Spin Hall effect in two-dimensional InSe: Interplay between Rashba and Dresselhaus spin-orbit couplings

凝聚态物理 拉希巴效应 点反射 自旋电子学 塞曼效应 双层 自旋轨道相互作用 物理 布里渊区 不对称 霍尔效应 自旋霍尔效应 自旋(空气动力学) 自旋极化 磁场 电子 化学 铁磁性 量子力学 生物化学 热力学
作者
M. Umar Farooq,Lede Xian,Li Huang
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:105 (24) 被引量:1
标识
DOI:10.1103/physrevb.105.245405
摘要

Materials with inversion asymmetries can exhibit strong spin Hall effect (SHE) in the presence of Dresselhaus and Rashba spin-orbit coupling (D/R SOC) interactions. Ideally, in a two-dimensional crystal, inversion asymmetry could be modulated by stacking order and external perturbations. Here, using first-principles calculations, we systematically investigate the interplay between DSOC and RSOC and their influences on SHE in mono- and bilayer InSe. We show that in the presence of DSOC, the introduction of Rashba interaction through gate voltages in monolayer InSe increases Zeeman-like spin splitting around the Brillouin-zone center and contributes to the enhancement of spin Hall conductivity (SHC), which reaches a saturation point due to the RSOC-enforced spiral-spin texture. The SHC in the unperturbed centrosymmetric $\mathit{AB}$ stacked bilayer shows a peak associated with the Mexican-hat-like valence-band edge; however, in a wide energy range the SHC stays insignificant. In the $\mathit{AB}$\ensuremath{'} stacked bilayer with the intrinsic RSOC present, the value of SHC can be comparable to that of $\mathit{AB}$ stacked bilayer with an external electric field. Moreover, we show that the spin-momentum locking in the $\mathit{AB}$\ensuremath{'} stacked bilayer is switchable by a gate voltage. These findings provide a promising route for spintronic and magneto-optical applications by exploiting the rich physics of spin-orbit effects.
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