Comprehensive Demonstration of Spin-Hall Hanle Effects in Epitaxial Pt Thin Films
本文展示了外延Pt薄膜中的自旋霍尔Hanle效应（SHHE），该效应可用于测量重金属的自旋扩散长度、自旋霍尔角和自旋弛豫时间，为自旋轨道耦合材料的自旋与电荷输运提供了完整图景。
2022-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital Hall conductivity and orbital diffusion length of Vanadium thin films by Hanle magnetoresistance
CIC NanoGUNE（纳米技术联合研究中心）；UPV-EHU（巴斯克地区国立大学）；Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU（材料物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科奎，巴斯克科学基金会）
本研究通过Hanle磁电阻测量钒薄膜，发现其轨道霍尔效应显著，并量化了轨道扩散长度约2 nm和轨道霍尔电导率约78，揭示了无序的重要作用。
2025-09-26 cond-mat.mes-hall
Hanle effect in current induced spin orientation
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Ioffe Institute（约费研究所）
研究电流诱导自旋取向在磁性二维异质结构中的Hanle效应，分析自旋轨道耦合对自旋取向的影响及不同散射机制下的敏感性。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall
Spin Relaxation in Single Layer Graphene with Tunable Mobility
石墨烯是自旋电子学的一种有吸引力的材料，这是由于低自旋轨道和超精细耦合产生的长自旋寿命的理论预测。然而，在实验中，通过Hanle效应测量的单层石墨烯（SLG）的自旋寿命比理论上预期的要短得多。因此，SLG中自旋弛豫的起源是石墨烯自旋电子学的主要问题。尽管有大量的理论和实验工作来解决这个问题，但自旋弛豫的微观起源仍然很不清楚。通过使用有机配体结合的纳米粒子作为电荷库，调整迁移率在2700和12000 cm 2/Vs之间，我们成功地隔离了SLG中带电杂质散射对自旋弛豫的影响。我们的结果表明，虽然带电杂质可以大大影响迁移率，自旋寿命不受带电杂质散射。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in n-type single-layer transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）电子能谱的谷不对称性源于自旋轨道耦合。在K和K'谷中存在符号相反的自旋-轨道场，再加上谷间散射的可能性，导致了非平凡的自旋动力学。这种动力学反映在非局部电阻对外部磁场的依赖性（Hanle曲线）中。我们从理论上计算了TMD中的Hanle形状。看来，不像传统的材料没有谷不对称性，汉勒形状在TMD是不同的正常和平行的外部场的取向。对于正常取向，它有两个峰的慢谷间散射，而快速谷间散射的形状是常见的。对于平行取向，Hanle曲线在零场处呈现尖点。这个尖点是一个缓慢衰减的谷非对称模式的自旋动力学的签名。
2016-02-13 cond-mat.mes-hall
Hanle effect driven by weak-localization
研究了自旋分裂二维系统中弱局域化对Hanle效应的影响。我们发现，弱局域化极大地改变了固定的自旋极化$\mathbf S$对外磁场$\mathbf S$的依赖性。特别是，预测了$\mathbf S$对$\mathbf B$的非解析依赖性，用于在[110]方向生长的基于III-V的量子阱和具有相等强度的Dresselhaus和Bychkov-Rashba自旋轨道耦合的[100]生长的量子阱。结果表明，在弱定域区，$\mathbf S$的各分量在$B=0.$处是不连续的。在低$B,$处，磁场诱导的定态极化旋转由量子干涉效应决定。这意味着在这样的系统中的Hanle效应完全是由弱局域化驱动的。
2004-11-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Giant interfacial spin-Hall angle from Rashba-Edelstein effect revealed by the spin-Hall Hanle processes
该研究利用自旋霍尔Hanle效应表征Pt/铁电界面，证明Rashba-Edelstein效应可使界面自旋霍尔角达到约0.3，显著增强自旋-电荷转换。
2023-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hanle effect in mesoscopic superconductors
我们对在与注入自旋不对准的磁场作用下超导介观自旋阀中的自旋输运进行了理论研究。我们表明，超导性可以强烈地增强或抑制的相干自旋旋转取决于自旋弛豫机制的类型是由自旋轨道耦合或自旋翻转散射杂质占主导地位。我们还预测了一个迄今为止未知的subgap贡献的非局部电导在多端超导混合结构，完全消除了自旋旋转的影响，在足够低的温度。
2014-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Strong and Tunable Spin Lifetime Anisotropy in Dual-Gated Bilayer Graphene
我们报告发现了一个强大的和可调的自旋寿命各向异性具有良好的自旋寿命高达7.8 ns的双栅双层石墨烯。值得注意的是，这实现了通过电控自旋轨道场来操纵石墨烯中的自旋，这是由于石墨烯的弱固有自旋轨道耦合而意想不到的。我们利用面内磁场Hanle进动和倾斜Hanle进动测量直接比较面外与面内自旋的寿命。我们发现，在电荷中性点附近，垂直电场的应用打开了带隙，并产生了一个面外自旋轨道场，该场使面外自旋稳定，从而导致大的自旋寿命各向异性。这种有趣的行为发生是因为双层石墨烯独特的自旋谷耦合能带结构。我们的研究结果表明，高度可调的自旋电子器件的基础上的双栅二维材料的潜力。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin dephasing and photoinduced spin diffusion in high-mobility 110-grown GaAs-AlGaAs two-dimensional electron systems
