微波驱动进动磁化下横向与纵向拓扑绝缘体/铁磁体异质结中的自旋-电荷转换
介观与纳米尺度物理
2014-10-10 v2
摘要
利用电荷守恒的 Floquet-Green 函数方法处理受外部时间周期势驱动的开放量子系统，我们分析了在无任何直流偏压下，由铁磁 (F) 层进动磁化所泵浦的自旋流如何横向注入具有强自旋轨道耦合 (SOC) 的界面，并转换为沿相同方向流动的电荷流。对于实验中使用的具有 Rashba SOC 的金属界面 [Nature Comm. 4, 2944 (2013)]，自旋流 I^{S_α} 和电荷流 I 均在其中流动，其比值 I/I^{S_α} ≃ 2–8%（取决于进动锥角）；而对于相关实验 (arXiv:1312.7091) 中采用的 F/拓扑绝缘体 (F/TI) 界面，由于 TI 表面完美的自旋-动量锁定，转换效率大幅提升至 I/I^{S_α} ≃ 40–60%。当自旋流被纵向泵浦通过 F/TI 界面时，也会发生自旋-电荷转换，但效率较小 (I/I^{S_α} ∼ 0.001%)，然而其电荷流信号对界面处的狄拉克费米子是有质量还是无质量十分敏感。
引用
@article{arxiv.1112.2314,
title = {Spin-to-charge conversion in lateral and vertical topological-insulator/ferromagnet heterostructures with microwave-driven precessing magnetization},
author = {Farzad Mahfouzi and Naoto Nagaosa and Branislav K. Nikolic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.2314},
year = {2014}
}
备注
PDFLaTeX, 6 pages, 6 figures; completely revised in order to connect to recent experiments on spin-to-charge conversion using interfacial spin-orbit coupling