Platinum thickness dependence of the inverse spin-Hall voltage from spin pumping in a hybrid YIG/Pt system
我们首次在大频率范围内针对不同的射频功率，在自旋泵激的逆自旋-霍尔效应的混合YIG/Pt系统中实验观察到了铂（Pt）厚度依赖性。从测量的直流电压（$Δ\textrm{V}$）在谐振条件下和电阻（$R$）的Pt层，一个强烈的增强比$Δ\textrm{V}/R$已被观察到，这是不符合以前的研究NiFe/Pt系统。这种行为的起源仍然不清楚，不能用我们使用的自旋输运模型来解释。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Important role of magnetization precession angle measurement in inverse spin Hall effect induced by spin pumping
本文利用宽带自旋抽运和反向自旋霍尔效应测量方法研究了Ni_（80）Fe_（20）/Pt双层膜中Pt的自旋霍尔角。为了抑制不需要的电流磁效应，利用了施加垂直于充电电流方向的外部磁场的面外激励几何结构。从各向异性磁电阻（AMR）的整流电压和在共面波导中使用微波功率的常规方法估计了宽激励频率范围（4-14 GHz）的铁磁共振的磁化进动角。观察到不同方法的进动角轮廓的显著差异，导致Ni_（80）Fe_（20）/Pt界面处的自旋电流密度的估计值变化很大。利用AMR效应估计的自旋电流密度的频率依赖性被发现是类似的反自旋霍尔电压。我们得到的频率不变的自旋霍尔角为0.067。
2017-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Detection of Microwave Spin Pumping Using the Inverse Spin Hall Effect"
物理学评论快报111，217204（2013），“使用逆自旋霍尔效应检测微波自旋泵“
2014-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping and inverse spin Hall effect in CoFeB/C$_{60}$ bilayers
基于纯自旋电流的研究主要集中在铁磁体（FM）/重金属（HM）体系。由于高自旋轨道耦合（SOC），这些HM表现出短的自旋扩散长度，因此具有挑战性的设备应用。有机半导体材料具有低的SOC和大的自旋扩散长度，适合于未来的自旋电子学应用。从理论模型中解释了由于$π$杂化，C $_{60}$分子的曲率可以增加SOC强度。本文利用共面波导铁磁共振（CPW-FMR）装置研究了CoFeB/C $_{60}$双层膜系统的自旋泵浦和反自旋霍尔效应（ISHE）。我们已经进行了角度相关的ISHE测量解开自旋整流效应，如各向异性磁电阻，异常霍尔效应等。此外，有效的自旋混合电导（g $_{eff}^{\uparrow\downarrow}$）和自旋霍尔角（$θ_{SH}$）的C $_{60}$已在这里报告。$θ_{SH}$的评估值为0.055。
2021-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Angle Quantification from Spin Pumping and Microwave Photoresistance
我们提出了一种方法来量化自旋霍尔角（SHA）与自旋泵和微波光电阻测量。用这种方法，我们分离的逆自旋霍尔效应（ISHE）从其他不必要的影响坡莫合金/铂双层膜使用面外微波激发。通过微波光阻测量，在和出平面进动角的磁化被确定，并使注入的纯自旋电流的准确测定。该方法被证明与一个几乎完美的洛伦兹线形状为所获得的ISHE信号和频率无关SHA值的理论预测。通过改变Pt厚度，Pt的SHA和自旋扩散长度分别被量化为0.012（0.001）和8.3（0.9）nm。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Spin Injection into p-type Germanium at Room Temperature
我们演示了在室温下使用自旋泵浦的p型锗（Ge）的动态自旋注入。所产生的纯自旋电流通过在p型Ge样品中产生的逆自旋霍尔效应（ISHE）转换为充电电流。p型Ge的自旋霍尔角θSHE = 2.6 × 10 ~（-3），远大于p型Si的自旋霍尔角θSHE = 2.6 × 10 ~（-3）。