利用双束Hanle实验研究了[110]方向生长的GaAs/AlGaAs量子阱中高迁移率二维电子系统的自旋退相和自旋扩散。对于非常低的激发密度，我们观察到的自旋寿命超过16纳秒，这迅速减少的泵浦强度的增加。两种机制有助于这种减少：光激发产生空穴，这导致电子自旋通过Bir-Aranov-Pikus机制衰减，并与自旋极化电子复合。通过扫描泵浦光和探测光之间的距离，我们观察到自旋极化电子的扩散超过20微米。对于高泵浦强度，由于光生空穴的影响减小，在离泵浦光束几微米的距离处的自旋极化大于在泵浦光斑处的自旋极化。
2011-05-13 cond-mat.mes-hall
Hanle lineshapes and spin-rotation signatures from in-plane anisotropic spin relaxation in heterogeneous spin devices
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2），西班牙国家研究委员会（CSIC）和巴塞罗那科学与技术研究院（BIST））
本文通过研究异质自旋器件中平面各向异性自旋弛豫，提出理论框架解释横向石墨烯自旋器件的自旋输运测量。
2026-03-04 cond-mat.mes-hall
A roadmap for the design of four-terminal spin valves and the extraction of spin diffusion length
石墨烯由于其显著的电子迁移率和低自旋轨道耦合，是未来自旋电子学器件的有希望的衬底。自旋阀器件中的Hanle旋进常用于评价自旋扩散和自旋寿命特性。在这项工作中，我们证明，这种方法不再是准确的，当内外电极之间的距离小于6倍的自旋扩散长度，导致误差高达50%的计算的自旋品质因数的石墨烯。我们建议简单而有效的方法来规避这一限制，解决修订版的汉勒适合功能。作为补充，我们为四端自旋阀的设计提供了明确的指导方针，能够产生完美的自旋寿命和自旋扩散系数的估计。
2020-10-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electron spin relaxation in rippled graphene with low mobilities
我们研究了波纹石墨烯中的自旋弛豫，其中曲率诱导了沿着${\bf K}$和${\bf K}^\prime$谷中的石墨烯平面与相反的有效磁场的塞曼式自旋轨道耦合。这类塞曼自旋轨道耦合和谷间电子光学声子散射的联合效应打开了一个自旋弛豫通道，这体现在低迁移率样品中，电子平均自由程小于波纹尺寸。由于这一自旋弛豫通道，随着温度的升高，垂直于有效磁场的自旋弛豫时间先减后增，在室温附近最小为几百皮秒。然而，沿有效磁场的自旋弛豫是由曲率引起的Rashba型自旋轨道耦合，导致温度不敏感的自旋弛豫时间的微秒级。因此，低迁移率波纹石墨烯的面内自旋弛豫是各向异性的。然而，在一个小的垂直磁场的存在下，通常应用在Hanle自旋进动测量，自旋弛豫的各向异性被强烈抑制。
2012-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large spin-relaxation anisotropy in bilayer-graphene/WS$_2$ heterostructures
我们研究了双层石墨烯（BLG）中的自旋输运，自旋轨道耦合到二硫化钨（WS $_2$）衬底，并测量了记录的自旋寿命各向异性~40-70，即面外$τ_{\perp}$和面内自旋弛豫时间$τ_{||}$之间的比率。我们通过铁磁电极的形状各向异性来控制面内和面外自旋的注入和检测。我们估计$τ_{\perp}$ ~ 1-2 ns通过汉勒测量在高垂直磁场，并通过一个新的工具，我们开发：斜自旋阀测量。利用Hanle自旋旋进实验，我们发现在电子掺杂区有一个低的$τ_{||}$ ~ 30 ps，它仅弱依赖于BLG中的载流子密度和底层WS $_2$的电导率，表明BLG中存在邻近诱导的自旋轨道耦合（SOC）。这种高的$τ_{\perp}$和自旋寿命各向异性是在SOC存在下BLG/WS $_2$系统中的面外自旋的强自旋-谷耦合的明显特征，并且释放了BLG/过渡金属二硫属化物异质结构用于开发未来自旋电子应用的潜力。
2019-07-03 cond-mat.mes-hall
Experimental study of weak antilocalization effect in a high mobility InGaAs/InP quantum well
研究了高迁移率栅控InGaAs/InP量子阱结构中与量子干涉修正相关的磁电阻随温度、栅压和倾斜磁场角度的变化。特别注意的是，当弱反局域化效应突出时，相位破碎和自旋轨道散射时间的实验提取。与金属和低迁移率半导体相比，高迁移率样品中的特征磁场$B_{tr} = \hbar/4eD τ$非常小，并且干涉效应的实验依赖性延伸到大几百倍的场。因此，在这些条件下拟合实验结果需要对任意磁场有效的理论。然而，人们发现，如果不引入一个约为2的额外的、经验的比例因子，这样的理论就无法拟合实验数据。在倾斜磁场中的测量以及作为温度的函数的测量表明，弱定域效应和弱反定域效应具有相同的轨道起源。拟合的数据证实，无论是弱本地化或弱反本地化峰的低场特征的宽度，是由相断裂时间，也建立了在高场极限观察到的普遍（负）磁阻与温度无关的自旋轨道散射时间。
2003-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupled spin-charge drift-diffusion equations for the Rashba model
本文导出了具有弱Rashba自旋轨道相互作用的偏置二维电子气的自旋电荷漂移扩散方程。基本方程形式上同意最近的结果自旋轨道耦合小极化子。结果表明，面内电场对均匀自旋系统的作用完全可以用面内磁场来描述。利用这一类比，我们预测的电场等效的汉勒效应等。
2007-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Large Bychkov-Rashba spin-orbit coupling in high-mobility GaN/AlGaN heterostructures
我们提出了一个密度可调和高迁移率的二维电子气限制在宽带隙GaN/AlGaN系统的低温磁导率测量。我们观察到明显的反本地化的低场电导率的最小值，表明存在较强的自旋轨道耦合。密度相关的测量表明，耦合主要是由于Bychkov-Rashba机制。此外，我们已经推导出一个封闭形式的表达式的磁导率，使我们能够提取可靠的传输参数为我们的设备。Rashba自旋轨道耦合常数为$α_{so}$ $\sim$ 6 $\times$ 10 $^{-13}$ eVm，导带自旋轨道分裂能为$Δ_{so}$ $\sim$ 0.3meV（n $_e$ = 1 $\times10^{16}$ m $^{-2}$）.
