分子納米鏈和二維材料的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、納米材料是當(dāng)今科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。由于具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的物理、化學(xué)性質(zhì)，納米材料在信息、能源等眾多領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。多年來(lái)受到科學(xué)工作者們的廣泛關(guān)注。其中最為突出的納米材料當(dāng)屬由碳原子以sp2雜化軌道組成六角蜂窩狀晶格的平面薄膜——石墨烯，其表現(xiàn)出了超高電子遷移率、極高的機(jī)械強(qiáng)度、量子霍爾效應(yīng)等奇異的物理與化學(xué)特性。石墨烯的這些優(yōu)異性質(zhì)極大的激發(fā)了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界科研人員的工作熱情，與此同時(shí)也引起了人們對(duì)其它二維類(lèi)石墨烯材料的研

2、究興趣。人們希望獲得與石墨烯完全不同、互補(bǔ)甚至更有優(yōu)勢(shì)性質(zhì)的其它新型二維材料。目前，已有大量的二維材料被人們預(yù)言或證實(shí)，如BN、ZnO、snlicene、germanane、MoS2、MoSe2、WS2、GaS等。這些二維材料具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，在很多的領(lǐng)域都有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　除了二維材料，目前受到人們廣泛關(guān)注的另一類(lèi)納米材料是有機(jī)金屬分子鏈。它在包括催化、自旋電子學(xué)、光學(xué)、分子識(shí)別等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用，尤其是

3、在自旋電子學(xué)中的應(yīng)用受到了科研人員的青睞。與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料相比，有機(jī)金屬分子鏈具有一些明顯的優(yōu)勢(shì)。比如由于有機(jī)金屬分子鏈體系的自旋軌道作用和超精細(xì)作用都很弱，該體系具有較長(zhǎng)自旋弛豫長(zhǎng)度以及自旋壽命。隨著對(duì)納米材料研究的深入，對(duì)納米材料的電子性質(zhì)等的有效調(diào)控成為了該研究領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。此外，深入研究納米材料具有優(yōu)異特性的內(nèi)部機(jī)理也逐漸成為了人們的關(guān)注焦點(diǎn)。這些研究將對(duì)納米材料的具體應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
　　在本文中，我們系統(tǒng)

4、地研究了一系列金屬分子鏈體系、二維材料體系及其它材料體系的電子和磁性性能，以及摻雜、吸附、應(yīng)力、電場(chǎng)和襯底等各種因素對(duì)上述體系相關(guān)性質(zhì)的調(diào)控，并對(duì)體系內(nèi)部物理與化學(xué)機(jī)制進(jìn)行了深入探討。本論文共分七章。第一章簡(jiǎn)要介紹了金屬分子鏈體系和二維材料體系在相關(guān)領(lǐng)域的研究背景及現(xiàn)狀。第二章概括敘述了密度泛函理論并簡(jiǎn)要介紹了本論文采用的第一性原理計(jì)算軟件包。第三章分節(jié)闡述了一系列分子鏈的電子結(jié)構(gòu)及自旋電子性質(zhì)調(diào)控，并討論了N元素?fù)诫s對(duì)石墨納米帶帶邊位

5、置的調(diào)控。第四章分節(jié)研究了一系列二維材料的電子結(jié)構(gòu)及自旋電子性質(zhì)，并討論了摻雜、吸附、應(yīng)力、電場(chǎng)和襯底等各種因素對(duì)這些體系相關(guān)性質(zhì)的調(diào)控。第五章介紹了其它幾種體系的電子結(jié)構(gòu)及相關(guān)性質(zhì)調(diào)控。第六章探索研究了二維材料BiTeX(X=Br和I)、SrFBiS2和BiOBiS2的Rashba效應(yīng)，并探討了應(yīng)力或電場(chǎng)對(duì)這些材料Rashba效應(yīng)的調(diào)控。第七章總結(jié)了本論文的研究?jī)?nèi)容并指出了上述材料在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究中尚未解決的問(wèn)題以及后續(xù)擬開(kāi)展的研

