近日，我院在二维Rashba半导体和Janus拓扑绝缘体方面取得新进展，相关成果以“Two-dimensional Rashba semiconductors and inversion-asymmetric topological insulators in monolayer Janus MAA'Z_xZ'_(4-x)family”为题，发表在国际知名物理类期刊《Applied Physics Letters》上，并被编辑部评选为当期“Editor's Pick”。我院魏景辉博士研究生为第一作者，秦真真副教授为独立通讯作者，郑州大学为第一单位。

Janus结构中的Rashba效应，以及非平凡拓扑态，在自旋电子学甚至光伏应用中起着重要作用。本工作中，作者通过第一性原理计算方法全面研究了由二维MA₂Z₄（M=Mg，Ga，Sr；A=Al，Ga；Z=S，Se，Te）家族单层衍生的135种JanusMAA'Z_xZ'_(4-x)体系的结构稳定性与电子结构，设计出多个二维Rashba半导体和拓扑绝缘体。其中，Rashba常数与体系的内建电场和自旋轨道耦合强度密切相关，且导带底处的自旋劈裂带主要由Se/Te-p_z轨道贡献。随着原子序数的增加，JanusMAA'Z_xZ'_(4-x)的带隙逐渐减小，并在考虑SOC时发生能带反转，导致了拓扑相的出现。特别地，费米能级附近的能带反转引发了一种具有杂化自旋纹理的双Rashba分裂现象，且可通过较小的双轴应变进行调整，从而显示出不同的自旋纹理以及拓扑到非拓扑的连续演化。这项工作不仅扩展了二维JanusMAA'Z_xZ'_(4-x)家族体系的多功能应用前景，还揭示了Rashba半导体和非对称拓扑绝缘体的设计规则。

该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0258804