2006-05-08 cond-mat.mes-hall
Gate control of the spin mobility through the modification of the spin-orbit interaction in two-dimensional systems
自旋阻力测量是在一个二维的电子系统设置接近交叉自旋螺旋制度，并耦合强子带间散射。在具有长自旋寿命和高电荷迁移率的罕见组合的样品中，漂移输运允许我们确定自旋轨道场和自旋迁移率各向异性。我们使用了一个随机游走模型来描述系统的动力学，并发现良好的协议Rashba和Dresselhaus耦合。提出的两个子带系统显示了一个大的调谐杠杆臂的Rashba常数与栅极电压，这提供了一个新的路径走向自旋晶体管。此外，数据显示了由自旋轨道常数控制的大自旋迁移率，所述自旋轨道常数沿着垂直于漂移速度的方向设置场。这项工作直接揭示了作为各向异性自旋轨道场的强度的函数的自旋极化包的运输中所经历的阻力。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall
Magneto-Transport in MoS2: Phase Coherence, Spin Orbit Scattering and the Hall Factor
我们通过弱局域化测量和霍尔效应测量表征了n型MoS 2二维晶体中的相位相干长度、自旋轨道散射长度和霍尔因子。弱局域化测量显示，对于少层MoS 2薄膜，在T = 400 mK时，相位相干长度约为50 nm，随着温度的升高，相位相干长度随T^-1/2减小。弱局域化测量也使我们能够，第一次没有光学技术，估计自旋轨道散射长度为430 nm，指向潜在的二硫化钼自旋电子学应用。通过霍尔效应测量，我们观察到在T = 1 K时的低温霍尔迁移率为311 cm 2/Vs，从10 K到60 K，迁移率随温度的升高呈幂律下降，特征指数γ=1.5。在室温下，我们观察到的霍尔迁移率为24厘米2/Vs。通过确定的霍尔因子为二硫化钼为1.35，在T = 1 K和2.4在室温下，我们观察到的漂移迁移率为420厘米2/Vs和56厘米2/Vs，在T = 1 K和室温下，分别。
2013-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation of spin-split energy dispersion in high-mobility single-layer graphene/WSe2 heterostructures
邻近诱导的自旋轨道耦合在石墨烯中已经导致观察到有趣的现象，如时间反演不变的$\mathbb{Z}_2$拓扑相位和自旋轨道过滤效应。如果要将这些令人兴奋的观测结果转化为现实世界的应用，了解自旋轨道耦合对石墨烯能带结构的影响是必不可少的。在这篇研究文章中，我们报告了实验测定的能带结构的单层石墨烯（SLG）在存在强邻近诱导的自旋轨道耦合。我们通过测量量子振荡在高迁移率hBN封装的SLG/WSe 2异质结构中实现了这一点。我们观察到清晰的自旋分裂的石墨烯带随着费米速度的大幅增加。使用一个理论模型与现实的参数，以适应我们的实验数据，我们发现的SLG的带隙开放和带反转的证据。此外，我们建立的低能量能带结构从原始的SLG的偏差主要是由谷塞曼SOC和Rashba SOC，与Kane-Mele SOC无关紧要。尽管强有力的理论预测和观测带分裂，定量测量的自旋分裂的价带和导带和随之而来的低能量色散关系SLG是失踪-我们的实验和理论研究相结合，填补了这一空白。
2022-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring anisotropic spin relaxation in graphene
我们比较了不同的方法来测量石墨烯自旋寿命的各向异性。除了铁磁电极的面外旋转和倾斜自旋进动之外，我们还提出了一个Hanle实验，其中电子自旋围绕垂直于石墨烯平面的磁场或围绕面内场进动。在后一种情况下，电子受到面内和面外自旋弛豫的影响。为了拟合数据，我们使用了一个数值模拟，可以计算在任何方向的磁场下自旋寿命中的各向异性进动。我们的数据显示了一个小的，但明显的各向异性，可以解释的各向同性机制的联合行动，如松弛的接触和共振散射的磁性杂质，和各向异性Rashba自旋轨道为基础的机制。我们还评估了所有三种类型的实验中的潜在误差来源，并得出结论，平面内/平面外汉勒方法是最可靠的。
2018-05-11 cond-mat.mes-hall
High mobility two-dimensional hole system on hydrogen-terminated silicon (111) surfaces
我们实现了一个二维空穴系统（2DHS），其中2DHS是由施加在真空腔两端的负栅电压在原子级平坦的氢终止的Si（111）表面上诱导的。在70 mK时，空穴密度可达$7.5\times10^{11}$ cm $^{-2}$，峰值空穴迁移率约为$10^4$ cm $^2$ /Vs.观察到了量子霍尔效应。Shubnikov-de Haas振荡由于自旋轨道效应而显示出拍频模式，并且推测的零场自旋分裂可以通过栅极电压来调节。
2012-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak antilocalization in high mobility Ga(x)In(1-x)As/InP two-dimensional electron gases with strong spin-orbit coupling