6、究工作。本論文研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)論如下:
　　(1)研究了金屬-酞箐染料分子構(gòu)成的有機(jī)金屬分子鏈(M-PcNW，M=Cr、Mn、Co、Ni、Cu和Zn)的電子結(jié)構(gòu)和磁性。結(jié)果表明除了Ni-PcNW和Zn-PcNW體系是非磁性的，其它的體系都是具有磁性的。Cr-PcNW、Mn-PcNW、Co-PcNW、Ni-PcNW、Cu-PcNW和Zn-PcNW的磁矩分別為4.0、3.0、1.0、0.0、1.0和0.0μB。進(jìn)一步的耦合計(jì)算表明Co

7、-PcNW為順磁的，Cr-PcNW和Cu-PcNW為反鐵磁的，而Mn-PcNW表現(xiàn)出鐵磁性并具有半金屬性質(zhì)。
　　(2)研究了金屬茂分子(C5H5)2TM構(gòu)建的一維階梯狀有機(jī)金屬鏈(MSWNs，M=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)的電子結(jié)構(gòu)和自旋電子學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果表明FeSWNs為非磁性的，而其它的MSWNs體系都是磁性的。對(duì)于M=Cr-Co，MSWNs體系計(jì)算得到的磁矩分別為3.0、2.0、1.0、0.0、1.0和2.0μB

8、。這些體系的過(guò)渡金屬原子都是有規(guī)律分散的，這對(duì)于在自旋電子學(xué)上的應(yīng)用是非常重要的。VSWNs、CrSWNs、MnSWNs和CoSWNs體系為鐵磁性的，而NiSWNs是反鐵磁的。這些體系的磁性耦合機(jī)理都可以用鍵傳遞和空間傳遞作用競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制進(jìn)行解釋。
　　(3)研究了類(lèi)金屬茂分子(P)5TM組裝成的新型無(wú)機(jī)金屬分子鏈[(P)5TM]∞(TM=Ti、V、Cr、Mn、Fe和Co)的電子結(jié)構(gòu)和磁性。研究結(jié)果表明在[(P)5TM]∞中每個(gè)金屬原

9、子向P5環(huán)轉(zhuǎn)移一個(gè)電子，該分子鏈體系中的結(jié)構(gòu)可以由[(P)5-V+(P)5-V+]∞表示。金屬原子和P5環(huán)之間的電荷轉(zhuǎn)移使得二者之間相互作用增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致了[(P)5TM]∞具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。[(P)5V]∞、[(P)5Cr]∞和[(P)5Mn]∞為鐵磁性的，而[(P)5Ti]∞、[(P)5Fe]∞和[(P)5Co]∞則為反為鐵磁性的。
　　(4)研究了N摻雜對(duì)chevron型石墨烯納米帶的電子性質(zhì)和帶邊位置的調(diào)控。研究結(jié)果表明N摻

10、雜位置位于納米帶的邊緣時(shí)，即使在很高的濃度下，對(duì)材料的帶隙大小影響也很小。相反，N替換納米帶內(nèi)部的C原子時(shí)，則會(huì)對(duì)其帶隙的大小產(chǎn)生明顯的影響。這是由于邊界C原子對(duì)材料的帶邊附近態(tài)貢獻(xiàn)較小，而內(nèi)部原子貢獻(xiàn)較大。N摻雜位置位于納米帶的邊緣時(shí)不僅對(duì)納米帶的帶隙影響較小，而且可以使得納米帶帶邊位置向低能量區(qū)域平移。并且伴隨著摻雜濃度增加，帶邊位置會(huì)逐漸向下平移。由此可以實(shí)現(xiàn)在不影響材料帶隙大小的前提下人為的移動(dòng)材料的帶邊位置。
　　(5)

11、研究了應(yīng)力對(duì)半氟化的BN單層、GaN單層和石墨烯的磁性性質(zhì)的調(diào)控。研究結(jié)果表明這三個(gè)體系的鐵磁態(tài)和反鐵磁態(tài)的能量差會(huì)隨著各向同性應(yīng)力的增加而單調(diào)的增加。尤其是對(duì)于氟化的BN單層和GaN單層，伴隨著應(yīng)力的變化，其體系的磁耦合基態(tài)會(huì)在鐵磁態(tài)和反鐵磁態(tài)之間轉(zhuǎn)換。這些現(xiàn)象源于這些體系內(nèi)磁矩之間鍵傳遞和空間傳遞作用的競(jìng)爭(zhēng)。
　　(6)研究了半氟化和半氫化對(duì)二維Ⅳ族和Ⅲ-Ⅴ族二元化合物ab(ab=SiC、GeC、SnC、BN、AlN和GaN)

