外延二氧化钨 WO$_{2}$ 中的自旋流生成

我们报道了在生长于 Al$_{2}$O$_{3}$(0001) 衬底上的金红石型 WO$_{2}$ 中于室温下实现高效自旋流生成。得益于 5$\it{d}$$^2$ 电子，最优 WO$_{2}$ 薄膜具有 (010) 取向的单斜畸变金红石结构并呈现金属导电性，这由 X 射线衍射、电子输运和 X 射线光电子能谱表征。通过在 Ni$_{81}$Fe$_{19}$/WO$_{2}$ 双层中进行谐波霍尔测量，我们估算了自旋轨道力矩 (SOT) 的两种对称性，即阻尼类 (DL) 与场类，发现前者大于后者。通过与 Ni$_{81}$Fe$_{19}$/W 对照样品比较，观测到的 WO$_{2}$ 的 DL SOT 效率 $\xi$$_{DL}$ (+0.174) 在量级上约为 W (-0.281) 的三分之二，且二者符号差异显著。WO$_{2}$ 的 $\xi$$_{DL}$ 量级与广泛报道的 Pt、Ta 以及 Ir 氧化物 IrO$_{2}$ 相当。WO$_{2}$ 的 $\xi$$_{DL}$ 正号可由基于 4$\it{d}$ 氧化物的先前理论研究解释。这些结果表明外延 WO$_{2}$ 为具有自旋电子学功能的金红石氧化物提供了绝佳机遇，有助于未来自旋轨道力矩控制器件的发展。