拓扑绝缘体薄膜表面的超快自旋-电荷转换
材料科学
2019-01-21 v1
摘要
强自旋轨道耦合导致自旋-动量锁定表面态的形成，赋予拓扑绝缘体优异的自旋-电荷转换特性，但其背后的动力学过程一直难以捉摸。在此，我们提出一种全光学方法，能够在亚皮秒时间尺度上前所未有地追踪典型拓扑绝缘体 BiSe/铁磁 Co 异质结构中自旋-电荷转换的超快动力学。与纯 BiSe 或 Co 相比，我们观察到异质结构中源于自旋-电荷转换的巨太赫兹发射，其中拓扑表面态起着关键作用。我们确定了 0.12 皮秒的时间尺度，它设定了拓扑绝缘体中自旋-电荷转换过程的技术速度极限。此外，我们表明 BiSe 中的自旋-电荷转换效率与温度无关，这与表面态的性质相符，为设计基于拓扑绝缘体的下一代室温高速光自旋电子器件铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1810.02253,
title = {Ultrafast Spin-To-Charge Conversion at the Surface of Topological Insulator Thin Films},
author = {Xinbo Wang and Liang Cheng and Dapeng Zhu and Yang Wu and Mengji Chen and Yi Wang and Daming Zhao and Chris B. Boothroyd and Yeng Ming Lam and Jian-Xin Zhu and Marco Battiato and Justin C. W. Song and Hyunsoo Yang and Elbert E. M. Chia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.02253},
year = {2019}
}
备注
19 pages, 4 figures