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3 哈佛大学物理系，美国马萨诸塞州剑桥 02138 摘要 固体（能带结构）的能量与晶体动量 E(k) 图构成了导航其光学、磁性和传输特性的路线图。通过选择具有特定原子类型、组成和对称性的晶体，可以设计目标能带结构并从而设计所需特性。一个特别有吸引力的结果是设计能带，使其分裂成具有动量相关分裂的自旋分量，正如 Pekar 和 Rashba [Zh. Eksperim. i Teor. Fiz. 47 (1964)] 所设想的那样，从而实现自旋电子应用。本文提供了能带波矢相关自旋分裂 (SS) 的“设计原则”，它与传统的 Dresselhaus 和 Rashba 自旋轨道耦合 (SOC) 诱导分裂平行，但源自根本不同的来源——反铁磁性。我们使用磁对称设计原理确定了一些具有不同 SS 模式的通用 AFM 原型。这些工具还允许识别属于不同原型的具有 SS 的特定 AFM 化合物。通过密度泛函能带结构计算，使用一种特定化合物——中心对称四方 MnF 2——定量说明一种 AFM SS。与仅限于非中心对称晶体的传统 SOC 诱导效应不同，我们表明反铁磁诱导自旋分裂扩大了范围，甚至包括中心对称化合物，并且即使没有 SOC，SS 的量级也与最知名的（“巨大”）SOC 效应相当，因此不依赖于高 SOC 所需的通常不稳定的高原子序数元素。我们设想，使用当前的设计原理来识别具有自旋分裂能带的最佳反铁磁体将有利于有效的自旋电荷转换和自旋轨道扭矩应用，而无需包含重元素的化合物。 _____________________________________________________________________________ 电子邮件：erashba@physics.harvard.edu；alex.zunger@colorado.edu
反铁磁晶体中的两种自旋轨道耦合机制
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