纳米自旋电子材料与器件团队
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研究生张亮在《Nanoscale》上发表Node-Line 半金属薄膜设计的新成果

拓扑半金属将新奇拓扑电子量子态从拓扑绝缘体扩展到金属性材料。这类材料中的一些导带和价带交叉点受到空间、时间或者某些晶体对称性的保护,使得特定对称性的微扰不能使其打开能隙。按维度分类,这些电子结构中的交叉点可以分成零维的节点(nodal points)和一维的节线( nodal line )。节点型材料近来已经被广泛地研究和报道,但是目前只在很少一些材料中发现了某些构型的节线型电子结构的迹象。

在此,我们利用第一性原理计算,确定了第一个二维蜂窝-kagome (HK)晶格MnCN为一种新的单自旋节点环材料。MnCN在自旋向上和自旋向下的方向上分别表现出无间隙和半导体性质,表明其具有自旋无间隙半导体性质。值得注意的是,在三维带结构中捕获到了一个由px、y/pz带反演引起的自旋极化节点环,该节点环与自旋轨道耦合无关。单自旋节点环的起源可以通过有效的紧束缚(TB)模型进一步阐明。这些结果为自旋极化节点环材料在自旋电子器件中的应用开辟了一条新的途径。

该工作发表在一区期刊nanoscale上,在本课题组张昌文教授的指导下完成,这项工作得到了国家自然科学基金(11434006和61172028)和山东省国家自然科学基金(ZR2018MA033)的支持。

论文链接: http://dx.doi.org/10.1039/C8NR05383A

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