拓扑绝缘体中自旋极化电流的室温电学探测
介观与纳米尺度物理
2016-01-20 v2 材料科学
摘要
拓扑绝缘体是一类新型量子材料，其表面态中无质量Dirac费米子表现出自旋动量锁定（SML）。通常，人们采用光学方法，如角分辨和自旋分辨光电子能谱，来观察三维（3D）拓扑绝缘体表面态中的螺旋状自旋极化，直至室温。最近，在横向自旋阀测量结构中，使用铁磁（FM）触点通过电学方法探测到了3D拓扑绝缘体中的自旋极化表面电流。然而，用这种电学方法探测自旋结构迄今为止仅限于125K以下的温度，这限制了其应用潜力。在此，我们通过采用自旋敏感的FM隧道触点，展示了由于SML导致的BiSe表面自旋极化的室温电学探测。通过在切换FM探测器的磁化方向时测量自旋阀信号，在室温下探测了BiSe表面上的电流诱导自旋极化。正如理论预测的那样，自旋信号随电流偏置线性增加，随电流方向反转符号，表现出微弱的温度依赖性，并随拓扑绝缘体厚度增加而减小。我们的结果展示了对3D拓扑绝缘体表面自旋极化的电学探测，这可能促成环境温度下基于自旋的创新量子信息技术。
引用
@article{arxiv.1410.8038,
title = {Room Temperature Electrical Detection of Spin Polarized Currents in Topological Insulators},
author = {André Dankert and Johannes Geurs and M. Venkata Kamalakar and Saroj P. Dash},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.8038},
year = {2016}
}
备注
Incl. Supplementary information