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意大利ISM-CNR研究所Nano Lett.: 拓扑锑烯的巨大且可调的面外自旋极化

时间：2023-07-19 来源： 浏览：

意大利ISM-CNR研究所Nano Lett.: 拓扑锑烯的巨大且可调的面外自旋极化

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2023年7月17日，Nano Lett.在线发表了 意大利ISM-CNR研究所Polina M. Sheverdyaeva和Conor Hogan 课题组的研究论文，题目为《 Giant and Tunable Out-of-Plane Spin Polarization of Topological Antimonene 》。

拓扑绝缘体（TIs）是一类具有高自旋-轨道耦合（SOC）和非平庸能带拓扑的材料。由于存在受时间反演对称性保护的类狄拉克 （Dirac-like） 拓扑表面态（TSSs），它们在体相上是绝缘的，在表面上是金属的。 由于自旋-动量锁定的对称性， TSSs是完全自旋极化的，在费米能级附近 的自旋方向主要是面内的 。在此研究中，作者通过自旋分辨光电子能谱表明，具有一个锑烯双层界面的拓扑绝缘体，它的 TSS在衬底能隙内表现出几乎完全面外的自旋极化 ，可以将这种现象与自旋极化表面态的对称保护能带交叉联系起来。TSS的几乎完全面外的自旋极化沿着能量-动量空间中的连续路径发生，并且可以通过 电子掺杂将能隙内的自旋极化从几乎完全面外可逆地调节到几乎完全面内 。这些研究发现为利用TSSs的巨大面外自旋极化的先进自旋电子学应用铺平了道路。

图1  锑烯/ Bi 2 Se 3 的理论与实验电子结构
图2  巨大面外自旋纹理的起源
图3 电子掺杂定制自旋纹理
【 论文链接 】
Sheverdyaeva, P.M., Hogan, C., Bihlmayer, G. et al. Giant and Tunable Out-of-Plane Spin Polarization of Topological Antimonene . Nano Lett. , 2023 . https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00153

【其他相关文献】

[1]  Zhang, H., Liu, CX., Qi, XL. et al. Topological insulators in Bi 2 Se 3 , Bi 2 Te 3 and Sb 2 Te 3 with a single Dirac cone on the surface. Nat. Phys ., 2009 , 5, 438–442. https://doi.org/10.1038/nphys1270
[2]  Hsieh, D., Xia, Y., Qian, D. et al. A tunable topological insulator in the spin helical Dirac transport regime. Nature , 2009 , 460, 1101–1105. https://doi.org/10.1038/nature08234
[3]  Su, S.H., Chuang, P.Y., Chen, H.Y. et al. Topological Proximity-Induced Dirac Fermion in Two-Dimensional Antimonene. ACS Nano ,  2021 , 15, 15085−15095 . https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05454

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