• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

高迁移率少层半导体中的层和栅极可调自旋轨道耦合

Layer- and gate-tunable spin-orbit coupling in a high-mobility few-layer semiconductor.

作者信息

Shcherbakov Dmitry, Stepanov Petr, Memaran Shahriar, Wang Yaxian, Xin Yan, Yang Jiawei, Wei Kaya, Baumbach Ryan, Zheng Wenkai, Watanabe Kenji, Taniguchi Takashi, Bockrath Marc, Smirnov Dmitry, Siegrist Theo, Windl Wolfgang, Balicas Luis, Lau Chun Ning

机构信息

Department of Physics, The Ohio State University, Columbus, OH 43210, USA.

National High Magnetic Field Laboratory, Tallahassee, FL 32310, USA.

出版信息

Sci Adv. 2021 Jan 29;7(5). doi: 10.1126/sciadv.abe2892. Print 2021 Jan.

DOI:10.1126/sciadv.abe2892
PMID:33514554
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7846175/
Abstract

Spin-orbit coupling (SOC) is a relativistic effect, where an electron moving in an electric field experiences an effective magnetic field in its rest frame. In crystals without inversion symmetry, it lifts the spin degeneracy and leads to many magnetic, spintronic, and topological phenomena and applications. In bulk materials, SOC strength is a constant. Here, we demonstrate SOC and intrinsic spin splitting in atomically thin InSe, which can be modified over a broad range. From quantum oscillations, we establish that the SOC parameter α is thickness dependent; it can be continuously modulated by an out-of-plane electric field, achieving intrinsic spin splitting tunable between 0 and 20 meV. Unexpectedly, α could be enhanced by an order of magnitude in some devices, suggesting that SOC can be further manipulated. Our work highlights the extraordinary tunability of SOC in 2D materials, which can be harnessed for in operando spintronic and topological devices and applications.

摘要

自旋轨道耦合(SOC)是一种相对论效应,在这种效应中,在电场中运动的电子在其静止参考系中会经历一个有效磁场。在没有反演对称性的晶体中,它会解除自旋简并,并导致许多磁学、自旋电子学和拓扑学现象及应用。在块体材料中,SOC强度是一个常数。在此,我们展示了原子级厚度的InSe中的SOC和本征自旋分裂,其可以在很宽的范围内被调节。通过量子振荡,我们确定SOC参数α与厚度有关;它可以通过面外电场连续调制,实现0到20毫电子伏特之间的本征自旋分裂可调谐。出乎意料的是,在一些器件中α可以增强一个数量级,这表明SOC可以被进一步操控。我们的工作突出了二维材料中SOC的非凡可调谐性,这可用于原位自旋电子学和拓扑器件及应用。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/f0f7dc85c126/abe2892-F4.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/50bdbd99429a/abe2892-F1.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/aa9716f623f2/abe2892-F2.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/bd5381b246aa/abe2892-F3.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/f0f7dc85c126/abe2892-F4.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/50bdbd99429a/abe2892-F1.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/aa9716f623f2/abe2892-F2.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/bd5381b246aa/abe2892-F3.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/494e/7846175/f0f7dc85c126/abe2892-F4.jpg

相似文献

1
Layer- and gate-tunable spin-orbit coupling in a high-mobility few-layer semiconductor.高迁移率少层半导体中的层和栅极可调自旋轨道耦合
Sci Adv. 2021 Jan 29;7(5). doi: 10.1126/sciadv.abe2892. Print 2021 Jan.
2
Tuning Rashba Spin-Orbit Coupling in Gated Multilayer InSe.门控多层 InSe 中的拉什巴自旋轨道耦合的调谐。
Nano Lett. 2018 Jul 11;18(7):4403-4408. doi: 10.1021/acs.nanolett.8b01462. Epub 2018 Jun 8.
3
Tunable surface electron spin splitting with electric double-layer transistors based on InN.基于 InN 的电双层晶体管可调谐表面电子自旋劈裂。
Nano Lett. 2013 May 8;13(5):2024-9. doi: 10.1021/nl400153p. Epub 2013 Apr 29.
4
Giant Tunability of Intersubband Transitions and Quantum Hall Quartets in Few-Layer InSe Quantum Wells.少层InSe量子阱中量子阱间跃迁和量子霍尔四重态的巨大可调谐性
Nano Lett. 2024 Apr 3;24(13):3851-3857. doi: 10.1021/acs.nanolett.3c04121. Epub 2024 Mar 19.
5
Electric-field control of spin-orbit torque in a magnetically doped topological insulator.电场控制磁性掺杂拓扑绝缘体中的自旋轨道扭矩。
Nat Nanotechnol. 2016 Apr;11(4):352-9. doi: 10.1038/nnano.2015.294. Epub 2016 Jan 4.
6
Origin of Rashba Spin Splitting and Strain Tunability in Ferroelectric Bulk CsPbF.铁电体块状 CsPbF 中 Rashba 自旋分裂的起源及应变可调性
J Phys Chem Lett. 2021 Oct 7;12(39):9539-9546. doi: 10.1021/acs.jpclett.1c02596. Epub 2021 Sep 27.
7
Giant Rashba-type spin splitting in bulk BiTeI.块状 BiTeI 中的巨型 Rashba 型自旋劈裂。
Nat Mater. 2011 Jun 19;10(7):521-6. doi: 10.1038/nmat3051.
8
On-Demand Spin-Orbit Interaction from Which-Layer Tunability in Bilayer Graphene.按需双层石墨烯中哪一层可调谐的自旋轨道相互作用。
Nano Lett. 2017 Nov 8;17(11):7003-7008. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03604. Epub 2017 Oct 23.
9
Quantum Hall Effect Measurement of Spin-Orbit Coupling Strengths in Ultraclean Bilayer Graphene/WSe Heterostructures.超清洁双层石墨烯/WSe异质结构中自旋轨道耦合强度的量子霍尔效应测量
Nano Lett. 2019 Oct 9;19(10):7028-7034. doi: 10.1021/acs.nanolett.9b02445. Epub 2019 Sep 30.
10
Spin-Orbit Coupling and Spin-Polarized Electronic Structures of Janus Vanadium-Dichalcogenide Monolayers: First-Principles Calculations.Janus 钒二硫属化物单层的自旋轨道耦合与自旋极化电子结构:第一性原理计算
Nanomaterials (Basel). 2022 Jan 24;12(3):382. doi: 10.3390/nano12030382.

