Ru 成分偏离化学计量对 SrRuO3 内在自旋-电荷转换的影响
材料科学
2024-09-20 v1
摘要
电荷与自旋电流之间的相互转换是实现下一代自旋电子器件的关键现象。具有大自旋轨道相互作用材料中能带交叉点的区域，预计可实现高度有效的自旋-电荷相互转换。相反，如果存在缺陷或杂质，则会影响电子能带结构，从而降低自旋 Berry 曲率。虽然缺陷和杂质在材料中普遍存在，但其对自旋 Berry 曲率及随之而来的自旋-电荷相互转换的影响往往被忽略了。本文在 300K 下对化学计量 SrRuO3 和非化学计量 SrRu0.7O3 薄膜进行自旋泵浦实验，薄膜处于 paramagnetic 状态，以考察 Ru 成分偏离化学计量条件如何影响自旋-电荷转换，结果表明 SrRuO3 的自旋霍尔角大于 SrRu0.7O3。我们利用第一性原理计算得到 paramagnetic SrRuO3 和 SrRu0.75O3 的能带结构，表明随 Ru 缺乏程度的增加，源于自旋 Berry 曲率的自旋霍尔导电率减小，这与实验结果一致。我们的结果表明，控制点缺陷和杂质对于充分发挥材料中内在自旋 Berry 曲率和大型自旋-电荷相互转换功能至关重要。这些发现有助于为高效的自旋-电荷相互转换材料设计提供指导。
引用
@article{arxiv.2409.12598,
title = {Influence of Ru composition deviation from stoichiometry on intrinsic spin-to-charge conversion in SrRuO3},
author = {Shingo Kaneta-Takada and Yuki K. Wakabayashi and Hikari Shinya and Yoshitaka Taniyasu and Hideki Yamamoto and Yoshiharu Krockenberger and Masaaki Tanaka and Shinobu Ohya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.12598},
year = {2024}
}