APL | 郑州大学秦真真团队:二维Janus III族硫族体系中Rashba效应的原子级高效调控

关注我们，点亮星标，精彩内容尽在掌握！

近日，郑州大学物理学院秦真真团队在二维Janus Rashba体系调控方面取得重要进展。团队针对二维Janus III族硫族化合物的电子结构和Rashba效应开展了系统的第一性原理计算研究，并提出基于几何结构形变直接实现Rashba效应高效调控的新策略。相关成果《Rashba effect in 2D Janus group-III chalcogenides: Control via atomic-scale structural engineering》为题，发表于国际权威物理类期刊《Applied Physics Letters》上，被编辑部评选为“Featured Articles”，且被选为当期封面。

可调Rashba效应在自旋电子学的自旋操控与新型量子效应研究中极具应用潜力。通常，Rashba常数由自旋轨道耦合强度与内建电场共同决定，虽可通过多种策略进行调控，但其效果往往受材料固有属性限制，普遍存在调控效率偏低的问题。因此，实现Rashba效应的高效精准调控已成为该领域面临的关键科学挑战。本研究基于第一性原理计算方法，对二维Janus III族硫族化合物的电子结构和Rashba效应开展系统研究，并提出基于几何结构形变直接实现Rashba效应高效调控的新策略。具体地，在大多数半导体体系（带隙范围为1.22~2.3 eV）的费米能级附近观察到孤立的Rashba自旋劈裂，其Rashba常数α_R在0.18~0.79 eVÅ之间。针对以上Rashba半导体，施加双轴或单轴拉伸应变可导致其α_R呈现近线性增大的趋势，且多数体系的α_R可超过1 eVÅ；相比而言，其外电场下的Rashba调控效果较弱。值得注意的是，将较大晶格常数的二维材料与上述Rashba半导体构建为异质结构时，其Rashba常数呈现出与应变情形下类似的线性增大趋势。分析表明，通过应变或构建异质结构实现的高效Rashba效应调控均源于其局部结构变化，这使得其中主导自旋劈裂的轨道杂化作用增强，从而有效提高了Rashba常数。该工作提出了一种基于几何结构工程的Rashba效应调控策略，该策略在特定条件下可推广至其他Rashba体系，从而为推动可控自旋电子器件的发展提供新见解。

秦真真，1991年生，郑州大学物理学院研究员，博士生导师。2017年于南开大学获博士学位，随后受德国政府自然科学基金及AICES机构资助，赴德国亚琛工业大学从事博士后研究。现主持国家自然科学基金面上项目、青年科学基金项目、理论物理专项，以及河南省自然科学基金等多项科研项目。长期从事计算凝聚态物理研究，近期主要围绕二维Rashba体系设计与调控、自旋劈裂对热电性能的优化等方向开展系统性研究。自2013年起，在Phys. Rev. B, npj Comp. Mater.等知名国际学术期刊共计发表50余篇SCI收录论文，Google Scholar总引用达2800余次，h指数24，兼职中科院一区期刊《Rare Metals》的青年编委及含Phys. Rev. B，在内的多个国际主流期刊审稿人。

Applied Physics Letters以简明扼要的最新报告为特色，介绍了应用物理学的重大新发现。APL强调关键数据和新的物理学见解的快速传播，及时发表新实验和理论论文，报告物理现象在科学，工程和现代技术的所有分支中的应用。