摘要：操纵电子的自旋与谷自由度对下一代信息技术至关重要。作为新兴的磁相，交磁体凭借其内禀的自旋-谷锁定特性，为同时调控自旋和谷提供了多态操纵量子平台。其谷对比的自旋劈裂源于特定磁空间群对称性和磁序，与自旋轨道耦合（SOC）无关。值得注意的是，在交磁材料中观察到的动量
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操纵电子的自旋与谷自由度对下一代信息技术至关重要。作为新兴的磁相，交磁体凭借其内禀的自旋-谷锁定特性，为同时调控自旋和谷提供了多态操纵量子平台。其谷对比的自旋劈裂源于特定磁空间群对称性和磁序，与自旋轨道耦合（SOC）无关。值得注意的是，在交磁材料中观察到的动量依赖的自旋劈裂可能导致高度各向异性的自旋等离激元，为开发具有低传播损耗的定向和自旋分辨的光子/自旋电子器件提供了关键平台。然而，交磁体自发自旋-谷极化的潜力仍未被广泛探索。Ca(CoN)2中原位取代过渡金属原子的方法设计了具有不对称上下表面的 Janus 型二维亚铁磁铁谷半导体CaCoFeN2，研究了在低对称性材料中的自发的自旋-谷极化和高度各向异性的自旋等离激元。他们提出的具有Janus结构的铁谷半导体CaCoFeN2结合了自发自旋-谷极化、各向异性自旋等离激元和可调的定向传输特性，将铁谷材料推广到弱SOC系统。该研究揭示了单层CaCoFeN2表现出双量子耦合现象：自旋-谷锁定和谷-层锁定。晶体对称性破缺导致谷劈裂能达到273 meV，使其在谷电子应用中具有很大的前景。此外，各向异性的晶格结构有利于实现定向传输的自旋等离激元。单层CaCoFeN2在n- /p型（电子/空穴）掺杂下可逆转的各向异性传输的特点满足具有定制输运性质的自旋等离激元器件的关键特征。尤其是在n型掺杂下显示出开放的等频线轮廓，这意味着可以沿着特定的晶体轴进行低损耗的定向自旋等离激元传输。
Fig. 1 | The geometric structure and bonding characters of monolayer CaCoFeN2.
Fig. 2 | The electronic band structures and spatial charge density.
Fig. 4 | The calculated spin plasmon property for p-type CaCoFeN2.
Fig. 5 | The calculated spin plasmon property for n-type CaCoFeN2.
该研究提出的铁谷物理与各向异性自旋等离激元的结合，为高效能的谷电子和自旋电子学的发展提供了理论指导。该文近期发表于npj Computational 来源：知社学术圈
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