研究目的
研究钇铁石榴石/锗异质结中的自旋泵浦和逆自旋霍尔效应，以开发基于锗的自旋电子学和磁振子器件。
研究成果
该研究表明，YIG能向锗（Ge）和锗锡（GeSn）实现高效自旋流注入，且锡掺杂可进一步提升注入效率。激光照射可调控逆自旋霍尔效应电压及磁性，表明其有望用于锗基自旋电子器件。未来研究可探索采用掺杂锗材料以获得更高电导率和更长自旋扩散长度。
研究不足
该研究受限于锗与钇铁石榴石之间晶格失配导致的界面应变诱导磁不均匀性，以及未掺杂锗相对较低的载流子密度和高电阻率对逆自旋霍尔效应测量的影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用超高真空分子束外延技术在YIG薄膜上生长Ge和GeSn。通过宽带铁磁共振研究自旋泵浦和逆自旋霍尔效应。
2：样本选择与数据来源：
样本包括YIG/Ge和YIG/GeSn异质结。数据通过XRD、HRTEM、EDX、AFM和FMR获取。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于薄膜生长的MBE、用于结晶度测定的XRD和HRTEM、用于表面粗糙度测量的AFM以及用于自旋动力学研究的FMR。材料为YIG、Ge、GeSn和Pt。
4：实验步骤与操作流程：
在YIG上生长Ge和GeSn后，对其结构和磁性能进行表征。在激光照射下，以Pt作为自旋流收集器测量逆自旋霍尔效应。
5：数据分析方法：
分析数据以确定自旋混合电导、吉尔伯特阻尼参数及激光照射下的逆自旋霍尔电压变化。
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molecular beam epitaxy
Used for growing Ge and GeSn on YIG thin films.
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x-ray diffraction
Used for determining the crystallinity of the structure.
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high-resolution transmission electron microscopy
Used for determining the crystallinity of the structure combined with energy dispersive x-ray spectroscopy.
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atomic force microscopy
Used to study the surface roughness of the YIG/Ge heterojunctions.
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ferromagnetic resonance
Used for spin pumping and ISHE measurements.
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infrared laser
Used to study the effect of the laser on the ISHE in YIG/Ge/Pt spin junctions.
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