具有大斯定州角和长自旋扩散长度的 P 轨道自旋发生器
材料科学
2025-10-28 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
高密度数据存储和自旋逻辑器件需要高度有效的全电控制自旋矩。迄今为止，通过斯特恩霍尔效应 (SHE) 实现的电荷到自旋转换高度受限于具有强自旋轨道耦合 (SOC) 的 d 轨道材料，尤其是重金属。然而，d 轨道重金属具有强 SOC 结果自旋扩散长度短，这限制了自旋器件中的自旋传输和积累。因此，迫切需要发现具备大斯定州导电率和高自旋传输能力的新型 SHE 材料，以超越 d 轨道材料。这里，我们实验报告了 In2Bi 合金中大规模电荷到自旋转换，表现出大斯定州角和长自旋扩散长度（比 Pt 长 4 倍）。我们的第一性计算揭示，费米能级附近小带隙开启导致大 Berry 曲率相关的斯特恩霍尔导电率。由于 In2Bi p 轨道的去局化特性，其自旋电流能够克服 d 轨道金属中斯特恩霍尔角与自旋扩散长度之间物理障碍，从而推动了高性能自旋器件的发展。
引用
@article{arxiv.2503.21129,
title = {P-orbital spin generator with large spin Hall angle and long spin diffusion length},
author = {Gen Li and Ying Zhang and Xiaoguang Xu and Lei Shen and Zheng Feng and Kangkang Meng and Ang Li and Lu Cheng and Kang He and Wei Tan and Yong Wu and Yihong Wu and Yong Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.21129},
year = {2025}
}