近日，湖南大学物理与微电子科学学院唐黎明/陈克求教授课题组在计算凝聚态物理领域取得重要进展，研究成果以「Nonrelativistic Spin-Momentum Coupling in Antiferromagnetic Twisted Bilayers」为题发表在物理学顶级期刊 Physical Review Letters 上。

课题组在二维系统中实现了不依赖于自旋-轨道耦合机制的高效电荷-自旋转换。 自旋-动量耦合强烈依赖于固体中重元素的相对论效应，这是自旋电子学中许多现象的基础。

唐黎明/陈克求教授课题组从理论上预测了二维材料中的非相对论自旋-动量耦合。 通过提出二维体系中自旋分裂的磁对称性要求，研究发现通过一个简单的转角操作可以在反铁磁双层中实现非相对论自旋分裂。通过第一性原理计算，证明动量依赖的自旋分裂广泛存在于反铁磁转角双层中，转角引起的自旋分裂大小与自旋-轨道耦合引起的自旋分裂大小具有相同的数量级。

在外电场下，转角结构可以产生具有极高电荷-自旋转换比的自旋电流。这些结果表明在没有自旋-轨道耦合的材料中可实现电控磁性。研究成果发表在 Physical Review Letters 130 , 046401 (2023)。

自旋电流示意图、价带和导带的能量轮廓和电荷-自旋转换比

湖南大学物理与微电子科学学院为第一完成单位， 贺然为论文的第一作者 ， 唐黎明为通讯作者。 该工作得到了国家自然科学基金项目的支持。

原文链接：

https://news.hnu.edu.cn/info/1102/33669.htm

--湖南大学