研究了GaInAs/InP异质结中高迁移率二维电子气的自旋轨道相互作用随栅压和温度的变化。高灵敏度的磁输运测量弱反定位以及测量的Shubnikov-德哈斯振荡进行了广泛的电子片浓度。在我们的样品中，电子输运在整个施加的栅极电压范围内都发生在强自旋旋进区，Rashba自旋轨道耦合参数的大小是根据Golub最近提出的模型通过模拟量子电导修正拟合实验曲线确定的。B 71，235310（2005）]。使用该模型提取的Rashba耦合参数与从Shubnikov-de Haas振荡的拍频模式的分析中估计的值的比较显示出良好的一致性。
2007-09-10 cond-mat.mes-hall
Giant current-driven domain wall mobility in (Ga,Mn)As
本文从理论上研究了（Ga，Mn）As中空穴电流驱动的畴壁动力学。我们发现，自旋轨道耦合导致显着的空穴反射在畴壁，即使在绝热极限时，壁厚远大于费米波长，导致自旋积累和载流自旋和畴壁磁化之间的错误跟踪。这增加了面外非绝热自旋转移力矩，从而使电流驱动的畴壁迁移率增加了三到四个数量级。计算的畴壁电流迁移率的趋势和幅度与实验结果一致。
2007-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zener Tunneling Between Landau Orbits in a High-Mobility Two-Dimensional Electron Gas
横向受限的二维电子气（2DEG）中的磁输运可以表现出由于倾斜霍尔势而改变的散射通道。电子在具有移动的引导中心的朗道能级之间的跃迁可以通过齐纳隧穿机制来完成，并且对磁电阻做出显著贡献。在GaAs-AlGa $_{0.3}$ As $_{0.7}$异质结构中，高迁移率二维电子气在弱场磁电阻中观察到了显著的振荡效应，并能用Zener机制很好地解释.
2002-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Magnetic Moment Formation in Graphene Detected by Scattering of Pure Spin Currents
氢吸附原子显示出在单层石墨烯内产生磁矩。石墨烯自旋阀上的自旋输运测量表现出作为施加磁场的函数的非局部自旋信号的下降，这是由于通过交换耦合到磁矩的纯自旋电流的散射（弛豫）。此外，Hanle自旋进动测量表明存在由磁矩产生的交换场。包括自旋输运的整个实验是在一个真空室中进行的，只有在引入氢原子后才出现磁矩形成的特征信号。晶格空位也表现出类似的行为，表明磁矩的形成源于pz轨道缺陷。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer- and Gate-tunable Spin-Orbit Coupling in a High Mobility Few-Layer Semiconductor
自旋轨道耦合（SOC）是一种相对论效应，其中在电场中运动的电子在其静止坐标系中经历有效磁场。在没有反转对称性的晶体中，它提升了自旋简并度，导致了许多磁性、自旋电子学和拓扑学的现象和应用。在散装材料中，SOC强度是一个常数，不能修改。在这里，我们展示了SOC和内在的自旋分裂在原子薄的InSe，这可以在一个前所未有的大范围内修改。从量子振荡，我们建立的SOC参数α是厚度依赖性的，它可以连续调制在很宽的范围内的面外电场，实现内在的自旋分裂可调0和20 meV之间。令人惊讶的是，在某些器件中，α可以提高一个数量级，这表明SOC可以进一步操纵。我们的工作突出了SOC在2D材料中的非凡可调性，可以用于操作自旋电子和拓扑器件和应用。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mobility in excess of $10^{6}$ cm$^2$/Vs in InAs quantum wells grown on lattice mismatched InP substrates
生长在晶格失配InP衬底上的InAs基二维电子系统为追求拓扑保护的量子计算提供了一个强大的平台。研究了In $_{0.75}$ Ga $_{0.25}$ As/InAs/In $_{0.75}$ Ga $_{0.25}$ As与In $_{0.75}$ Al $_{0.25}$ As势垒的应变复合量子阱。通过优化的宽度在$_{0.75}$镓$_{0.25}$作为层，在$_{0.75}$铝$_{0.25}$作为障碍，和InAs的量子阱，我们表现出超过$1 \times 10^{6}\,$厘米$^{2}/$迁移率与密度的数据表明，散射占主导地位的剩余的三维分布的带电杂质。我们提取的Rashba参数和自旋轨道长度的重要材料参数的调查涉及马约拉纳零模式。
2017-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Spin Relaxation Anisotropy in Semiconductor Quantum Wells
利用Hanle效应测量了非对称（001）AlGaAs量子阱中二维电子的自旋弛豫。提取了沿[1 - 10]、[1-10]和[001]晶向取向的自旋的三个不同自旋弛豫时间，证明了D 'yakonov-Perel'自旋弛豫机制的各向异性。半导体量子阱结构中描述自旋轨道耦合的Rashba项和Dresselhaus项的相对强度。结果表明，在所研究的结构中，Rashba自旋轨道分裂比Dresselhaus分裂强约4倍。
2006-01-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Bi2O2Se nanowires presenting high mobility and strong spin-orbit coupling
