n-Si 中的自旋霍尔效应与涌现反铁磁相变

由于小的自旋轨道耦合，自旋电流在 Si 中经历最小的退相干和散射，自旋-晶格相互作用是自旋弛豫的主要来源。我们假设，如果样品维度与自旋扩散长度同量级，则自旋极化将导致非平衡自旋积累和涌现相变。在 n-Si 中，自旋扩散长度据报道可达 6 {\mu}m。Si 中的自旋积累将改变 Si 的热传输行为，这可通过热表征检测。在本研究中，我们报道了使用磁-电-热输运表征观测到的自旋霍尔效应和涌现反铁磁相变行为。悬空的 Pd (1 nm)/ Ni80Fe20 (75 nm)/ MgO (1 nm)/ n-Si (2 micron) 薄膜样品展现出依赖于磁场的热输运和归因于 Rashba 效应的自旋霍尔磁电阻行为。利用自加热 3omega 方法发现了一个涌现相变，其作为温度的函数在 270 K 处显示出类似于二级相变的发散行为。我们提出自旋霍尔效应导致自旋积累及由此产生的涌现反铁磁相变。我们提出 Rashba 效应的长度尺度可等于自旋扩散长度，且二维电子气对其并非必要。该涌现反铁磁相变归因于金刚石立方 Si 晶格中的位点反演不对称性。