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Uncovering and tailoring hidden Rashba spin-orbit splitting in centrosymmetric crystals.
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2019-02-22 , DOI: 10.1038/s41467-019-08836-4 Linding Yuan 1, 2 , Qihang Liu 3, 4 , Xiuwen Zhang 5 , Jun-Wei Luo 1, 2, 6 , Shu-Shen Li 1, 2, 6 , Alex Zunger 3
Nature Communications ( IF 14.7 ) Pub Date : 2019-02-22 , DOI: 10.1038/s41467-019-08836-4 Linding Yuan 1, 2 , Qihang Liu 3, 4 , Xiuwen Zhang 5 , Jun-Wei Luo 1, 2, 6 , Shu-Shen Li 1, 2, 6 , Alex Zunger 3
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Hidden Rashba and Dresselhaus spin splittings in centrosymmetric crystals with subunits/sectors having non-centrosymmetric symmetries (the R-2 and D-2 effects) have been predicted theoretically and then observed experimentally, but the microscopic mechanism remains unclear. Here we demonstrate that the spin splitting in the R-2 effect is enforced by specific symmetries, such as non-symmorphic symmetry in the present example, which ensures that the pertinent spin wavefunctions segregate spatially on just one of the two inversion-partner sectors and thus avoid compensation. We further show that the effective Hamiltonian for the conventional Rashba (R-1) effect is also applicable for the R-2 effect, but applying a symmetry-breaking electric field to a R-2 compound produces a different spin-splitting pattern than applying a field to a trivial, non-R-2, centrosymmetric compound. This finding establishes a common fundamental source for the R-1 effect and the R-2 effect, both originating from local sector symmetries rather than from the global crystal symmetry per se.
中文翻译：
发现并剪裁中心对称晶体中隐藏的拉什巴自旋轨道分裂。
具有非中心对称对称性的亚基/扇区的中心对称晶体中隐藏的 Rashba 和 Dresselhaus 自旋分裂（R-2 和 D-2 效应）已在理论上被预测，然后通过实验观察到，但微观机制仍不清楚。在这里，我们证明 R-2 效应中的自旋分裂是由特定的对称性强制的，例如本示例中的非对称对称性，这确保相关的自旋波函数仅在两个反转伙伴扇区之一上空间分离，并且从而避免赔偿。我们进一步表明，传统 Rashba (R-1) 效应的有效哈密顿量也适用于 R-2 效应，但对 R-2 化合物应用对称破缺电场会产生与应用对称破缺电场不同的自旋分裂模式。一个平凡的非 R-2 中心对称化合物的场。这一发现为 R-1 效应和 R-2 效应建立了一个共同的基本来源，两者都源于局部扇区对称性，而不是全局晶体对称性本身。
更新日期：2019-02-22
中文翻译：
发现并剪裁中心对称晶体中隐藏的拉什巴自旋轨道分裂。
具有非中心对称对称性的亚基/扇区的中心对称晶体中隐藏的 Rashba 和 Dresselhaus 自旋分裂（R-2 和 D-2 效应）已在理论上被预测，然后通过实验观察到，但微观机制仍不清楚。在这里，我们证明 R-2 效应中的自旋分裂是由特定的对称性强制的，例如本示例中的非对称对称性，这确保相关的自旋波函数仅在两个反转伙伴扇区之一上空间分离，并且从而避免赔偿。我们进一步表明，传统 Rashba (R-1) 效应的有效哈密顿量也适用于 R-2 效应，但对 R-2 化合物应用对称破缺电场会产生与应用对称破缺电场不同的自旋分裂模式。一个平凡的非 R-2 中心对称化合物的场。这一发现为 R-1 效应和 R-2 效应建立了一个共同的基本来源，两者都源于局部扇区对称性，而不是全局晶体对称性本身。
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