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石墨烯/ReS$_{2}$异质结中栅压可调的自旋-电荷互转换现象,工作温度可达室温

介观与纳米尺度物理 2025-08-19 v2

摘要

石墨烯是一种在自旋电子学领域具有巨大潜力的材料,它兼具良好的导电性和低自旋-轨道耦合(SOC),这使得自旋流能够长距离传输。然而,这种低SOC也限制了其操控自旋流的能力。解决这一限制的一个关键策略是通过与其他二维(2D)材料邻近来在石墨烯中诱导SOC。这种邻近诱导的SOC可以在石墨烯中实现自旋-电荷互转换(SCI),并在下一代逻辑器件中具有潜在应用。在此,我们将石墨烯与室温铁电候选材料ReS2_\mathrm{2}紧密邻近放置,从而对平面内和平面外极化的自旋流均诱导出SCI。我们将面内极化电流的SCI归因于石墨烯/ReS2_\mathrm{2}界面处的Rashba-Edelstein效应(REE)或非常规自旋霍尔效应(SHE),而将面外极化电流的SCI归因于邻近化石墨烯中的常规SHE或ReS2_\mathrm{2}体材料中的非常规SHE。我们在宽温度范围(最高达300 K)和一系列栅极电压下,表征了由面内自旋引起的SCI。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.07888,
  title  = {Gate tunable spin-charge interconversion in a graphene/ReS$_{2}$ heterostructure up to room temperature},
  author = {Eoin Dolan and Zhendong Chi and Haozhe Yang and Luis E. Hueso and Fèlix Casanova},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.07888},
  year   = {2025}
}

备注

6 pages, 4 figures, and Supplemental Material. Marie Sk{\l}odowska-Curie Actions, H2020-MSCA-ITN-2020; Project acronym SPEAR; Grant Agreement No. 955671