锗中的自旋泵浦与逆自旋霍尔效应

我们在室温下测量了$n$型锗（$n$-Ge）中的逆自旋霍尔效应（ISHE）。为了避免阻抗失配问题，我们通过 CoFeB/MgO 磁隧道结的自旋泵浦在锗中产生自旋流。在 CoFeB 的铁磁共振处，我们在 Ge 中测量到了清晰的电动势。随后，我们对多个测试样品进行了相同的研究，特别是考察了 MgO 隧道势垒和样品退火对 ISHE 信号的影响。首先，生长在 SiO$_{2}$上的参考 CoFeB/MgO 双层膜由于各向异性磁电阻和反常霍尔效应表现出清晰的电动势，该效应由相对于共振场的不对称贡献主导。我们还发现，MgO 隧道势垒对于在 Ge 中观测到 ISHE 至关重要，且样品退火系统地导致信号增强。我们提出了一种基于 MgO 隧道势垒与 Ge 界面处存在局域态的理论模型来解释这些观测结果。最后，我们所有结果与在重掺杂$n$-Ge 中观测到的 ISHE 完全一致，并估算出室温下的自旋霍尔角约为$\approx$0.001。