对高质量的Bi 2 O2 Se纳米线进行了系统的电输运特性研究，以说明其良好的输运特性和在自旋电子学中的应用潜力。采用化学气相沉积法制备的Bi 2 O2 Se纳米线具有较高的场效应迁移率，最高可达1.34 × 104 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），在低背栅电压（Vg）下表现出弹道输运特性，并出现电导平台。当通过增加Vg进一步增加电子密度时，我们进入相位相干区并且观察到弱反定域化（WAL）。发现从WAL提取的自旋弛豫长度是门可调的，范围从~100 nm到~250 nm，并且达到比二维对应物（薄片）更强的自旋-轨道耦合（SOC）。我们归因于强大的SOC和栅极的可调谐性的存在下，表面积累层，诱导强烈的反型不对称的表面上。这种情况得到了两个Shubnikov-de Haas振荡频率的观察的支持，这两个振荡频率对应于两种类型的载流子，一种在表面上，另一种在体内。高质量的Bi_2O_2Se纳米线具有高的迁移率和强的SOC，在未来的自旋电子学中具有很好的应用前景。
2022-12-21 cond-mat.mes-hall
Weak antilocalization in high-mobility two-dimensional systems
弱反定域化理论是针对高迁移率二维系统发展起来的。考虑了Rashba和Dresselhaus型的自旋轨道相互作用。计算了在整个经典弱磁场范围内任意自旋轨道分裂强度下的反常磁电阻。得到的表达式是有效的弹道和扩散制度的弱本地化。提出的理论包括背散射和非背散射的贡献的电导率。它表明，磁场依赖性的高迁移率结构中的电导率是没有描述的早期理论。
2005-03-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect Measurement of Spin-Orbit Coupling Strengths in Ultraclean Bilayer Graphene/WSe2 Heterostructures
我们研究了双层石墨烯/少层WSe 2异质结器件中邻近诱导的自旋轨道耦合（SOC）。接触模式原子力显微镜（AFM）清洁产生超清洁界面和高迁移率器件。在垂直磁场中，通过测量量子霍尔效应确定了面外Ising和面内Rashba SOC的Landau能级结构.当采用双栅极独立调节电荷密度和位移场时，会出现明显的Landau能级交叉图案，这源于层选择性SOC邻近效应.通过分析朗道能级交叉点和测量的朗道能级间能隙，得到了邻近诱导的SOC能量尺度。Ising SOC为~ 2.2 meV，比石墨烯中的本征SOC高100倍，而其符号与预测SOC依赖于层间扭转角的理论一致。Rashba SOC约为15 meV。最后，我们推断了朗道能级间库仑相互作用对磁场的依赖性。这些超净双层石墨烯/WSe 2异质结构提供了一个高迁移率的系统，有可能实现新的拓扑电子状态和操纵纳米结构中的自旋。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Relaxation in Graphene with self-assembled Cobalt Porphyrin Molecules
在石墨烯自旋电子学中，局域磁矩与电子自旋的相互作用为探索潜在的自旋弛豫机制铺平了新的道路。石墨烯上的有机钴卟啉（CoPP）分子的自组装层通过卟啉结合的钴原子的磁矩为此类研究提供了所需的平台。在这项工作中，石墨烯自旋阀器件的自旋输运性质的研究功能化与这样的CoPP分子作为温度的函数，通过非本地自旋阀和Hanle自旋进动测量报告。对于功能化（分子）器件，我们观察到自旋弛豫时间（τs）的略微减小，这可能是在分子磁矩存在下石墨烯中电子自旋的增强的自旋翻转散射的指示。对于低质量样品（低迁移率），分子层的影响被掩盖，这可能是由于Elliot-Yafet（EY）型自旋弛豫机制的主导作用。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Spintronic Quantum Phase Transition in a $Graphene/Pb_{0.24}Sn_{0.76}Te$ Heterostructure with Giant Rashba Spin-Orbit Coupling
本文通过非局域自旋阀测量与 DFT 计算，揭示石墨烯/Pb0.24Sn0.76Te 异质结构中巨型 Rashba 效应导致的自旋-动量锁定及约 40 K 的 Lifshitz 相变。
2023-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in high-mobility graphene on WS$_2$ substrate with electric-field tunable proximity spin-orbit interaction
石墨烯负载在过渡金属二硫属化物衬底上提供了一个新的平台来研究在衬底诱导的自旋轨道耦合存在下石墨烯中的自旋输运，同时保持其固有的电荷输运性质。我们报告的第一个非本地自旋输运测量石墨烯完全支持在3.5 nm厚的二硫化钨（WS $_2$）衬底，并从顶部封装8 nm厚的六方氮化硼层。对于石墨烯，具有高达16，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的迁移率，我们测量几乎恒定的自旋信号在电子和空穴掺杂的制度，独立于下面的WS $_2$衬底的导电状态，这排除了WS $_2$的自旋吸收的作用。WS上石墨烯$_2$中电子的自旋弛豫时间$τ_{\text{s}}$与相同芯片上SiO上石墨烯$_2$中的$τ_{\text{s}}$ ~ 800 ps相比大幅降低至~10 ps。在量子磁阻测量中，$τ_{\text{s}}$的强抑制以及可检测的弱反局域化特征是WS $_2$在石墨烯中诱导的自旋轨道耦合（SOC）的明显效果。通过在封装区域中施加顶栅电压，我们将电场调制为1 V/nm，将$τ_{\text{s}}$几乎改变为四倍，这表明平面内Rashba SOC的电场控制。此外，通过$τ_{\text{s}}$的载流子密度依赖性，我们还确定了石墨烯-WS $_2$界面处空穴掺杂制度中的D 'yakonov-Perel'型机制的指纹。
