有限粗糙度铁磁界面附近半导体中的自旋进动与倒 Hanle 效应
介观与纳米尺度物理
2015-03-17 v2
摘要
尽管已经证明了通过铁磁隧道接触的电自旋注入可以在各种非磁性介质中产生自旋极化，但其许多基本行为仍备受争议。本文基于 Si 或 GaAs 的半导体/Al2O3/铁磁体隧道结构报道，由界面粗糙度引起的局部静磁场显著改变甚至主导了半导体中自旋的积累与动力学。研究表明，非均匀磁场中的自旋进动可使自旋积累减少高达十倍，并导致其呈现非均匀性且与注入磁化强度不共线。倒 Hanle 效应可作为其实验特征。在分析实验数据时必须考虑这种相互作用，特别是在提取自旋寿命及其随不同参数（温度、掺杂浓度）的变化时。它会导致标准 Hanle 曲线展宽，从而造成自旋寿命的表观缩短。对于室温下的重掺杂 n 型 Si，结果表明其自旋寿命长于先前的测定值，并获得了 0.29 ns 的新下界。该结果预期具有普适性，不仅发生于半导体中，也发生于金属、有机和碳基材料（包括石墨烯）等磁性界面附近的自旋，以及各种自旋电子器件结构中。
引用
@article{arxiv.1101.1691,
title = {Spin precession and inverted Hanle effect in a semiconductor near a finite-roughness ferromagnetic interface},
author = {S. P. Dash and S. Sharma and J. C. Le Breton and H. Jaffrès and J. Peiro and J. -M. George and A. Lemaître and R. Jansen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.1691},
year = {2015}
}
备注
Final version, with text restructured and appendices added (25 pages, 9 figures). To appear in Phys. Rev. B