物理大讲堂--青年学者论坛(116)

时间:2021-05-14    点击:

报告题目:铁电、压电半导体的电子自旋劈裂和自旋纹理

报告人: 赵宏健

报告时间:2021年05月19日(星期三) 上午9:00

报告地点:吉林大学中心校区唐敖庆楼B区521


报告摘要:

对电子自旋的操控在自旋电子学领域处于核心地位。外磁场可通过Zeeman效应与电子自旋发生耦合,实现磁场对自旋的控制。然而,磁场借由电流产生,根据焦耳定律,器件的发热问题不可避免。另一方面,由于中心反演对称破缺,铁电或压电材料的某些电子态会发生自旋劈裂。铁电或压电材料中还可形成有效磁场,使其电子自旋在动量空间呈现一些有趣的排布构型,称为自旋纹理。铁电或压电材料的电子自旋劈裂为电压对电子自旋的操纵提供了新途径,并有效避免器件的发热问题。与电子动量无关的自旋纹理(持续自旋纹理)则为实现电子自旋的非耗散输运提供了机会。常见的自旋劈裂模式包括线性Rashba、线性Dresselhaus、立方Rashba和立方Dresselhaus四种类型,广泛存在于铁电和压电半导体中[1-3]。本报告将对上述四种模式进行介绍、探讨如何设计具有大自旋劈裂系数和持续自旋纹理的半导体材料,并展示一种全新的自旋劈裂模式,其可诱发受对称性保护的立方自旋劈裂和持续自旋纹理[4]。这有助于在实现材料高自旋霍尔电导的同时,保证电子自旋的无耗散输运。

[1] Y. A. Bychkov, and E. I. Rashba, JETP Lett. 39, 78 (1984).

[2] G. Dresselhaus, Phys. Rev. 100, 580 (1955).

[3] R. Moriya, K. Sawano, Y. Hoshi, S. Masubuchi, Y. Shiraki, A. Wild, C. Neumann, G. Abstreiter, D. Bougeard, T. Koga, and T. Machida, Phys. Rev. Lett. 113, 086601 (2014).

[4] H. J. Zhao, H. Nakamura, R. Arras, C. Paillard, P. Chen, J. Gosteau, X. Li, Y. Yang, and L. Bellaiche, Phys. Rev. Lett. 125, 216405 (2020).

 

报告人简介:

赵宏健,吉林大学物理学院计算方法与软件国际中心准聘教授。2010年6月本科毕业于浙江大学材料系,2015年6月博士毕业于浙江大学材料系。2016年—2019年任卢森堡科学技术研究院材料研究与技术部博士后研究员,2019年—2021年4月任美国阿肯色大学物理系博士后研究员。赵宏健长期从事铁电、磁性和多铁性材料的理论研究,针对非共线磁性、非共线铁电性、磁致铁电性和铁电/压电体的电子自旋劈裂等现象,发展了一系列唯象理论;利用第一性原理模拟,报告人设计了包括近室温多铁超晶格在内的多种铁电、磁性和多铁新材料。近年来,报告人在Nature Materials, Physical Review Letters, Nature Communications, Advanced Functional Materials, Physical Review B/Materials和Journal of Physics: Condensed Matter等杂志共计发表论文40余篇。


举办单位:吉林大学物理学院

     吉林大学计算方法与软件国际中心

     吉林省物理学会

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