等向性Mn$_3$Sn(0001)非齐向反磁性薄膜中高效自旋泵浦与自旋-电荷转换
材料科学
2025-08-05 v1
摘要
自旋电流的生成与控制是推动下一代自旋电子技术的关键。这些技术依赖于能够高效地提供和转换自旋与电流相互转化的材料，而且要克服传统铁磁体和重金属材料的某些局限性。Kagome 拓扑反磁性 Weyl 半导体，如MnSn，由于其独特的磁有序性和显著的Berry曲率驱动的传输现象，具有独特优势。本研究系统地考察了等向性(0001)取向MnSn薄膜中的自旋电流生成和自旋-电荷转换现象。我们的发现表明，室温下MnSn薄膜的自旋洞角为0.9%，平面内自旋洞导电率近似各向同性为44.4~(/e) cm，源于内在与外在贡献的组合，如本文通过第一性原理计算所讨论。此外，在MnSn(0001)/NiFe异结构件中，我们观察到自旋混合电导为28.52 nm，界面自旋透射率约为72%。值得注意的是，我们还发现MnSn(0001)等向性薄膜的自旋扩散长度在室温下可超过15 nm。我们的结果突显了拓扑 Weyl 非齐向反磁性材料MnSn作为高效自旋传输和转换材料在前景自旋电子应用中的潜力。
引用
@article{arxiv.2508.02415,
title = {Efficient spin-pumping and spin-to-charge conversion in epitaxial Mn$_3$Sn(0001) noncollinear antiferromagnetic films},
author = {Surya N. Panda and Ning Mao and Nikolai Peshcherenko and Xiaolong Feng and Yang Zhang and Anastasios Markou and Claudia Felser and Edouard Lesne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.02415},
year = {2025}
}