物理与电子工程学院买吾兰江·热合曼团队在国际学术期刊《Physica Scripta》上发表了题为“Edge-symmetry-driven spin-polarized transport in β-SbN nanoribbons”的学术论文。该论文的第一完成单位为新疆师范大学，庞淼为第一作者，买吾兰江·热合曼为通讯作者。
本研究针对二维V族二元化合物纳米带在自旋依赖输运研究方面较为有限的现状，致力于解决如何在不依赖外部磁性掺杂或邻近效应的情况下，仅通过结构边缘对称性破缺来实现稳健的内禀自旋极化输运这一关键物理问题。
研究团队采用密度泛函理论（DFT）结合非平衡态格林函数（NEGF）模拟方法，系统评估了GGA、Meta-GGA和HSE06等不同交换关联泛函的准确性。结果确认，在定量预测带隙演化和边缘态自旋劈裂等相关特性方面，HSE06杂化泛函最为可靠，这为精准预测新型器件的内禀自旋输运性质奠定了严谨的计算基础。
图1：锯齿型和扶手椅型β-SbN 纳米带的侧视图。
计算结果表明，具有不对称边缘的锯齿型（Zigzag）β-SbN纳米带表现出了稳定的自旋劈裂边缘态。边缘未钝化的Sb和N原子上产生了显著的局部自旋磁矩，这一内禀的自旋排序直接打破了面内对称性。在偏压驱动下，由于自旋向下通道的透射峰完全主导了偏压窗口内的输运，该锯齿型器件成功实现了高（>99%）自旋极化率（SFE）。
由于在有限偏压下自旋向上和自旋向下的通道同时参与电子传输，其仅表现出不稳定的、高度依赖偏压极性与大小的选择性特征。自旋分辨透射谱的分析，清晰地揭示了由边缘对称性驱动的物理机制：局部的自旋劈裂本身不足以保证稳定的自旋极化输运，只有伴随边缘诱导的对称性破缺，自旋劈裂才能真正转化为偏压窗口内的单自旋电流。
图2： 锯齿型 β-SbN 纳米带器件的自旋电流，以及对应的射光谱和自旋极化率（SFE）。
研究结果不仅深刻阐明了边缘对称性在自旋极化输运过程中的决定性作用，也为基于二维V族二元化合物设计下一代自旋电子学与纳米电子器件提供了重要的物理指导和理论支撑。
该研究工作得到了新疆维吾尔自治区自然科学基金（2025D01A58）项目的资助与支持。
论文链接：https://doi.org/10.1088/1402-4896/ae5fea