2017-11-28 cond-mat.mes-hall
Undoped Strained Ge Quantum Well with Ultrahigh Mobility Grown by Reduce Pressure Chemical Vapor Deposition
采用反渐变技术在30 nm Ge0.8Si0.2浅势垒下制备了非掺杂Ge量子阱。下势垒由Ge_（0.8）Si_（0.2）→ Ge_（0.9）Si_（0.1）依次淀积，Ge含量的变化形成了一个尖锐的界面，可以抑制穿透到未掺杂Ge量子阱中的穿透位错密度。Ge_（0.8）Si_（0.2）势垒在Ge量子阱中引入了足够的面内平行应变-0.41%。具有浅埋沟道的异质结场效应晶体管在2.51 E-11 cm 2的低渗透密度下获得了超过2 E6 cm 2/Vs的高二维空穴气（2DHG）迁移率。我们还发现了在高密度和高磁场下可调谐的分数量子霍尔效应。这种方法将应变锗定义为提供用于调谐自旋轨道耦合强度以用于快速和相干量子计算的材料基础。
2022-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba-Edelstein Magnetoresistance in Metallic Heterostructure
本文报道了在金属异质结中观察到的由Rashba自旋轨道耦合引起的磁电阻效应：Rashba-Edelstein（RE）磁电阻效应。我们发现，在一个Bi/Ag/CoFeB三层耦合电流诱导的自旋积累的电阻的直接和反向RE效应的同时行动。电阻随磁场角度而变化，这让人想起自旋霍尔磁阻，尽管体SOC不负责磁阻的事实。我们进一步发现，即使当磁化饱和时，电阻也随着磁场强度的增加而增加，这归因于该系统中的Hanle磁电阻。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall
Universal Intrinsic Spin-Hall Effect
我们描述了半导体自旋电子学中的一种新效应，它导致顺磁自旋轨道耦合系统中的无耗散自旋电流。我们认为，在一个高迁移率的二维电子系统与大量的Rashba自旋轨道耦合，一个自旋电流，垂直于充电电流是内在的。在两个自旋轨道分裂带都被占据的通常情况下，自旋霍尔电导率具有普适值。
2004-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realization of Very High Mobility InAs Quantum Wells on InP Substrates Through Convex InAlAs Graded Buffer Optimization
Purdue University（普渡大学）；Microsoft Quantum（微软量子）
本文通过优化InAlAs变质缓冲层的凸形组分渐变，在InP衬底上实现了厚度大于10 nm的InAs量子阱，获得超过1.7×10^6 cm^2 V^{-1} s^{-1}的超高低温电子迁移率，为该材料系统迄今最高值。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Subsecond nuclear spin dynamics in $n$-GaAs
我们利用时间分辨的Hanle效应和暗间隔的偏振光致发光研究了$n$掺杂GaAs中与施主束缚电子相互作用的原子核自旋极化的建立和衰减。强超精细耦合定义了这些核的自旋动力学的毫秒时间尺度，与远离杂质中心的核不同，其特征是一千倍的自旋弛豫时间。在200 ~ 425 ms的时间尺度上观察到施主轨道内原子核的自旋极化和弛豫动力学。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall
Spin transport in graphene/transition metal dichalcogenide heterostructures
自发现以来，石墨烯一直是自旋电子学的一种有前途的材料：其低自旋轨道耦合，可忽略的超精细相互作用和高电子迁移率是长距离传输自旋信息的明显优势。然而，这种出色的输运特性也限制了主动自旋电子学的工程能力，其中强自旋轨道耦合对于创建和操纵自旋电流至关重要。为此，过渡金属二硫属化物，其具有较大的自旋轨道耦合和良好的界面匹配，似乎是高度互补的材料，用于增强石墨烯的自旋相关的功能，同时保持其优越的电荷传输性能。在这篇综述中，我们提出的理论框架和实验进行检测和表征的自旋轨道耦合和自旋电流在石墨烯/过渡金属二硫族化物异质结构。具体来说，我们将集中在最近的测量汉勒进动，弱反局域化和自旋霍尔效应，并提供一个全面的理论描述这些现象之间的相互联系。
2018-04-26 cond-mat.mes-hall
Effect of contacts on spin lifetime measurements in graphene