12、的電子和自旋電子學(xué)性質(zhì)的調(diào)控。研究結(jié)果表明半氫化的ab和半氟化的GaN是鐵磁性的。除了半氟化的GaN，其余所有的半氟化體系都是反鐵磁性的。對(duì)于半氟化的ab(標(biāo)記為F-ab)，其鐵磁態(tài)和反鐵磁態(tài)的能差大小變化順序?yàn)镕-SiC＞F-GeC＞F-SnC和F-AlN＞F-GaN;而對(duì)于半氫化的ab(標(biāo)記為H-ab)，其鐵磁態(tài)和反鐵磁態(tài)的能差大小變化順序?yàn)镠-SiC＜H-GeC＜H-SnC和H-AlN＜H-GaN。文中對(duì)于這一現(xiàn)象進(jìn)行了詳細(xì)探討。

13、此外，通過(guò)調(diào)控不同的修飾原子可以使ab具有不同的磁性性質(zhì)。
　　(7)研究了鹵化作用對(duì)germanene和snlicene電子性質(zhì)的調(diào)控。研究結(jié)果表明鹵化可以破壞germanene和snlicene體系的線性能帶色散關(guān)系，且在狄拉克點(diǎn)處打開(kāi)一個(gè)較大帶隙。雖然鹵化能破壞germanene和snlicene的狄拉克點(diǎn)，但是除了氟化的germanene，其余鹵化后的germanene和snlicene體系的導(dǎo)帶和價(jià)帶仍然會(huì)在費(fèi)米能級(jí)附近

14、有一個(gè)接觸點(diǎn)。因此，除了氟化的germanene，germanene和snlicene體系在其懸掛鍵被鹵族元素飽和之后仍然保持零帶隙的特性。
　　(8)研究了二維C4H結(jié)構(gòu)材料的電子和磁性性質(zhì)，以及應(yīng)力和摻雜對(duì)該體系的電子結(jié)構(gòu)和磁性的調(diào)控。研究結(jié)果表明二維C4H結(jié)構(gòu)材料是一個(gè)具有寬帶隙的非磁性間接半導(dǎo)體;應(yīng)力可以很有效的調(diào)控二維C4H結(jié)構(gòu)材料的帶隙大小;該體系中所有的本征缺陷都能夠在二維C4H中引起自旋極化且具有長(zhǎng)程耦合作用;對(duì)于

15、B、P和N摻雜替代二維C4H中C原子，用N替代二維C4H中與H直接成鍵的C時(shí)不會(huì)在該體系中引起自旋極化，其余的情況都會(huì)在該體系中引起自旋極化。
　　(9)研究了二維MoS2、MoSe2對(duì)石墨烯電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控。研究結(jié)果表明二維MoS2、MoSe2與石墨烯之間的結(jié)合能很小且層間距較大，因此二維MoS2、MoSe2與石墨烯之間的相互作用很弱。二維MoS2、MoSe2對(duì)石墨烯的線性能帶色散關(guān)系影響較小，僅僅是在狄拉克點(diǎn)附近打開(kāi)了一個(gè)較小的

16、帶隙，然而這個(gè)帶隙可以通過(guò)調(diào)節(jié)二維MoS2、MoSe2與石墨烯之間的層間距調(diào)控。體系中石墨烯的半導(dǎo)體特性來(lái)源于二維MoS2、MoSe2在石墨烯中引起的C原子位能不一致。
　　(10)研究了電場(chǎng)對(duì)波浪形germanane材料的能帶調(diào)控。研究結(jié)果表明波浪形germanane的帶隙能夠被電場(chǎng)有效的調(diào)控，可以從1.22eV調(diào)節(jié)至零。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于波浪形germanane在電場(chǎng)作用下，導(dǎo)帶邊和價(jià)帶邊會(huì)產(chǎn)生空間電荷分離。需要注意的是調(diào)控