2013-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Detection of the microwave spin pumping using the inverse spin Hall effect
本文报道了利用逆自旋霍尔效应（ISHE）对铁磁共振（FMR）过程中自旋抽运电流的动力学部分进行电探测。实验在YIG $|$ Pt双层膜上进行。选择YIG（一种磁性绝缘体）确保了两层之间没有电荷电流流动，并且只有由磁化动力学产生的纯自旋电流通过自旋泵浦转移到相邻的强自旋轨道Pt层中。为了避免测量在微波源的频率下感应的寄生涡电流，在平行几何结构中使用参数激励在频率的一半处感应谐振。触发这种非线性效应可以在频谱分析仪上直接检测ISHE电压的微波分量。对于几度的旋进角，测量到大至30 $μ$ V的信号。这种直接检测提供了一种新的有效手段，研究磁化动力学在一个非常宽的频率范围内具有很高的灵敏度。
2013-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reply to the comment on "Detection of Microwave Spin Pumping Using the Inverse Spin Hall Effect"
对《物理学评论快报》上评论arXiv：1401.6407的答复。111，217204（2013），“使用逆自旋霍尔效应检测微波自旋泵“
2014-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Phase-sensitive detection of spin pumping via the ac inverse spin Hall effect
自旋电子学的一个有趣的特征是使用纯自旋电流来操纵磁化，例如，自旋电流可以切换自旋扭矩MRAM（下一代DRAM替代物）中的磁化。通过自旋霍尔效应产生的巨大自旋电流极大地扩展了技术机会。相反，铁磁体/正常金属结在微波激发下发射自旋电流，即自旋泵浦。虽然这样的自旋电流在激励频率下被调制，但是还存在通常使用对应的逆自旋霍尔效应（iSHE）直流电压来检测的非线性整流分量。然而，交流分量应该更有利于定量分析，因为它大两个数量级并且是线性的。但是，任何使用交流iSHE的设备也会通过法拉第定律对感应信号敏感，并且交流iSHE信号的辨别必须依赖于相敏测量。我们使用感应信号作为参考，用于定量测量ac iSHE的幅度和相位。
2014-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness and power dependence of the spin-pumping effect in Y3Fe5O12/Pt heterostructures measured by the inverse spin Hall effect
本文定量研究了用逆自旋霍尔效应（ISHE）探测的钇铁石榴石（Y3 Fe 5 O 12，YIG）厚度对自旋抽运效应的影响。由于亚铁磁绝缘体YIG膜中的磁化旋进驱动的自旋泵浦效应，自旋极化的电子流被注入到Pt层中。这种自旋电流通过ISHE转换成电荷电流。观察到ISHE电压随着膜厚度的增加而增加，并与理论预期的行为进行比较。YIG/Pt样品的有效阻尼系数随YIG膜厚度的减小而增大。所研究的样品表现出g=（7.43 \pm 0.36）\times 10^{18} m^{-2}的自旋混合电导和theta_{ISHE} = 0.009 \pm 0.0008的自旋霍尔角。此外，在高励磁功率的非线性效应的产生的电压和吉尔伯特阻尼参数的影响。结果表明，对于小的YIG膜厚度的展宽的线宽，由于在高激发功率的非线性效应被抑制，因为缺乏非线性多磁振子散射通道。我们发现，厚YIG样品表现出明显的非线性效应的自旋泵浦效率的变化是远远小于非线性增强的阻尼。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Y3Fe5O12 Spin Pumping for Quantitative Understanding of Pure Spin Transport and Spin Hall Effect in a Broad Range of Materials
