铁电反铁磁体界面拓扑绝缘体中的电场控制自旋输运

拓扑绝缘体通过磁性界面实现自旋-电荷转换已被广泛探索，但其自旋-电荷转换的真实响应，特别是在没有外部磁场的情况下，仍有待研究。在此，我们报告了在拓扑绝缘体Bi₂Te₃与反铁磁多铁体BiFeO₃界面处，利用非局域自旋输运器件实现的自旋-电荷转换的电场控制。Bi₂Te₃和BiFeO₃之间界面自旋输运的系统性厚度依赖性揭示了双层系统中拓扑表面态主导的自旋输运特征。自旋-电荷转换在厚度大于10 nm时保持稳健，但随着厚度减小而迅速下降，并在5 nm时消失。这与杂化诱导产生的平庸绝缘相一致，并得到从Bi₂Te₃磁导估算的相干因子的支持。这些结果确立了自旋-动量锁定表面态在退耦区域主导界面自旋输运。除了在全绝缘磁性界面展示高效的自旋-电荷互转换外，这项工作还强调了溅射沉积的Bi₂Te₃作为将量子材料集成到器件中的高质量、可扩展平台。本文提出的非局域自旋输运方法为自旋-电荷转换提供了简单直接的证据，并为设计节能自旋器件开辟了一条高效实用的途径。