自旋在导电通道中的注入、传输和探测是自旋电子器件的基本组成部分。在运输过程中长的自旋寿命是实现这一技术的一个重要因素。用于此目的的有吸引力的平台是石墨烯，其具有高迁移率和低自旋轨道耦合。不幸的是，测量的自旋寿命比理论预期的要小几个数量级。自旋损耗的来源是铁磁电极和石墨烯之间的电阻失配。虽然这已经被研究了数值，在这里，我们提供了一个封闭的形式表达Hanle自旋进动，这是测量自旋寿命的标准方法。这使得详细的非本地自旋阀器件的特性。
2014-06-30 cond-mat.mes-hall
High mobility transport in isotopically-enriched $^{12}$C and $^{13}$C exfoliated graphene
本研究利用高压高温方法生长的同位素富集$^{12}$C和$^{13}$C石墨晶体剥离石墨烯层，制备的器件展现出超过$10^{5}$$\ extrm{cm}^{2}/Vs$的高迁移率，并观察到多种量子振荡效应，为同位素富集石墨烯量子比特的物理和工程研究提供了材料平台。
2023-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scalar Spin Chirality from Dissipative Pumping and Lamb-Shift Precession
China Agricultural University（中国农业大学）；Renmin University of China（中国人民大学）
该研究针对三角三量子点中循环电流随偏置反转的不明起源，提出耗散隧穿制备轨道赝自旋、虚拟电荷涨落产生兰姆场的机制，通过储库诱导的轨道 Hanle 效应将轨道极化转化为标量自旋手性，经层级计算验证了低偏置反转与手性进动的特性。
2026-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Mobility SiGe/Ge 2DHG Heterostructure Quantum Wells for Semiconductor Hole Spin Qubits
本文利用减压化学气相沉积制备了具有 60 nm 埋层量子阱的 Ge/SiGe 异质结，在 16 mK 下实现高达 308.64*10^4 cm2/Vs 的迁移率，并成功实现双量子点及与微波腔耦合，证明该结构可用于高性能空穴自旋量子比特。
2024-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-mobility compensated semimetals, orbital magnetization, and umklapp scattering in bilayer graphene moire superlattices
本研究利用磁输运与太赫兹激发相结合的多信使方法，揭示了BLG/hBN莫尔超晶格中由晶格对齐产生的补偿半金属、轨道磁化增强及umklapp散射限制高温导电性的机制。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall
Anomalous Nonlocal Resistance and Spin-charge Conversion Mechanisms in Two-Dimensional Metals
我们揭示了具有自旋轨道耦合的二维金属材料的非局域输运行为中的两个反常特征。首先，即使在没有磁场的情况下，非局部电阻也可以具有负值并且随距离振荡。第二，非局域电阻在外加面内磁场（Hanle效应）下的振荡在场反转时可以是不对称的。这两个功能是由直接磁电耦合，这是可能的，在材料与破坏反转对称，但不包括在以前的自旋扩散理论的非局域运输。这些效应可以用来确定不同的自旋-电荷转换机制的相对贡献。它们应该是可观察到的adatom功能化的石墨烯，并可能提供在最近的非局部传输实验的石墨烯的差异的原因。
2017-09-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Dresselhaus spin-orbit coupling on spin dephasing in asymmetric and macroscopically symmetric (110)-grown quantum wells
我们发展了（110）生长量子阱中电子自旋退相的微观理论，其中电子散射时间相当于或超过自旋轨道耦合引起的有效磁场中的自旋进动周期。均匀和波动的Rashba场，它触发沿生长方向排列的电子自旋的退相的结构进行了分析。我们表明，Dresselhaus场，这是始终存在于锌-双金属型量子阱，抑制自旋退相，使导电电子的自旋寿命很长。自旋寿命对电子迁移率的依赖性被发现是非单调的，达到最小值的结构中的散射时间是相当于在有效磁场的自旋进动的周期。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boundary spin Hall effect in a two-dimensional semiconductor system with Rashba spin-orbit coupling
我们推导了具有不同强度的Rashba自旋轨道（SO）耦合$α$和平行于界面的电场的二维电子系统之间的传输界面处的耦合自旋电荷扩散方程的边界条件。我们考虑自旋扩散长度l_s比电子平均自由程l长的极限，并假设$α$在l_s尺度上不连续变化。我们发现自旋密度在ls尺度上也是不连续的。在电子迁移率跨界面恒定的情况下，这导致完全抑制从具有$α\neq0$的区域到具有$α=0$的非SO区域的预期自旋注入。
2007-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy of spin coherence in high mobility quantum wells with arbitrary magnetic fields
