Drift and Diffusion of Spins Generated by the Spin Hall Effect
利用克尔旋转显微镜对n-GaAs沟道中由于自旋霍尔效应而产生的电自旋积累进行了成像，重点研究了其在磁场中的空间分布和时间平均行为。空间分辨成像表明，由于样品边界处产生的自旋极化的纵向漂移，在横向臂中观察到的自旋累积会发展。一维和二维漂移扩散模型被用来解释这些功能，提供了一个更完整的理解自旋积累和自旋霍尔效应的意见。
2007-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal electrical detection of spin accumulation generated by Anomalous Hall effects in mesoscopic Ni_81Fe_19 films
用非局域方法研究了介观铁磁Ni_（81）Fe_（19）（坡莫合金或Py）薄膜中反常霍尔效应（AHE）产生的自旋积累.相反的现象，逆自旋霍尔效应（ISHE），也可以在相同的结构中产生和检测全电。为了精确的定量分析，在每个样品衬底上制造一系列非局部AHE/ISHE结构和补充结构，以考虑统计变化并准确地确定所有必要的物理参数。通过对4 nm、8 nm和12 nm的Py薄膜厚度的研究，发现Py自旋扩散长度λ Py远小于薄膜厚度。λ Py与Py自旋霍尔角α SH的乘积与厚度和电阻率无关：α SH*λ Py=（0.066 ± 0.009）nm（5 K）和（0.041 ± 0.010）nm（295 K）。这些值是从介观Pt膜获得的那些。
2017-10-03 cond-mat.mes-hall
Electrical injection and detection of spin accumulation in Ge at room temperature
我们将自旋极化电子从Fe/MgO隧道势垒接触注入到n型Ge（001）衬底中，电子密度为2 e16 < n <8 e17 cm-3，并使用三端Hanle测量电检测所产生的自旋积累。我们观察到显着的自旋积累在Ge到室温。我们观察到旋进退相的自旋积累（Hanle效应）在一个外加磁场的正向和反向偏置（自旋提取和注入），并确定自旋寿命和相应的扩散长度的温度为225 K至300 K。随着电子浓度的降低，室温自旋寿命从τs = 50 ps增加到123 ps，这与体锗的电子自旋共振工作所预期的一致。测量的自旋电阻面积产品是在良好的协议与理论预测的值与载流子密度低于金属-绝缘体转变（MIT）的样品，但100倍以上的MIT的样品。这些数据表明，测量的自旋积累发生在Ge中，虽然掺杂剂衍生的界面或带态可能会提高MIT以上的测量的自旋电压。我们估计Ge中的极化在1%的量级上。
2012-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient spin accumulation carried by slow relaxons in chiral tellurium
研究发现在手性碲晶体中，Fermi表面的自旋-动量纠缠产生慢relaxon，主导自旋与轨道角动量积累，实现50%高转换效率与长自旋寿命，解决了自旋长距离传输难题。
2024-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the nature of large-scale defect accumulations in Czochralski-grown silicon
用小角中红外光散射和电子束感应电流技术研究了直拉法生长的掺硼硅单晶。发现在这种材料中检测到的电活性杂质的大规模积累在其性质和形成机制上与浮区生长硅中众所周知的杂质云不同。本文对直拉硅中的大尺度杂质积累进行了分类，并对构成大尺度杂质积累的点中心进行了分析。本文还提出了直拉法生长Si：B中大规模杂质积累的模型。
2010-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electrically Tunable Spin Polarization in a Carbon-Nanotube Spin Diode
我们研究了电流通过一个碳纳米管量子点与一个铁磁和一个正常的金属铅。对于正常引线与点上的单个可用非简并能级谐振的栅极电压值，我们观察到一个偏置方向的电流显著减小。我们发现这种整流是自旋相关的，它源于自旋积累和量子点上的库仑阻塞之间的相互作用。我们的研究结果意味着，电流是自旋极化的偏置的一个方向，和自旋极化的程度是完全和精确的可调使用的栅极和偏置电压。由于这种自旋二极管的操作不需要高磁场或光学器件，因此它可以用作电控自旋电子器件的构建块。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall
Time-resolved Dynamics of the Spin Hall Effect
半导体中载流子自旋极化的产生和操纵仅仅通过电场已经获得了显著的关注，这既是自旋轨道物理的有趣表现，也是潜在的自旋电子学器件的有价值的能力。自旋霍尔效应（SHE）是这些自旋-轨道现象的一种实现方式，已经被研究作为半导体和金属系统中全电自旋电流产生和自旋分离的手段。以前的测量自旋霍尔效应集中在稳态产生和时间平均检测，没有直接解决的自旋相干时间的时间尺度上的积累动态。在这里，我们展示了时间分辨测量的动态自旋积累所产生的非本征自旋霍尔效应在掺杂GaAs半导体沟道。使用电泵浦的时间分辨克尔旋转，我们的图像的积累，进动和衰减动力学通道边界附近的空间和时间分辨率，并确定多个演化时间常数。我们利用精确和数值解技术，使用时间相关的扩散分析模型，这些过程中发现，底层的物理自旋相干时间不同的自旋积累和衰减的样品边缘附近观察到的动力学速率。
