日本大阪大学Nano Lett.: 超导Tl双层晶体中隐藏的自旋极化能带

晶体从三维体相到厚度为一到几个原子的二维原子层材料 （ALMs） 的尺寸减小通常伴随着新的奇异物理性质的出现。超导性与自旋极化能带的结合源于所谓的Rashba-Bychkov（或简称“Rashba”）效应和轨道角动量（OAM），可能会导致进一步有趣的物理性质和新的超导态。自旋-轨道耦合 （SOC） 和晶体对称性的相互作用可以在只有几个原子层厚的材料中产生自旋极化能带，这可能导致前所未有的物理性质。在具有全局反演对称性的双层材料中，局部反演对称性 破缺 可以产生简并的自旋极化能带，其中每层的自旋是相反极化的。

在此研究中，作者证明了 Tl双层 晶体中的隐藏自旋是通过相当大晶格失配的Ag (111) 上生长来揭示的，同时出现了中心对称隐藏自旋双层晶体特有的一个显著现象： 在自旋和空间中 出现 一种 新型 能带分裂 。研究成功观察到这种新型分裂的关键 在于 界面处的相互作用具有 合适 的强度： 它不会破坏Tl双层的原始波函数，但足够强以诱导能量分离 。 在K点附近，在Ag带隙中发现了Tl态。 与衬底相互作用是有限的， 只是稍微提升了双层固有 隐藏自旋态的能量简并 ，并能够观察到涉及自旋和空间的显著分裂现象。 这种分裂不同于非中心对称晶体中的标准Rashba或Zeeman型分裂，其中本质上只有自旋自由度参与提升简并能带。 这种分裂可能会对传输特性产生重大影响，例如超导性。 这项 研究发现 Tl双层晶体 在0.9 K下 表现出超导性 。

图4 (a) 零磁场下 薄层电阻 的温度依赖性；(b) 垂直于平面的不同磁场下随温度变化的 薄层电阻 ；(c) 不同温度下随磁场变化的 薄层电阻 ；(d) 上临界场的温度依赖性

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