17、中需要的電場(chǎng)很小，因此在實(shí)驗(yàn)上是很容易實(shí)現(xiàn)的。此外，隨著電場(chǎng)的增加，波浪形germanane的帶隙逐漸減小到零，然后發(fā)生了能帶反轉(zhuǎn)。
　　(11)研究了Graphene/Diamond復(fù)合體系的界面電子和自旋電子學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果表明在所有考慮的界面構(gòu)型中石墨烯和金剛石之間的作用都是較弱的。然而，在該界面體系中，石墨烯的線性能帶色散關(guān)系被破壞，在原來(lái)的狄拉克點(diǎn)處打開(kāi)了一個(gè)較大的帶隙。此外，由于石墨烯和金剛石表面之間的電荷交換作用，金

18、剛石表面的自旋極化使得石墨烯中也產(chǎn)生了自旋極化。
　　(12)研究了二維VX2(X=S、Se)的本征磁性，以及應(yīng)力對(duì)其磁性的調(diào)控。研究結(jié)果表明純凈的二維VX2具有鐵磁性，這為在純凈的二維體系中可以存在自旋極化提供了證據(jù)。研究還發(fā)現(xiàn)二維VX2中磁矩以及鐵磁態(tài)和反鐵磁態(tài)能量差會(huì)隨著應(yīng)力的增加而單調(diào)增加。由此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)應(yīng)力對(duì)二維VX2的磁性進(jìn)行調(diào)控。對(duì)于二維VX2中磁矩隨應(yīng)力的變化，我們提出了共價(jià)鍵和離子鍵協(xié)同作用機(jī)理進(jìn)行解釋。而對(duì)

19、于二維VX2中鐵磁態(tài)和反鐵磁態(tài)能量差隨著應(yīng)力的變化可以通過(guò)鍵傳遞作用和空間傳遞作用的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制進(jìn)行解釋。
　　(13)研究了二維MoSe2、MoTe2和WS2電子結(jié)構(gòu)及自旋電子學(xué)性質(zhì)，以及本征缺陷和非金屬元素（H、B、C、N、O和F）吸附對(duì)這些體系電子及磁性性質(zhì)的調(diào)控。研究結(jié)果表明MoSe2、MoTe2和WS2從塊體減小到單層時(shí)，其能帶從間接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋?。?duì)本征缺陷的研究發(fā)現(xiàn)，僅有二維MoSe2中的陽(yáng)離子空位能夠引起自旋極化，

20、其余的情況都是非自旋極化的。而非金屬原子吸附二維MoSe2、MoTe2和WS2能夠?qū)ζ浯判孕再|(zhì)進(jìn)行很好的調(diào)控。其中H元素吸附二維MoSe2、MoTe2和WS2以及F元素吸附二維MoTe2和WS2會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)程磁耦合。
　　(14)研究了二維GaS和GaSe的電子性質(zhì)以及應(yīng)力對(duì)其電子性質(zhì)的調(diào)控。研究結(jié)果表明隨著GaSe體系從塊體減小到單層，該體系能帶從直接帶隙轉(zhuǎn)變?yōu)殚g接帶隙;而對(duì)于GaS體系，從塊體變?yōu)閱螌舆^(guò)程中，其帶隙一直保持為間接帶

21、隙。隨著層數(shù)的變化，二維GaS和GaSe的EELS會(huì)發(fā)生明顯有規(guī)律的變化。研究還發(fā)現(xiàn)多種形式的應(yīng)力都可以有效的調(diào)控二維GaS和GaSe的帶隙大小。
　　(15)研究了兩種構(gòu)型的金屬-TCNQ自組裝單層材料(分別稱(chēng)為R-TM@TCNQ和S-TM@TCNQ，TM=Cr、Mn、Fe和Co)的電子及磁性性質(zhì)。研究結(jié)果表明在R-TM@TCNQ和S-TM@TCNQ體系中，每個(gè)TM原子將其兩個(gè)電子轉(zhuǎn)移到TCNQ中，從而確保了TM@TCNQ體系的