引用本文的文献

1
Spin polarization detection via chirality-induced tunnelling currents in indium selenide.通过硒化铟中手性诱导隧穿电流进行自旋极化检测
Nat Mater. 2025 Feb;24(2):212-218. doi: 10.1038/s41563-024-02067-9. Epub 2025 Jan 8.
2
Electrically tunable giant Nernst effect in two-dimensional van der Waals heterostructures.二维范德华异质结构中的电可调巨能斯特效应
Nat Nanotechnol. 2024 Jul;19(7):941-947. doi: 10.1038/s41565-024-01717-y. Epub 2024 Jul 2.
3
Quantum octets in high mobility pentagonal two-dimensional PdSe.高迁移率五角形二维PdSe中的量子八重态

本文引用的文献

1
Quantum Hall Effect Measurement of Spin-Orbit Coupling Strengths in Ultraclean Bilayer Graphene/WSe Heterostructures.超清洁双层石墨烯/WSe异质结构中自旋轨道耦合强度的量子霍尔效应测量
Nano Lett. 2019 Oct 9;19(10):7028-7034. doi: 10.1021/acs.nanolett.9b02445. Epub 2019 Sep 30.
2
Tuning Rashba Spin-Orbit Coupling in Gated Multilayer InSe.门控多层 InSe 中的拉什巴自旋轨道耦合的调谐。
Nano Lett. 2018 Jul 11;18(7):4403-4408. doi: 10.1021/acs.nanolett.8b01462. Epub 2018 Jun 8.
3
Strong Anisotropic Spin-Orbit Interaction Induced in Graphene by Monolayer WS_{2}.
Nat Commun. 2024 Jan 26;15(1):761. doi: 10.1038/s41467-024-44972-2.
单层 WS_{2}诱导石墨烯中强烈的各向异性自旋轨道相互作用。
Phys Rev Lett. 2018 Mar 9;120(10):106802. doi: 10.1103/PhysRevLett.120.106802.
4
Large Proximity-Induced Spin Lifetime Anisotropy in Transition-Metal Dichalcogenide/Graphene Heterostructures.过渡金属二硫化物/石墨烯异质结构中的大近邻诱导自旋寿命各向异性。
Nano Lett. 2017 Dec 13;17(12):7528-7532. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03460. Epub 2017 Nov 29.
5
On-Demand Spin-Orbit Interaction from Which-Layer Tunability in Bilayer Graphene.按需双层石墨烯中哪一层可调谐的自旋轨道相互作用。
Nano Lett. 2017 Nov 8;17(11):7003-7008. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03604. Epub 2017 Oct 23.
6
High electron mobility, quantum Hall effect and anomalous optical response in atomically thin InSe.原子层厚 InSe 中的高电子迁移率、量子霍尔效应和反常光响应。
Nat Nanotechnol. 2017 Mar;12(3):223-227. doi: 10.1038/nnano.2016.242. Epub 2016 Nov 21.
7
Spin splitting in 2D monochalcogenide semiconductors.二维单硫属化物半导体中的自旋分裂
Sci Rep. 2015 Nov 24;5:17044. doi: 10.1038/srep17044.
8
Strong interface-induced spin-orbit interaction in graphene on WS2.WS2上石墨烯中强界面诱导的自旋轨道相互作用。
Nat Commun. 2015 Sep 22;6:8339. doi: 10.1038/ncomms9339.
9
New perspectives for Rashba spin-orbit coupling.拉什巴自旋轨道耦合的新视角。
Nat Mater. 2015 Sep;14(9):871-82. doi: 10.1038/nmat4360.
10
Spin-orbit proximity effect in graphene.石墨烯中的自旋轨道近藤效应。
Nat Commun. 2014 Sep 26;5:4875. doi: 10.1038/ncomms5875.