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物理所在铁电半导体中体Rashba效应的三维极限研究中获进展
发布时间:2021/1/27编辑:Ma Liang 人气:1659
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室M04课题组利用分子束外延(MBE)方法,实现生长不同厚度的铁电半导体GeTe薄膜,并对不同厚度的薄膜进行角分辨光电子能谱(ARPES)的测量。研究表明,随着薄膜厚度降低,体Rashba系数逐渐降低,满足标度律,三维Rashba效应的临界厚度为2.1(±0.5)nm,与ARPES测得的2.5 nm薄膜结果一致。在厚度为5.0nm时,体系依旧保持着αR=2.12 eVÅ,远高于其它体系中的Rashba系数。利用电极化强度与贝利曲率的关系,阐明了Rashba效应消失的机理。该研究给出了铁电半导体Rashba系数随厚度的变化关系,并揭示了三维Rashba效应的影响因素,可为利用Rashba效应的器件提供新的设计思路。
相关研究成果发表在Nano Letters上,物理所博士生杨旭是论文第一作者,研究员成昭华和副研究员何为是论文共同通讯作者。物理所表面实验室SF01组博士后李晓梅、研究员白雪冬在高分辨扫描透射电子显微镜测量方面给予支持。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中科院前沿科学研究计划的资助。

图1.(a)-(e) 25.8 nm, 13.5 nm, 5.0 nm, 3.0 nm以及2.5 nm的在GeTe(0001)上投影费米面。(a)和(e)中的白色六边形为表面布里渊区。(f)-(j)为方向的ARPES谱,对应(a)-(e)。蓝色三角标识为MDCs峰位,绿色为拟合Rashba能带色散关系。

图2.(a) 为Rashba系数与厚度的关系,蓝色为体Rashba系数,黑色为表面态Rashba在动量上的劈裂大小,红线为唯象标度律拟合结果。(b)和(c)分别为2.5 nm和3.0 nm的EB=-0.13 eV处的ARPES强度谱。
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