22、穩(wěn)定性。所有的這些體系都具有自旋極化特征，R(S)-Cr@TCNQ、R(S)-Mn@TCNQ、R(S)-Fe@TCNQ和R(S)-Co@TCNQ的總磁矩分別為4.0(8.0)、3.0(6.0)、2.0(4.0)和1.0(2.0)μB。因此，R(S)-TM@TCNQ體系的磁矩大小可以通過(guò)調(diào)控TM原子來(lái)實(shí)現(xiàn)。除了R(S)-Co@TCNQ為順磁性外，其它的體系都是反鐵磁性的。此外我們提出了解釋這些體系磁矩大小來(lái)源的“4+1”模型。
　　

23、(16)研究了chlorographene與janugraphene的幾何結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。研究結(jié)果表明兩種新型二維材料chlorographene和janugraphene的能帶結(jié)構(gòu)具有線性色散關(guān)系，其狄拉克點(diǎn)位于Γ到X'之間的點(diǎn)，坐標(biāo)分別為(-0.277，0，0)和(-0.215，0，0)。狄拉克點(diǎn)附近的能態(tài)主要由主平面內(nèi)碳原子的p軌道所貢獻(xiàn)，與氯原子和苯基配合物幾乎沒(méi)有直接關(guān)系。這兩種材料均具有矩形的晶格結(jié)構(gòu)。研究還發(fā)現(xiàn)較小的外加電

24、場(chǎng)對(duì)chlorographene和janugraphene的線性能帶結(jié)構(gòu)的影響可忽略不計(jì)。
　　(17)研究了二維Ni2C18H12和Co2C18H12的幾何、電子及自旋電子學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果表明Ni2C18H12只具有一種穩(wěn)定構(gòu)型;而Co2C18H12具有兩種穩(wěn)定構(gòu)型，分別為low-buckled構(gòu)型和high-buckled構(gòu)型。Ni2C18H12和low-buckled構(gòu)型的Co2C18H12具有自旋極化，而high-buck

25、led構(gòu)型的Co2C18H12卻是非自旋極化的。Co2C18H12兩個(gè)構(gòu)型磁性質(zhì)之間的差異來(lái)源于其結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的電子排布差別。研究還發(fā)現(xiàn)Ni2C18H12和low-buckled構(gòu)型的Co2C18H12都具有半金屬狄拉克點(diǎn)。
　　(18)研究了應(yīng)力對(duì)β-InSe體系拓?fù)湎嘧兊恼{(diào)控。研究結(jié)果表明該體系即使在不考慮自旋軌道耦合作用的前提下依然可以通過(guò)調(diào)節(jié)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)能帶反轉(zhuǎn)。然而需要注意的是自旋軌道耦合作用依然是不可缺少的，其作用為在能帶反轉(zhuǎn)

26、引起的能帶交叉點(diǎn)處打開(kāi)一個(gè)帶隙。在6％應(yīng)力的作用下，自旋軌道耦合作用產(chǎn)生的帶隙達(dá)到了121meV，這個(gè)值接近了室溫。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)力引起的能帶反轉(zhuǎn)主要來(lái)源于層內(nèi)原子間相互作用的改變，而層間相互作用的改變影響較小。
　　(19)研究了非金屬元素(Be、B、C、N、O和F)摻雜對(duì)CdS的電子和磁性質(zhì)的調(diào)控。結(jié)果表明Be、B和C摻雜CdS能夠引入自旋極化，計(jì)算得到的磁矩分別為2.0μB、3.0μB和2.0μB;而N、O和F摻雜的Cd

27、S無(wú)自旋極化。非金屬元素?fù)诫sCdS能否引起自旋極化是由摻雜元素和硫元素的電負(fù)性決定的:為了獲得一個(gè)穩(wěn)定的磁基態(tài)，摻雜元素的電負(fù)性必須比硫的電負(fù)性小，才能保證摻雜元素2p軌道的局域性。否則，摻雜元素與陽(yáng)離子較強(qiáng)的相互作用會(huì)導(dǎo)致?lián)诫s元素2p態(tài)離域以產(chǎn)生非磁性基態(tài)。
　　(20)研究了Ag吸附Cd終端的CdS(0001)表面和S終端的CdS(0001)表面的電子結(jié)構(gòu)和相關(guān)性質(zhì)。結(jié)果表明相對(duì)于Cd終端的CdS(0001)表面，Ag更容易吸

