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Impact of Chiral Spinterfaces on Magneto-Photoluminescence Effects for Chiral Lead Halide Perovskites
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2024-01-03 , DOI: 10.1021/acsami.3c15855
Ruiheng Pan 1 , Xiantong Tang 1 , Xue Wang 1 , Yutong Liu 1 , Leyi Huang 1 , Yongjie Wang 1 , Zhen Wang 2 , Xianju Zhou 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2024-01-03 , DOI: 10.1021/acsami.3c15855
Ruiheng Pan 1 , Xiantong Tang 1 , Xue Wang 1 , Yutong Liu 1 , Leyi Huang 1 , Yongjie Wang 1 , Zhen Wang 2 , Xianju Zhou 1
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Chiral lead halide perovskites (LHPs) have been widely investigated in chiroptical spintronics due to their significant Rashba spin–orbit coupling (SOC) and chiral-induced spin selectivity (CISS). Ferromagnet/LHP spinterface stems from the orbital hybridization at the interface of the ferromagnet and the nonmagnetic semiconductor, where interfacial density of state is spin-dependent. By far, the impact of the ferromagnet/chiral LHP spinterface on magneto-photoluminescence (Magneto-PL) of chiral LHPs remains unknown. In this work, we find that the negative and tunable Magneto-PL effects for the pristine LHP bulk film can be drastically enhanced by incorporating ferromagnetic/chiral LHP interfaces. A large Magneto-PL magnitude can reach approximately −13% for the Ni/(S-MBA)2PbI4 interface at the field strengths of ±900 mT. With the assistance of circularly polarized PL spectra, anisotropic magneto-resistance, and X-ray photoelectron spectroscopy measurements, we demonstrate that the ferromagnet/chiral LHP interfaces are chirality/spin-dependent and possess ferromagnetic property due to distinct magnetic switching behavior and electronic orbit coupling at interfaces, which boost the Rashba splitting and spin mixing. The comprehensive effects of Rashba-induced exciton states and chiral-induced SOC at chiral spinterfaces with CISS are responsible for the enhanced Magneto-PL of Ni/(R/S-MBA)2PbI4. It is postulated that the chiral spinterfaces play a dominant role for achieving large and tunable magneto-optical effect of chiral LHPs. This work paves the way for chiroptical spintronic applications.
中文翻译：
手性旋转面对手性卤化铅钙钛矿磁光致发光效应的影响
手性卤化铅钙钛矿（LHP）因其显着的 Rashba 自旋轨道耦合（SOC）和手性诱导自旋选择性（CISS）而在手性光学自旋电子学领域得到了广泛研究。铁磁体/LHP自旋界面源于铁磁体和非磁性半导体界面处的轨道杂化，其中界面态密度是自旋相关的。到目前为止，铁磁体/手性 LHP 自旋界面对手性 LHP 磁光致发光 (Magneto-PL) 的影响仍不清楚。在这项工作中，我们发现通过结合铁磁/手性 LHP 界面可以大大增强原始 LHP 体膜的负和可调 Magneto-PL 效应。对于Ni/( S -MBA) 2 PbI 4界面，在±900 mT的场强下，大的Magneto-PL幅度可以达到大约-13%。在圆偏振PL光谱、各向异性磁阻和X射线光电子能谱测量的帮助下，我们证明了铁磁体/手性LHP界面是手性/自旋相关的，并且由于不同的磁开关行为和电子轨道而具有铁磁特性界面耦合，促进 Rashba 分裂和自旋混合。 Rashba诱导的激子态和手性诱导的SOC在手性旋转界面上与CISS的综合作用是Ni/( R / S -MBA) 2 PbI 4的磁致发光增强的原因。据推测，手性自旋界面对于实现手性 LHP 的大且可调谐的磁光效应起着主导作用。这项工作为手性光学自旋电子学应用铺平了道路。
更新日期：2024-01-03
中文翻译：
手性旋转面对手性卤化铅钙钛矿磁光致发光效应的影响
手性卤化铅钙钛矿（LHP）因其显着的 Rashba 自旋轨道耦合（SOC）和手性诱导自旋选择性（CISS）而在手性光学自旋电子学领域得到了广泛研究。铁磁体/LHP自旋界面源于铁磁体和非磁性半导体界面处的轨道杂化，其中界面态密度是自旋相关的。到目前为止，铁磁体/手性 LHP 自旋界面对手性 LHP 磁光致发光 (Magneto-PL) 的影响仍不清楚。在这项工作中，我们发现通过结合铁磁/手性 LHP 界面可以大大增强原始 LHP 体膜的负和可调 Magneto-PL 效应。对于Ni/( S -MBA) 2 PbI 4界面，在±900 mT的场强下，大的Magneto-PL幅度可以达到大约-13%。在圆偏振PL光谱、各向异性磁阻和X射线光电子能谱测量的帮助下，我们证明了铁磁体/手性LHP界面是手性/自旋相关的，并且由于不同的磁开关行为和电子轨道而具有铁磁特性界面耦合，促进 Rashba 分裂和自旋混合。 Rashba诱导的激子态和手性诱导的SOC在手性旋转界面上与CISS的综合作用是Ni/( R / S -MBA) 2 PbI 4的磁致发光增强的原因。据推测，手性自旋界面对于实现手性 LHP 的大且可调谐的磁光效应起着主导作用。这项工作为手性光学自旋电子学应用铺平了道路。
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