本文从理论上研究了在任意磁场作用下典型量子阱中自旋弛豫和退相干的各向异性。在这样的系统中，由于缺乏自旋-旋转对称性，磁场相对于主结晶方向的取向是至关重要的。对于典型的高迁移率样品，由于Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相互作用，在运动窄化极限的弛豫各向异性进行了计算。我们还考虑了动量项的影响。虽然在文献中通常被忽略，后者被实验证明了强各向异性的观察自旋退相干测量不同的实验组，长期以来一直无法解释。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall
Limiting scattering processes in high-mobility InSb quantum wells grown on GaSb buffer systems
我们提出了分子束外延生长的单面和双面$δ$掺杂的InAlSb/InSb量子阱，不同的距离下降到50 nm的表面上的GaSb变质缓冲。我们分析了表面形貌以及结晶质量对电子输运的影响。比较GaSb和GaAs衬底上的生长表明，我们的InSb量子阱的结构完整性完全取决于在GaSb/InAlSb过渡和InAlSb势垒生长的生长条件。二维电子气样品在低温下的迁移率高达349 000 cm $^2$ /Vs，在室温下的迁移率高达58 000 cm $^2$ /Vs。与计算的丁格尔比和运输寿命模型，电离杂质主要远离量子阱被确定为散射事件的主要来源。对Shubnikov $-$ de Haas振荡的分析表明，在我们的样品中，有效的$g$因子为$-38.4$，具有高的自旋-轨道耦合。随着光滑的表面和长的平均自由程证明，我们的InSb量子阱越来越有竞争力的纳米级实现的马约拉纳模式的设备。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling and electron scattering in high-quality InSb$_{1-x}$As$_{x}$ quantum wells
InSb $_{1-x}$ As $_{x}$具有较大的有效g因子和较强的自旋轨道耦合，是一种很有前途的超导材料体系。关于InSbAs量子阱中二维电子气（2DEG）的基本性质仍有许多问题需要进一步研究。我们报告了一系列的30 nm的InSb $_{1-x}$作为$_{x}$量子阱生长40 nm以下的表面与三个不同的砷的摩尔分数，x = 0.05，0.13和0.19的电性能。分析了迁移率对2DEG密度和砷摩尔分数的依赖关系。对于x = 0.05的样品，在n = 2.5 $^{-2}$ $\times$ × 10 $^{11}$ cm的密度下，2DEG显示峰值迁移率$μ$ = 2.4 $\times$ × 10 $^5$ cm $^2$ /Vs。高迁移率、小有效质量和强自旋-轨道耦合导致了低磁场下Shubnikov de Hass振荡的拍频。傅立叶分析的Shubnikov de Haas振荡有利于提取的Rashba自旋轨道参数$α$作为2DEG密度和量子阱摩尔分数的函数。对于x = 0.19，n = 3.1时，$\times$ 10 $^{11}$ cm $^{-2}$，$α$ $\approx$ 300 meV $Å$，属于III-V材料中报告的最高值。
2022-07-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
High-quality Two-Dimensional Electron Gas in Undoped InSb Quantum Wells
我们报告通过高迁移率栅极可调非掺杂InSb量子阱的传输实验。由于消除了任何Si调制掺杂，量子阱中的栅极限定的二维电子气在相当低的$2.4\times10^{11}$ cm $^{-2}$密度下显示出260，000 cm $^2$/Vs的显著增加的迁移率。利用磁输运实验，我们通过测量弱反局域化来表征自旋轨道相互作用。此外，通过测量倾斜磁场中的Shubnikov-de Haas振荡，我们发现g因子在低磁场下与$k \cdot p$理论计算一致，但在高磁场下随着自旋极化和载流子密度的增加而增加。此外，伊辛量子霍尔铁磁性的签名被发现在填充因子$ν$ = 2的倾斜角的朗道能级能量等于塞曼能量。尽管InSb量子阱具有很高的迁移率，但在高达25 T的磁场下，未掺杂的InSb量子阱没有表现出分数量子霍尔效应。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mimicing the Kane-Mele type spin orbit interaction by spin-flexual phonon coupling in graphene devices
为了增强石墨烯的自旋轨道相互作用（SOI），寻找无耗散的量子自旋霍尔器件，人们迫切希望得到独特的Kane-Mele型SOI和高迁移率的样品。然而，常见的外部装饰往往会引入非本征Rashba型SOI和同时的杂质散射。在这里，我们表明，通过EDTA-Dy分子装饰，Kane-Mele型SOI的模仿，甚至提高载流子迁移率。这是证明了在相同的载流子密度和同时Elliot-Yafet自旋弛豫抑制弱局域化。提取的自旋散射时间是单调依赖于载体的弹性散射时间，其中的Elliot-Yafet图给出的相互作用强度为3.3毫电子伏。改进的量子霍尔平台甚至可以在外部操作后看到。这是由于增强的石墨烯波纹诱导的自旋-弯曲声子耦合，如平面内磁输运测量所揭示的。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall
