可调的艾德尔斯坦效应在内在二维铁电金属PtBi₂中

艾德尔斯坦效应使电荷转化为自旋，因此对未来的自旋电子设备具有高度的前景，由于其破缺的反转对称性和可切换的极化状态，该效应可以在铁电材料中实现并非挥发性地操控。迄今为止，大多数报告显示艾德尔斯坦效应的铁电系统是半导体，需外部掺杂以实现功能。相比之下，在金属铁电系统中，艾德尔斯坦效应的报道非常少，其中不需要掺杂。通过第一性原理计算，我们预测最近提出的内在二维铁电金属PtBi₂单层中可以实现显著的艾德尔斯坦效应，其中艾德尔斯坦系数的符号与极化方向通过极化切换引起的自旋纹理反转相耦合，从而实现电荷-自旋转化的非挥发性控制。艾德尔斯坦效应的幅度达2.32×10¹⁰ ℏ/(A cm)，在之前报告的铁电系统中相对较大。从微观上看，PtBi₂单层中的艾德尔斯坦效应源于内层Rashba样电子口袋和外层孔口袋的竞争贡献，两者具有相反的符号；费米能级的上移会改变它们的平衡，并可能反转艾德尔斯坦效应的符号。在施加双轴应变时，费米面电子结构发生了剧烈变化，导致艾德尔斯坦效应显著变化：2%的压缩应变约降低50%的艾德尔斯坦效应。我们的结果不仅识别出一个可调节电荷-自旋转化的有前景材料平台，还提供了对金属铁电系统功能潜力的见解。