2008-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Estimation of spin-diffusion length from the magnitude of spin current absorption
我们提出了一种近似的电传输线方法来计算自旋电流和积累的空间分布的多端铁磁/铁磁混合结构。根据所得方程进行了分析，所得结果与实验结果吻合良好。这意味着该方法允许我们从自旋信号的减少确定附加连接的电浮置线的自旋扩散长度。
2005-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Triggering and probing of phase-coherent spin packets by time-resolved spin transport across an Fe/GaAs Schottky barrier
时间分辨电自旋输运被用来产生和探测GaAs中的自旋电流。我们使用高带宽的电流脉冲注入相位相干自旋包从Fe到n-GaAs。通过时间分辨的法拉第旋转，我们证明了自旋注入一个明确定义的相位通过观察多个拉莫尔进动周期。我们还表明，自旋进动的光学产生的自旋包在n-GaAs可以探测电自旋极化的光电流脉冲。注射和检测实验不是彼此的直接倒数。特别是，我们发现，由光电流脉冲产生的界面自旋积累起着至关重要的作用，在时间分辨的电自旋检测。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic detection of electron spin accumulation in ferromagnet-semiconductor devices by ferromagnetic resonance
铁磁半导体器件中自旋累积的一个显著特征是半导体在磁场中的非平衡自旋布居的进动。这是检测技术的基础，如汉勒效应，但随着半导体中自旋寿命的降低，这些方法变得不那么有效。由于这个原因，没有电汉勒测量已被证明在GaAs在室温下。我们在这里表明，通过迫使铁磁体（自旋注入器和检测器）的磁化在铁磁共振频率进动，电产生的自旋积累可以检测到从30至300 K。在低温下，半导体中自旋积累的明显拉莫尔旋进可以通过斜场铁磁共振检测到。我们验证了这种新的自旋检测技术的有效性，通过比较注入偏置和温度依赖性的测量自旋信号使用传统的方法得到的结果。我们进一步表明，这种新方法可以测量短自旋寿命（< 100 psec），这是使用传统Hanle技术在半导体中无法实现的。
2015-08-09 cond-mat.mes-hall
Kondo enhancement of current induced spin accumulation in a quantum dot
本文研究侧向耦合量子线的量子点，利用非平衡格林函数证明近藤效应和强库仑关联可在低温下将电流诱导自旋积累增强近两个数量级。
2023-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin Accumulation in Diffusive Conductors with Rashba and Dresselhaus Spin-Orbit Interaction
计算了Rashba（强度为$α)$）和Dresselhaus（强度为$β)$）自旋轨道相互作用下扩散系统中的电诱导自旋积累.使用扩散方程的方法，我们发现，磁电效应消失，因此没有自旋积累时，两个相互作用具有相同的强度，$α=\pm β$。在超大型系统中，Chaplik、Entin和Magarill [Physica E {\bf 13}，744（2002）]以及Trushin和Schliemann [Phys. Rev. B {\bf 75}，155323（2007）]预测的有限自旋累积在离奇点$α=\pm β$无限小的距离处恢复。然而，我们发现，奇异性被扩大，自旋积累的抑制成为物理相关的（i）在有限大小的系统的大小$L$，（ii）在存在的立方Dresselhaus相互作用的强度$γ$，或（iii）有限的频率测量。我们得到的参数范围内的磁电效应被抑制在这三种情况下，（i）$|α|-|β| \lesssim 1/mL$，（ii）$|α|-|β| \lesssim γp_{\rm F}^2$，和（iii）$|α|-|β| \lesssiM \sqrt{ω/m p_{\rm F}\ell}$与$\ell$的弹性平均自由程和$p_{\rm F}$的费米动量。我们把没有接近$α=\pm β$的自旋积累归因于U（1）对称性。我们用数字说明并证实了我们的预测。
2009-09-23 cond-mat.mes-hall
High temperature spin selectivity in a quantum dot qubit using reservoir spin accumulation
本文提出利用铁磁体诱导的库自旋积累在量子点中实现高温自旋选择性，在4 K液氦温度下可实现错误率低于$10^{-4}$的自旋初始化，为高温自旋量子比特操作及量子计算与自旋电子学的融合提供了新途径。
2024-03-29 cond-mat.mes-hall
