基于 Heusler 合金的自旋无隙半导体薄膜中的大热自旋效应

近来，具有高居里温度（TC）和可观自旋极化的 Heusler 合金基自旋无隙半导体（SGSs）已成为可调谐自旋电子学应用的潜在候选。我们报道了在 MgO 衬底上生长的 CoFeCrGa 薄膜中温度依赖的异常能斯特效应（ANE）和本征纵向自旋塞贝克效应（LSSE）的综合研究。我们的发现表明，MgO/CoFeCrGa（95 nm）薄膜的异常能斯特系数在室温下为 $\cong 1.86$ 微伏/K，比 CoFeCrGa 块体多晶样品（= 0.018 微伏/K）高近两个数量级，但与磁性 Weyl 半金属 Co2MnGa 薄膜（2-3 微伏/K）相当。此外，我们的 MgO/CoFeCrGa(95nm)/Pt(5nm) 异质结构在室温下的 LSSE 系数为 $\cong 20.5$ $\mu$V/K/$\Omega$，是半金属铁磁性 La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$ 薄膜（$\cong$ 20.5 $\mu$V/K/$\Omega$）的两倍。我们显示 ANE 和 LSSE 系数遵循相同的温度依赖关系，并在 $\cong$ 225 K 处呈现极大值，这被理解为非弹性磁子散射与低温下磁子数量减少的综合效应。我们的分析不仅表明外禀偏斜散射是这些薄膜中 ANE 的主导机制，也为所观测低温依赖 LSSE 的函数形式提供了关键见解。此外，通过结合射频横向磁化率与宽带铁磁共振以及 LSSE 测量，我们建立了观测到的 LSSE 信号、CoFeCrGa 薄膜磁各向异性和 Gilbert 阻尼之间的关联，这将有益于制造可调谐且高效的 Heusler 合金基自旋热电子学纳米器件。