近日，占阳参与主导的工作《Observation of spin-momentum-layer locking in a centrosymmetric crystal》被Physical Review Letters接收（接收日期2021.7.30），在该工作中，我们联合南方科技大学副教授刘奇航课题组与广岛大学Prof. Shimada团队对隐藏自旋极化这一研究领域进行了探索。同时也感谢合作者南方科技大学物理系梅佳伟、刘畅与广岛大学Taichi Okuda教授。

隐藏自旋极化是一类在具有较高的晶体对称性（即具备整体的空间反演对称性）的同时亦具有较低的局域对称性（不具备局部的空间反演对称性）的体系中的一种新奇的自旋轨道耦合效应。具体表现为在整体意义上，体系具备自旋简并的能带；但在实空间中的某些特定位置，体系仍然拥有自旋极化。正由于其“局域的自旋极化隐藏在整体自旋简并的现象之下”的这一性质，得名为“隐藏自旋极化”。而材料的隐藏自旋极化强度在很大程度上决定了它的应用前景，故探究增强隐藏自旋极化的方法，或寻找具备较强隐藏自旋极化的材料成为了这一领域研究的重点。

刘奇航课题组之前的理论研究表明，通过引入一类特定的晶体对称性，即某些非点式对称性，可以在布里渊区边界处实现强隐藏自旋极化；而布里渊区中心处的隐藏自旋极化将不会受到这一对称性的增强。这是一种通过对称性诱导布里渊区种不同位置处产生不同自旋图像的方法。此外，这一早前的工作亦筛选出了支持这一效应的空间群，并预测出若干种满足这一效应的材料【Chinese Physics Letters, 37, 087105 (2020)】。

为验证这一早前的隐藏自旋极化增强理论工作的正确性，本工作采用BiOI这一层状材料作为研究平台。BiOI具备非点式对称性（空间群为P4/nmm，No.129），满足早前工作所提出的对称性要求。通过自旋角分辨光电子能谱仪（Spin-Angle Resolved PhotoEmission Spectroscopy, Spin-ARPES）的观察发现，布里渊区边界处存在很强的隐藏自旋极化，而布里渊区的中心处隐藏自旋极化微弱。而理论计算表明，是非点式对称性的存在保证了布里渊区边界处的强隐藏自旋极化，且自旋近乎完全局域在层状材料BiOI的某特定层中。理论计算与实验结果的完美吻合证实了理论结果的正确性。

除了证实了早前理论工作的正确性外，这一工作还给出了一类崭新的对称性诱导自旋-动量-层锁定（Spin-Momentum-Layer Locking）的方法，以及一种通过对称性增强隐藏自旋极化的手段。同时，这一工作亦弥补了全布里渊区的隐藏自旋极化测量的空白，亦可对基于隐藏自旋极化的自旋器件设计产生启发。

文章链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.126402