Спин-орбитальное расщепление состояний квантовой ямы в n-монослойных гетероструктурах Ir/Au(111)

Установлено, что биметаллические поверхности могут демонстрировать свойства, поразительно отличающиеся от свойств поверхностей любого из составляющих металлов. Интерес к биметаллическим поверхностям Ir/Au вызван тем, что они могут обладать уникальными химическими и физическими свойствами: устойчивостью к коррозии, окислению и растворению, высокой работой выхода и температурой плавления. Это означает, что биметаллическая поверхность Ir/Au может рассматриваться как хороший кандидат для широкого круга приложений в электрохимии и для создания высокотемпературных омических контактов на различных полупроводниковых материалах III-V в электронике.

В настоящей работе в рамках теории функционала плотности изучено влияние спин-орбитального взаимодействия на состояния квантовой ямы в атомарно тонких пленках Ir, нанесенных на подложку Au(111). Для пленок Ir толщиной от 1 до 3 атомных слоев были обнаружены многочисленные состояния квантовой ямы, образованные преимущественно d-состояниями. В рамках модели Рашбы анализируется зонная дисперсия этих состояний, возникающих в широкой запрещенной щели подложки Au(111) вблизи центра зоны Бриллюэна. Вычисленные значения параметра Рашбы αR для всех этих состояний квантовой ямы превышают 2 эВ·Å. 

Максимальное значение αR = 6.4 эВ·Å было получено для системы c одним монослоем Ir. Такое большое спиновое расщепление мы объясняем доминированием d-характера состояний и их сильной взаимной гибридизацией. Кроме того, обнаружено сильное увеличение плотности электронных состояний на поверхности вблизи уровня Ферми по сравнению с чистыми поверхностями Ir(111) и Au(111). Энергетическое положение состояний квантовой ямы относительно уровня Ферми сильно зависит от толщины слоя Ir, что может быть привлекательным для разработки электронных систем, основанных на использовании спин-орбитального расщепления электронных состояний.

Результаты опубликованы в статье: I. V. Silkin, Yu. M. Koroteev, V. M. Silkin, and E. V. Chulkov, Spin-orbit splitting of quantum well states in n-monolayer Ir/Au(111) heterostructures, Physical Review B 101, 235409 (2020)

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.101.235409

Источник: Новости ИФПМ СО РАН