p型掺杂WSe2器件中耦合谷与自旋霍尔效应的实验观测
介观与纳米尺度物理
2019-08-06 v1
摘要
在Ta、Pt、W等重金属材料中已观测到巨自旋霍尔效应(GSHE)，其中自旋在表面平面内极化且垂直于电荷电流方向。这些材料中产生的自旋已通过自旋轨道力矩(SOT)机制成功翻转具有面内磁各向异性(IMA)和垂直磁各向异性(PMA)的磁体。人们普遍认为，由于PMA磁体即使在极缩小尺寸下也具有大的热稳定性，在数据存储应用中优于IMA磁体。然而，利用常规GSHE材料对PMA磁体进行SOT翻转，需要小的外磁场、局部偶极场或引入倾斜各向异性以打破相对于磁化的对称性。为了在无任何额外辅助的情况下确定性地翻转PMA，需要能够产生垂直于表面极化的自旋的非常规GSHE材料。由于二维特性及独特的能带结构，若干单层过渡金属硫族化物(TMD)被预测可产生此类面外自旋。有趣的是，在TMD价带的每个K谷中，相反自旋锁定于各自的子能带且具相当大的能量分裂，这使得极化自旋可通过电门控获取并通过电场借由谷霍尔效应(VHE)在空间上分离。因此，这些二维TMD中自旋的空间分离与积累被独特地称为耦合谷与自旋霍尔效应。本文报道了在单层WSe2中电学产生面外极化自旋电流的实验，并通过构建在部分与WSe2交叠的横向石墨烯自旋扩散通道上的非局域自旋阀结构探测自旋信号。
引用
@article{arxiv.1908.01396,
title = {Experimental observation of coupled valley and spin Hall effect in p-doped WSe2 devices},
author = {Terry Y. T. Hung and Avinash Rustagi and Shengjiao Zhang and Pramey Upadhyaya and Zhihong Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.01396},
year = {2019}
}