Variation of Spin-Orbit Splitting with Strain in BiTeI Crystal

Abstract

In the electronic band structure of the BiTeI crystal, strong spin-orbit interaction leads to Rashba-type spin splitting. For this reason, BiTeI, a narrow band gap semiconductor, attracts attention as a potential spintronic material. In this article, it is examined how Rashba type spin splitting in BiTeI varies with strain. For this purpose, crystal structure optimizations and band structure calculations have been performed within the framework of density functional theory. The results of these calculations show that Rashba type splitting in BiTeI can be controlled with strain. This is explained by the finding that strain in the BiTeI crystal make the spin-orbit interaction increase (when the crystal compressed) or decrease (when the crystal dilated).

Özet

BiTeI kristalinin elektronik bant yapısında, güçlü spin-yörünge etkileşmesi Rashba tipi spin ayrışmasına yolaçmaktadır. Bu nedenle, dar bant aralıklı bir yarıiletken olan BiTeI potansiyel bir spintronik malzeme olarak ilgiçekmektedir. Bu makalede, BiTeI’deki Rashba tipi spin yarılmaların gerinim ile nasıl değiştiği incelenmiştir. Buamaçla, yoğunluk fonksiyonel teorisi çerçevesinde kristal yapısı optimizasyonları ve bant yapısı hesaplamalarıgerçekleştirilmiştir. Bu hesaplamaların sonuçları, BiTeI’deki Rashba tipi spin yarılmasının gerinim ile kontroledilebileceğini göstermektedir. Bu, BiTeI kristalinde gerinimin spin-yörünge etkileşimini arttırdığı (kristalsıkıştırıldığında) ya da azalttığı (kristal genleştiğinde) bulgusu ile açıklanmıştır.