含与不含自旋轨道耦合材料混合物的有效自旋霍尔性质：调控有效自旋扩散长度

我们从理论上研究了由具有和不具有自旋轨道（SO）耦合的两种材料组成的复合材料的自旋霍尔有效性质。特别地，我们假设SO材料代表无SO基质中的颗粒系统。我们计算了混合物的有效自旋霍尔角和有效自旋扩散长度。我们的主要定性发现是：当本征自旋扩散长度远小于颗粒半径时，有效自旋扩散长度被强烈增强，远超“几何”因子。这种额外增强的物理起源是：在扩散长度较小时，自旋电流主要绕过颗粒流动而几乎不受损失。我们还证明，由自旋电流产生的电压对沿自旋电流方向的极弱磁场敏感，甚至在特定磁场区域内反转符号。这种敏感性的起源是：由磁场引起的自旋进动发生在无SO的颗粒外部。