拓扑绝缘体 Bi2Te2Se 中自旋极化电流的电注入与探测
介观与纳米尺度物理
2015-09-29 v2
摘要
拓扑绝缘体 (TIs) 是一种具有非平凡自旋 - 动量锁定拓扑表面态 (TSS) 的特殊量子物质相。直到最近，三维拓扑绝缘体中 TSS 自旋 - 动量锁定的电学探测仍然缺乏。许多结果是在具有显著体导电性的样品（如金属性 Bi2Se3）上测量的，在这些样品中很难分离测量到的自旋信号中的表面贡献和体贡献。在此，我们报告了对从体绝缘三维拓扑绝缘体 Bi2Te2Se (BTS221) 晶体剥离的薄片进行的自旋电位测量，使用两个外部非磁性 (Au) 接触驱动直流自旋螺旋电流，并使用中间的铁磁 (FM)-Al2O3 隧穿接触探测自旋极化。当沿 FM 接触的易轴在相反方向之间扫描面内磁场以切换其磁化强度时，FM 电极测得的电压表现出磁滞阶梯状变化。重要的是，通过反转直流电流的方向可以反转这种阶梯状电压变化的方向，并且通过相反 FM 磁化强度下的探测器电压差测得的变化幅度随偏置电流的增加而线性增加，这与自旋 - 动量锁定 TSS 的电流诱导自旋极化一致。我们的工作直接证明了拓扑绝缘体中自旋极化的电注入和探测，并可能使自旋螺旋 TSS 在未来纳米电子学和自旋电子学应用中得以利用。
引用
@article{arxiv.1501.05050,
title = {Electrical injection and detection of spin-polarized currents in topological insulator Bi2Te2Se},
author = {Jifa Tian and Ireneusz Miotkowski and Seokmin Hong and Yong P. Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1501.05050},
year = {2015}
}
备注
Corrected several sign errors including the label for the positive magnetization. The net effects cancel and the conclusion of the paper is unchanged