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石墨烯/MoS?范德华异质结构中的室温自旋霍尔效应
摘要： 石墨烯是实现长距离自旋传输的优异材料，但难以进行自旋操控。过渡金属硫族化合物通过邻近效应将其强自旋轨道耦合特性传递给石墨烯，理论预测由此可实现基于自旋霍尔效应和拉斯巴-埃德尔斯坦效应的高效自旋-电荷转换。本研究通过结合霍尔探针与铁磁电极，明确实验证实了二硫化钼邻近效应在石墨烯中诱导的自旋霍尔效应（温度范围覆盖至室温）。同一材料的不同区域分别实现自旋传输与自旋霍尔效应的特性，产生了迄今未报道的自旋-电荷电压输出效率。值得注意的是，在单层石墨烯/二硫化钼异质结构器件中，我们观测到可同时归因于石墨烯中邻近诱导的拉斯巴-埃德尔斯坦效应或二硫化钼中自旋霍尔效应的叠加式自旋-电荷电流转换。通过与理论计算对比，后者情景被证实为最可能机制。该发现为二维材料中自旋信息传输与自旋-电荷转换的协同应用铺平道路，为未来多种自旋电子学应用开辟了新机遇。
关键词： 自旋霍尔效应、自旋轨道近邻效应、拉斯巴-埃德尔斯坦效应、石墨烯、过渡金属二硫化物
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过超薄铋膜中的量子限域调控自旋-电荷相互转换
摘要： 自旋-电荷相互转换（SCI）现象作为检测自旋电流或操控铁磁体磁化的手段，在自旋电子学领域日益受到关注。要充分利用这一特性，关键在于实现高转换效率、纳米级可扩展性以及与光电器件和自旋电子器件的集成能力。本研究显示，当超薄铋膜外延生长在Ge(111)衬底上时，纳米级铋岛产生的量子尺寸效应会显著提升SCI效率——即便在室温条件下亦然。通过X射线衍射、扫描隧道显微镜及自旋分辨角分辨光电子能谱技术，我们清晰揭示了薄膜形貌、晶体结构与电子结构特征。随后采用三种独立技术直接探测SCI：利用磁光克尔效应检测Rashba-Edelstein效应（REE）产生的电荷-自旋转换，通过光学自旋取向与自旋泵浦产生自旋电流并测量逆Rashba-Edelstein效应（IREE）引发的自旋-电荷转换。这三种技术仅在1-3纳米厚的铋膜中显示出显著SCI效应，对应锗表面存在的铋纳米晶体。由于三维量子限域效应，这些纳米晶体具有高阻体积区，其金属表面通过( I )REE效应实现SCI转换。当薄膜厚度增加时，连续的半金属铋膜会使相对表面的SCI效应相互抵消，导致平均SCI值逐渐衰减直至消失。该研究为量子尺寸效应在自旋电子学中的应用开辟了新途径。
关键词： 拉斯巴-埃德尔斯坦效应、铋薄膜、自旋电子学、量子尺寸效应、自旋-电荷相互转换
更新于2025-09-10 09:29:36
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铁磁体块状Rashba半导体(Ge,Mn)Te中的电流驱动磁化翻转
摘要： 同时具有铁电和铁磁有序的多铁性材料为通过这些铁序间的相互关联实现磁化电操控提供了广阔前景。这一多铁性概念可拓展至兼具空间反演对称性破缺与时间反演对称性破缺的半导体——即极性铁磁半导体。本文报道了此类材料中(Ge,Mn)Te薄膜的电流驱动磁化翻转现象：Mn掺杂引发的铁磁性在极性半导体GeTe原本无质量的狄拉克能带中打开了交换能隙（该能带具有Rashba型自旋劈裂特征）。随着空穴载流子密度增加，反?；舳绲荚銮浚砻鞯狈衙啄芗督咏换荒芟妒?，贝里相位贡献达到最大值。通过脉冲电流注入，在厚度达200纳米的(Ge,Mn)Te薄膜中观测到磁化电翻转现象，揭示了体相起源的Rashba-Edelstein效应。由于能隙附近存在高效自旋积累，该效应效率强烈依赖于费米能级位置。这种磁性体相Rashba体系将成为探索电场极化、磁化强度与电流之间功能关联性的理想平台。
关键词： 反?；舳вΑ⑻虐氲继?、拉斯巴-埃德尔斯坦效应、磁化翻转、多铁性材料
更新于2025-09-04 15:30:14