 Monolayers. Phys. Rev. Lett ., 2021 , 127, 247204 . https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.127.247204
[2] Wang, C., Gao, Y., Lv, H. et al. Stacking Domain Wall Magnons in Twisted van der Waals Magnets. Phys. Rev. Lett ., 2020 , 125, 247201 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.247201
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