28、附在S終端的CdS(0001)表面。對(duì)于單個(gè)Ag吸附在Cd終端的CdS(0001)表面，局域的Ag5s態(tài)和局域的Cd5s態(tài)之間的交疊表明了Ag-Cd鍵的離子鍵特征。而對(duì)單個(gè)Ag原子吸附在S終端的CdS(0001)表，Ag4d態(tài)更加離域，并和S3p態(tài)雜化，表明Ag-S鍵的共價(jià)鍵特征。對(duì)于小的Ag團(tuán)簇(Ag2，Ag4，和Ag7)吸附的Cd終端的CdS(0001)表面，吸附能明顯比單個(gè)Ag原子的吸附能更低，并且團(tuán)簇吸附能隨著團(tuán)簇尺寸的增加而降

29、低。
　　(21)研究了氨分子吸附金剛石(100)面的電子結(jié)構(gòu)與相關(guān)性質(zhì)。研究結(jié)果表明隨著吸附氨分子的增加，吸附能會(huì)迅速增加。這是由于金剛石表面氨基之間的相互排斥導(dǎo)致的。這一結(jié)果解釋了為何實(shí)驗(yàn)上合成的氨基吸附金剛石的覆蓋率最大只有12％而不能繼續(xù)增加。
　　(22)研究了二維BiTeX(X=Br和I)的極性性質(zhì)和Rashba效應(yīng)。研究結(jié)果表明由于二維BiTeX兩個(gè)表面的組成元素不同，這兩個(gè)體系在沿著其表面的法線方向具有一個(gè)極

30、化電場(chǎng)，因此這兩個(gè)體系都是極性二維材料。對(duì)于結(jié)合能和聲子譜的計(jì)算都毫無(wú)疑問(wèn)的表明了這兩個(gè)二維體系的穩(wěn)定性。由于這兩個(gè)體系特殊的原子結(jié)構(gòu)，二維BiTeX體系具有巨大的Rashba效應(yīng)。此外，這兩個(gè)體系的Rashba效應(yīng)可以用應(yīng)力進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。
　　(23)研究了二維SrFBiS2和BiOBiS2的Rashba效應(yīng)。研究結(jié)果表明二維SrFBiS2和BiOBiS2都具有巨大的Rashba效應(yīng)，這是由它們的特殊原子結(jié)構(gòu)決定的。二維SrFB

31、iS2(BiOBiS2)的結(jié)構(gòu)可以用一個(gè)類(lèi)離子模型進(jìn)行描述，其共價(jià)鍵結(jié)合的Sr和F(Bi和O)原子組成了(Sr2F2)2+[(Bi2O2)2+]層，而共價(jià)鍵結(jié)合的Bi和S原子形成了(BiS2)-層;因此Sr2F2-BiS2(Bi2O2-BiS2)之間可以被認(rèn)為是離子鍵接觸。這導(dǎo)致了在二維SrFBiS2和BiOBiS2中都具有兩個(gè)極化電場(chǎng)，兩個(gè)體系的極化電場(chǎng)分別從Sr2F2層指向BiS2層和從Bi2O2層指向BiS2層。二維SrFBiS2

32、和BiOBiS2都具有兩組Rashba自旋劈裂，分別來(lái)自其兩個(gè)表面。由于晶體對(duì)稱(chēng)性，每個(gè)體系的兩組Rashba自旋劈裂是簡(jiǎn)并的。通過(guò)施加一個(gè)較小的微擾，例如電場(chǎng)，每個(gè)體系都能夠表現(xiàn)出兩組Rashba自旋劈裂。
　　以上這些研究闡明了一系列的金屬分子鏈體系、二維材料體系以及其它材料體系表現(xiàn)出的電子和自旋電子學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理，揭示了摻雜、吸附、應(yīng)力、電場(chǎng)和襯底等各種因素對(duì)上述體系相關(guān)性質(zhì)的調(diào)控機(jī)理和作用規(guī)律。這些系統(tǒng)的理論研究豐富了人