单层GaSe表面Fe原子吸附体系电子自旋性质调控

• 作者: 付明明 卢奕宏 吴志明 吴雅苹 康俊勇 张纯淼 柯聪明
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 表面吸附 密度泛函理论 半金属性 自旋特性调控
• 年，卷（期）: 2017,（16）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质
• 页码范围: 223-232
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.166301

摘要

Ⅲ族金属单硫化物因其优越的光电和自旋电子特性而备受关注,实现对其自旋性质的有效调控是发展器件应用的关键.本文采用密度泛函理论系统地研究了GaSe表面Fe原子吸附体系的几何构型及自旋电子特性.Fe/GaSe体系中Fe吸附原子与最近邻Ga,Se原子存在较强的轨道耦合效应,使体系呈现100%自旋极化的半金属性.其自旋极化贡献主要来源于Fe-3d电子的转移及Fe-3d,Se-4p和Ga-4p轨道杂化效应.对于Fe双原子吸附体系,两Fe原子之间的自旋局域导致原本从Fe转移至GaSe的自旋极化电荷量减少,从而费米能级附近的单自旋通道转变为双自旋通道,费米能级处的自旋极化率转变为0.研究结果揭示了Fen/GaSe吸附体系自旋极化特性的形成和转变机制,可为未来二维自旋纳米器件的设计与构建提供参考.