Two-Dimensional Chiral Covalent Organic Frameworks with Significant Rashba–Dresselhaus Spin Splitting

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作者
Shanshan Liu,Xingxing Li,Qunxiang Li
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry Letters [American Chemical Society]
卷期号:15 (34): 8790-8796
标识
DOI:10.1021/acs.jpclett.4c01276
摘要

Two-dimensional (2D) nonmagnetic semiconductors with large Rashba–Dresselhaus (R-D) spin splitting hold promise for applications in electric-field-controlled spintronics. Current research primarily focuses on metal-based R-D materials. A natural question is whether significant R-D spin splitting can be realized in metal-free organic systems. In this work, through first-principles calculations, we demonstrate that 2D chiral covalent organic frameworks (CCOFs) can serve as a potential platform for designing R-D semiconductors. By constructing 2D CCOFs with benzene cores and iodine-based chiral linkers, significant spin splitting at the valence band is achieved. Particularly, with 2,2′-diiodobiphenyl linkers, the R-D energy of spin splitting is 12 meV, accompanied by a coupling constant (α) of 0.12 eVÅ. Meanwhile, the spin texture of the valence band is adjustable via tuning the chirality. Furthermore, through group substitutions, the R-D energy can be notably increased up to 32 meV and the coupling constant up to 0.4 eVÅ, comparable to metal-based R-D materials.

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