大交流自旋霍尔效应的实验观测
介观与纳米尺度物理
2014-10-27 v3 材料科学
摘要
在自旋电子学中，自旋自由度被用于传输和存储信息。理想情况下，这一过程应在无净电荷电流的情况下发生，以避免因焦耳热导致的能量耗散。为此，产生纯自旋电流（即无净电荷转移）的能力至关重要。自旋泵浦是在金属、半导体、石墨烯甚至有机材料中产生纯自旋电流最流行的方法。当铁磁体 (FM) - 正常金属 (NM) 结中的磁化矢量被激发时，自旋泵浦效应会导致纯自旋电流注入正常金属中。该自旋电流的极化是时间依赖的，并包含一个非常小的直流分量。注入自旋电流的直流分量近年来得到了深入研究，并引发了关于自旋霍尔角大小的争议性讨论，自旋霍尔角是衡量自旋到电荷转换效率的材料依赖性指标。然而，与较为熟知的直流分量相比，大两个数量级的交流分量迄今为止尚未被实验探测到。在此，我们展示了利用逆自旋霍尔效应 (ISHE) 可以非常有效地探测自旋电流的大交流分量。观测到的交流-ISHE 电压比在同一器件上测量的传统直流-ISHE 大一个数量级。信号的频谱形状、角度依赖性、功率缩放行为和绝对幅值均与自旋泵浦和 ISHE 效应一致。我们的结果表明，FM-NM 结是 GHz 频率范围内纯自旋电流的高效源，我们相信我们的结果将激发新兴的交流自旋电子学领域。
引用
@article{arxiv.1307.2961,
title = {Experimental observation of a large ac-spin Hall effect},
author = {Dahai Wei and Martin Obstbaum and Christian Back and Georg Woltersdorf},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.2961},
year = {2014}
}