拓扑绝缘体 BiSbTeSe2 中电荷电流诱导自旋极化的切换
介观与纳米尺度物理
2016-08-17 v2 材料科学
摘要
电荷电流诱导的自旋极化是拓扑绝缘体在自旋电子学中应用的关键特性。然而，拓扑表面态预期对于给定的电流方向仅产生一种类型的自旋极化，这一直是自旋操控的限制因素。本文报道，在基于体绝缘拓扑绝缘体 BiSbTeSe2 的器件中，改变化学势时观察到自旋极化的意外切换。在重电子掺杂器件中检测到拓扑表面态预期的自旋极化，而在低载流子密度的器件中则可重复地观察到相反的自旋极化。我们提出，后一种自旋极化源于具有较大 Rashba 自旋劈裂的拓扑平庸二维态，这些态是由用作自旋探测器的铁磁电极下方 BiSbTeSe2 表面的强能带弯曲引起的。这一发现为在未来的拓扑自旋电子器件中实现“自旋晶体管”操作铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1605.04149,
title = {Switching of Charge-Current-Induced Spin Polarization in the Topological Insulator BiSbTeSe2},
author = {Fan Yang and Subhamoy Ghatak and A. A. Taskin and Kouji Segawa and Yuichiro Ando and Masashi Shiraishi and Yasushi Kanai and Kazuhiko Matsumoto and Achim Rosch and Yoichi Ando},
journal= {arXiv preprint arXiv:1605.04149},
year = {2016}
}
备注
11 pages, 8 figures (paper proper) + 3 pages, 4 figures (Supplemental Material); rebuttal against recent criticisms towards topological-insulator spin-detection experiments has been substantiated; accepted for publication in PRB