铁谷
在谷电子学中,铁磁 + 谷 可以被应以成一种铁谷,铁电 + 谷也可以被定义为一种铁谷,这里以六角VSe2 和正交相GeSe为例,二者主要区别如下
具体区别
铁磁谷
自发谷极化的存在使得铁谷材料两个不等价的谷处具有不同的光学带隙,对应旋光吸收的光子峰值能量是可分辨的。
两套谷具有方向相反且大小不等的贝里曲率。使得铁谷体存在可测量的霍尔电压,称之为反常谷霍尔效应。基于该效应可以设计电读磁写的铁谷体信息存储器件。
铁电谷
垂直铁电好像很难带来谷极化的翻转,因为翻转谷极化需要翻转能带(毕竟谷极化来自SOC,需要翻转SOC矩阵元才可以) GeSe这类材料中是面内铁电,它可以沿着x或者y方向产生铁电。这两种状态下轨道占据是跟时空间绑定的, 不同方向的铁电极化可以产生px,py不同的轨道占据,进而导致了谷极化的翻转。
“正交晶格中本征铁电性的引入,可以实现铁电谷耦合。体系处于顺电时,谷间能量简并(顺谷态);体系处于铁电态 时,本征铁电场能够打破空间反演对称性,能谷间的能级退简并产生谷极化。这样就形成了铁电性诱导的自发谷极化。 其光学选择性吸收是线偏振光而不是圆偏振光,这又与六角结 构的谷电子材料不同。” (-- 引自DOI:10.7693/wl20230201)
将上面的话总结就是:改变铁电方向(x,y之间切换),带来了谷极化的翻转
单向铁电调控铁谷的难题
这部分是我自己的经验,仅供参考。当我们想调控铁谷时,自然会想到铁电,但是想翻转铁谷需要翻转SOC矩阵元的符号,这就需要翻转磁矩方向或者翻转能带轨道,所以不容易实现。
使用铁磁调控或许效果更明显,毕竟可以通过层间磁耦合,比如VSe2/CrI3异质结中(Phys. Rev. B 105, 134418) 可以实现易磁化轴的改变。
参考文献
二维铁谷材料与多铁耦合(DOI:10.7693/wl20230201)
Phys. Rev. B 105, 134418