基于石墨烯异质结构中势垒工程化的超快退磁与自旋输运
介观与纳米尺度物理
2026-01-15 v1 材料科学
摘要
将石墨烯与3d过渡金属铁磁体（FMs）结合的异质结构能够在超快时间尺度上实现各种基于自旋的现象。然而，界面阻抗失配、FM沉积诱导的缺陷产生，以及由界面耦合或杂化引起的界面修饰等挑战，可能会阻碍其在自旋轨道电子学方面的功能化。在本工作中，我们利用绝缘 TiOx 势垒层（BLs）从结构上修饰界面自旋电导，分离自旋泵浦与磁近邻效应（MPE），并在单层 graphene/TiOx/Co 系统中建立对超快磁化动力学的外部控制。对飞秒到纳秒自旋动力学的全光学时间分辨磁光克尔效应测量表明，通过势垒工程化可以实现超快磁参数的系统性可调。Co 中依赖于厚度的阻尼调制表明存在强自旋泵浦，在存在超薄 BL 且 MPE 被消除的情况下，界面自旋透明度接近其物理极限的一半。我们的结果表明，适当选择的超薄 BL 可以防止来自铁磁金属的界面改变，促进石墨烯中的高效自旋检测，并增强对 graphene/FM 界面处自旋角动量耗散的控制。
引用
@article{arxiv.2601.09284,
title = {Tunnel-Barrier-Engineered Ultrafast Demagnetization and Spin Transport in Graphene-Based Heterostructures},
author = {Suchetana Mukhopadhyay and David Muradas-Belinchon and Francesco Foggetti and Peter M. Oppeneer and M. Venkata Kamalakar and Anjan Barman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.09284},
year = {2026}
}