Non-linear spin transport in a rectifying ferromagnet/semiconductor Schottky contact
电创建和检测自旋积累铁磁体/半导体肖特基接触，表现出高度非线性和整流电输运进行评估。如果半导体中的自旋积累很小，则自旋电压的表达式与线性输运的表达式相同。然而，如果自旋累积与控制非线性程度的特征能量标度相当，则自旋检测灵敏度和自旋电压显著降低。此外，非线性增强了自旋回流到铁磁体中及其对注入的自旋电流的有害影响，并且避免回流所需的接触电阻大于线性传输。它还表明，凭借的非线性，非磁性金属接触可以用来电学检测自旋积累在半导体。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall
Thermal spin current and magnetothermopower by Seebeck spin tunneling
最近观察到的塞贝克自旋隧道，热电模拟自旋极化隧道，进行了描述。其根本原因是具有至少一个铁磁电极的隧道结的塞贝克系数的自旋依赖性。塞贝克自旋隧穿产生穿过隧道势垒的自旋角动量的热流，而没有电荷隧道电流。在铁磁体/绝缘体/半导体隧道结中，这可以用于响应于电极之间的温度差（ΔT）在半导体中诱导自旋累积（Δμ）。一个唯象的框架来描述的热自旋输运的参数，可以从实验或理论。关键成分是自旋极化热电隧道电导和具有非零能量导数的隧道自旋极化，导致多数和少数自旋电子的不同塞贝克隧道系数。我们计算了热自旋电流、诱导自旋积累和Δμ/ΔT，讨论了限制机制，并比较了自旋穿过隧道势垒的热流和电流.一个突出的特征是，热诱导的自旋积累是最大的隧道电阻较小，相比之下，遭受铁磁金属和半导体之间的阻抗失配的电诱导的自旋积累。热致自旋积累产生与Δμ成比例的额外热电压，这可以显著增强传统的电荷热电势。由于汉勒效应，热电势也可以用磁场操纵，产生汉勒磁热电势。
2011-12-15 cond-mat.mes-hall
Ambipolar quantum dots in intrinsic silicon
我们电测量本征硅量子点与静电定义的隧道势垒。p型和n型欧姆接触的存在使得能够积聚电子或空穴。因此，我们能够在同一设备内研究两种传输机制。我们研究了隧道势垒和静电量子点的影响。在空穴导电的情况下，隧道势垒下的电荷态有更大的局部化，导致p区中更高的电荷噪声。
2014-10-13 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled Spin Extraction from Topological Insulator Surfaces
自旋-动量锁定是三维拓扑绝缘体（3DTI）表面态的一个重要性质，为自旋电子学的应用提供了新的途径。自旋-动量锁定的一个结果是由于施加的电场引起的表面自旋累积的诱导。在这项工作中，我们研究了这种电诱导自旋从其主机TI材料到相邻的常规，因此拓扑平凡，通常用于电子设备中的材料的提取。我们专注于有效的哈密顿量的铋基3DTI材料的${\rm Bi}_2{\rm Se}_3$家庭，和数值探索的几何形状提取电流诱导的自旋从TI表面。特别是，我们考虑一个设备的几何形状，其中侧袋连接到3DTI量子线的各个面，并表明它是可能的，以创建电流诱导的自旋积累在这些拓扑平凡的侧袋。我们进一步研究了这种自旋提取如何依赖于几何形状和材料参数，并发现电子空穴自由度可以用来控制所提取的自旋的极化由施加的栅极电压。
2020-01-28 cond-mat.mes-hall
Electrostatic control of valley-dependent phase in tilted Dirac/Weyl channels
Nanoelectronics Research Center（纳米电子研究中心）
本研究通过电场调控实现倾斜Dirac/韦尔半金属中谷依赖相位的相干控制，展示了在等能谷间可调的相对相位，具有高传输概率和模式保真度。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Longitudinal Spin Hall Magnetoresistance from Spin Fluctuations
本文提出纵向自旋霍尔磁电阻（LSMR）效应，揭示其在铁磁体居里温度附近因自旋涨落被临界增强，为电学探测磁系统中增强的自旋涨落提供了新方法。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall
Dynamic spin-Hall effect and driven spin helix for linear spin-orbit interactions
我们推导出在有限的，无序的二维半导体沟道的电诱导自旋积累的边界条件。而对于直流电场，这些边界条件选择空间恒定的自旋轮廓，相当于消失的自旋霍尔效应，我们表明，在一个非零的交流自旋霍尔效应，即，即使对于线性固有自旋轨道相互作用，它也产生空间非均匀的面外极化。分析[001]和[110]生长量子阱中的不同几何结构，我们发现，尽管这种面外极化通常被限制在距离沟道边缘的几个自旋轨道长度内，但也有可能产生在整个沟道上延伸的空间振荡自旋分布。后者是由于在通道的横向方向上的驱动自旋螺旋模式的激发。我们表明，虽然有限的频率抑制这种模式，它可以被放大的磁场调谐到谐振频率的电场。在这种情况下，在相同强度的Rashba和Dresselhaus SOI的有限尺寸效应导致该螺旋模式的幅度的增强。本文讨论了自旋流与边界条件的关系。
2009-12-09 cond-mat.mes-hall
