顺磁绝缘体中的高效自旋输运

能高效传输自旋电流的新材料的发现对自旋电子学与材料科学具有重要意义。电绝缘体 $\mathrm{Gd}_3\mathrm{Ga}_5\mathrm{O}_{12}$（GGG）是生长磁性薄膜的优良衬底，但从未被视为自旋电流的传导介质。本文报道了顺磁 GGG 中跨越数微米尺度的自旋电流传播。令人惊讶的是，自旋输运一直持续至 100 K $\gg$ $T_{\mathrm{g}} = 180$ mK（GGG 的磁性玻璃态转变温度）的高温。在 5 K 下，我们测得自旋扩散长度 ${\lambda_{\mathrm{GGG}}} = 1.8 \pm 0.2 {\mu}$m 与自旋电导率 ${\sigma}_{\mathrm{GGG}} = (7.3 \pm 0.3) \times10^4$ $\mathrm{Sm}^{-1}$，后者大于创纪录品质磁体 $\mathrm{Y}_3\mathrm{Fe}_5\mathrm{O}_{12}$（YIG）的值。我们得出结论：高效自旋输运无需交换耦合，这挑战了传统模型，并为自旋电子器件提供了新的材料设计策略。