Momentum dependence of spin-orbit interaction effects in single-layer and multi-layer transition metal dichalcogenides
Roldan, Rafael (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid)
López Sancho, M. Pilar (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid)
Guinea, Francisco (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid)
Cappelluti, Emmanuele (Istituto de Sistemi Complessi)
Silva-Guillén, Jose Angel (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Ordejon, Pablo (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Data:	2014
Resum:	One of the main characteristics of the new family of two-dimensional crystals of semiconducting transition metal dichalcogenides (TMDs) is the strong spin-orbit interaction, which makes them very promising for future applications in spintronics and valleytronics devices. Here we present a detailed study of the effect of spin-orbit coupling (SOC) on the band structure of single-layer and bulk TMDs, including explicitly the role of the chalcogen orbitals and their hybridization with the transition metal atoms. To this aim, we combine density functional theory (DFT) calculations with a Slater-Koster tight-binding (TB) model. Whereas most of the previous TB models have been restricted to the K and K' points of the Brillouin zone (BZ), here we consider the effect of SOC in the whole BZ, and the results are compared to the band structure obtained by DFT methods. The TB model is used to analyze the effect of SOC in the band structure, considering separately the contributions from the transition metal and the chalcogen atoms. Finally, we present a scenario where, in the case of strong SOC, the spin/orbital/valley entanglement at the minimum of the conduction band at Q can be probed and be of experimental interest in the most common cases of electron-doping reported for this family of compounds.
Ajuts:	Ministerio de Economía y Competitividad FIS2011-23713 European Commission 290846 Ministerio de Economía y Competitividad FIS2012-37549-C05-02 Ministerio de Economía y Competitividad CSD2007-00050
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió acceptada per publicar
Publicat a:	2D Materials, Vol. 1, Núm. 3 (December 2014) , art. 34003, ISSN 2053-1583

DOI: 10.1088/2053-1583/1/3/034003

Postprint 13 p, 2.2 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats