Weyl 半金属 WTe2 中的非常规电荷-自旋转换
介观与纳米尺度物理
2020-08-10 v2 材料科学
应用物理
摘要
拓扑量子材料的一个突出特征是其电子能带结构中新颖的自旋拓扑,预期具有较大的电荷到自旋转换效率。在此,我们报道了在 II 型 Weyl 半金属候选材料 WTe2 中的电流诱导自旋极化,以及在石墨烯通道中高达室温的高效自旋注入与探测。与传统的自旋霍尔效应和 Rashba-Edelstein 效应相反,我们的测量表明 WTe2 中存在非常规的电荷到自旋转换,该转换原则上被体系的晶体对称性所禁止。这种大的自旋极化在 WTe2 中之所以可能,是由于降低的晶体对称性结合其大的自旋 Berry 曲率、自旋轨道相互作用以及费米态的新颖自旋织构。我们展示了一种稳健且实用的方法,利用电荷到自旋转换及其逆现象进行此类自旋极化的电学产生与探测,并将其用于石墨烯通道中高达室温的高效自旋注入与探测。这些发现为在全电学 van der Waals 自旋电子电路中利用拓扑 Weyl 材料作为非磁性自旋源,以及用于低功耗、高性能非易失性自旋电子技术开辟了机遇。
引用
@article{arxiv.1910.06225,
title = {Unconventional charge-spin conversion in Weyl-semimetal WTe2},
author = {Bing Zhao and Bogdan Karpiak and Dmitrii Khokhriakov and Annika Johansson and Anamul Md. Hoque and Xiaoguang Xu and Yong Jiang and Ingrid Mertig and Saroj P. Dash},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.06225},
year = {2020}
}