应变调控自旋霍尔效应的理论计算研究

作     者：刘久钊 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张佳

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：自旋霍尔效应 Wannier函数 自旋电子学 应变调控 第一性原理计算 

摘      要：自旋霍尔效应是当给材料施加一纵向电场时,产生横向自旋流的一种物理现象。2004年Kato等利用磁光克尔效应在半导体Ga As的两个边缘上观察到了具有相反极化方向的自旋累积,在实验上首次观察到自旋霍尔现象。近年来,基于自旋霍尔效应的自旋电子器件因具有高速、低功耗等优点而备受研究者关注。本文通过第一性原理计算研究了第二类狄拉克半金属(XTe,X=Pt,Pd,Ir)和钙钛矿材料(Sr Ru O)的自旋霍尔电导率张量及其在应力下的调控机制。1.计算研究了XTe(X=Pt,Pd,Ir)中的自旋霍尔效应,发现PdTe具有最大的自旋霍尔电导率张量,数值为-251(?/e?S/cm),并计算了这三种材料的自旋霍尔角,其中Ir Te具有最大的自旋霍尔角,数值为0.043。2.计算研究了在应力作用下的PdTe的自旋霍尔效应,发现当应变从零达到10%时,自旋霍尔电导率张量,数值从-157增加到-391(?/e?S/cm),增加了约1.5倍。3.计算研究了不同衬底材料(LSAT,STO,KTO)上的Sr Ru O的自旋霍尔效应。随着衬底的变化,即将施加在Sr Ru O上的应变从压缩到拉伸的变化,自旋霍尔电导率实现了从32.5到394.2(?/e?S/cm)的增强。