Спиральные состояния Рашбы на вицинальных поверхностях

Известно, что воздействие одномерного периодического потенциала на электроны Рашбы может индуцировать стоячие спиновые волны и волны спин-орбитальной плотности. В последнем случае индуцированное электрическим полем накопление спинов можно избирательно изменять вдоль направления одномерного потенциала.

Поверхностные сплавы тяжелых металлов характеризуются сильным спин-орбитальным взаимодействием и в этом контексте являются модельными системами для изучения корреляции между рассеянием электронов, спин-орбитальным взаимодействием и атомной структурой. С помощью первопринципных расчетов в рамках теории функционала плотности исследована электронная структура поверхностного сплава BiAg₂ на “магических” (стабильных) вицинальных поверхностях серебра (1179) и (423).

Обнаружено когерентное рассеяние рашбавских (расщепленных спин-орбитальным взаимодействием) зон на массивах ступеней вицинальных поверхностей. Это приводит к орбитально-селективной перенормировке зон в перпендикулярном ступеням направлении и глубокой модуляции плоскостного орбитального дихроизма. Показано, что взаимодействие электронов Рашбы со сверхрешеткой ступеней вицинальной поверхности приводит к сильной переориентации спиновой текстуры, как в плоскости поверхности, так и по нормали к ней.

Работа выполнена частично в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема FWRW-2022-0001.

Ortega E.J., Vasseur G., Schiller F., Piquero-Zulaica I., Weber A.P., Rault J., Valbuena M.A., Schirone S., Matencio S., Sviatkin L.A., Terenteva D.V., Koroteev Y.M., Chulkov E.V., Mugarza A., Lobo-Checa J.  Atomically precise step grids for the engineering of helical states // Physical Review B. – 2024. – Vol. 109. – P. 125427(1-10).

DOI: 10.1103/PhysRevB.109.125427