利用溅射法生长的Y3Fe5O 12（YIG）薄膜，利用铁磁共振（FMR）自旋抽运研究了铁磁（NM）、铁磁（FM）和反铁磁（AF）材料的动态自旋输运。从逆自旋霍尔效应（ISHE）和阻尼增强两个方面，我们确定了许多金属的自旋混合电导和自旋霍尔角。令人惊讶的是，我们观察到强大的自旋传导AF绝缘体激发相邻的YIG在共振。这表明，YIG自旋泵浦是一个强大的和多功能的工具，了解自旋霍尔物理，自旋轨道耦合（SOC），和磁化动力学在广泛的材料。
2014-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of the yttrium iron garnet/platinum interface for spin pumping-based applications
定量地研究了在镀铂前对钇铁石榴石（YIG）进行表面处理对自旋泵浦效率和自旋混合电导的影响。铁磁共振驱动的自旋泵浦将自旋极化电流注入到Pt层中，该自旋极化电流通过逆自旋霍尔效应转换为电动势。我们的实验表明，自旋泵浦效应确实强烈地依赖于YIG/Pt界面条件。我们测量的逆自旋霍尔电压和自旋混合电导的两个数量级以上的改进样品制备的增强。
2013-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance spin pumping in CoFeB with highly resistive non-magnetic electrodes
研究了CoFeB/非磁性双层膜铁磁共振自旋泵激和自旋整流的相对贡献随非磁性电极电阻的变化关系。具有高电阻的Ta或Ti电极的样品表现出更强的自旋整流信号，这可能导致对材料的自旋霍尔角的高估（或低估），而具有低电阻的Pt或Pd电极的样品表现出来自自旋泵浦的逆自旋霍尔效应的支配。通过与单FM层和倒置结构样品的比较，我们提供了一个合适的分析方法来提取自旋泵浦贡献。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping and inverse spin Hall effect in iridium oxide
大的电荷-自旋转换（自旋霍尔角）和自旋霍尔电导率是开发下一代功率高效自旋电子器件的先决条件。在这种情况下，重金属（如Pt、W等），拓扑绝缘体、反铁磁体通常被考虑，因为它们表现出高自旋轨道耦合（SOC）。除了上述材料之外，5d过渡金属氧化物例如氧化铱（IrO 2）是表现出高SOC强度的潜在候选物。本文报道了利用铁磁共振（FMR）研究IrO 2 /CoFeB系统的自旋抽运和逆自旋霍尔效应（ISHE）.通过研究ISHE信号的面内角度依赖性，我们确定了磁性层中自旋泵浦和其他自旋整流效应的单独贡献。我们的分析表明，自旋泵效应的ISHE信号的显着贡献。结果表明，多晶IrO 2薄膜具有与Pt相当的高自旋霍尔电导率和自旋霍尔角。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Scaling of spin Hall angle in 3d, 4d and 5d metals from Y3Fe5O12/metal spin pumping
在铁磁/非磁（FM/NM）双层膜中，自旋抽运产生的纯自旋电流在NM中产生逆自旋霍尔效应（ISHE）电压，由此可以提取NM的自旋抽运和输运特性。Y3 Fe 5 O 12（YIG）具有极低的阻尼，是微波器件和铁磁共振（FMR）自旋抽运中重要且广泛应用的FM材料。在这里，我们报告的自旋泵浦从20 nm厚的YIG薄膜到一系列的3d，4d和5d正常金属（Cu，Ag，Ta，W，Pt和Au）与不同的自旋轨道耦合强度的系统研究。从增强吉尔伯特阻尼从FMR线宽和ISHE信号的频率依赖性，自旋霍尔角和YIG/NM界面自旋混合电导定量确定这些金属。自旋霍尔角在很大程度上随原子序数的四次方而变化，证实了自旋轨道耦合在反自旋霍尔效应中的广泛作用。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependence of Spin Pumping in Ni81Fe19/NbN Bilayer Thin Films
该研究系统研究了Ni81Fe19/NbN双层薄膜中自旋泵浦的温度依赖性，发现自旋霍尔角随温度升高而增大，且在超导转变温度以下逆自旋霍尔效应电压显著降低，同时铁磁共振线宽增加。
2023-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-to-charge conversion in germanium tin epilayers
本文利用逆自旋霍尔效应测量压应变 GeSn 外延层，发现其自旋-电荷转换随 Sn 浓度非单调变化且自旋霍尔角可媲美 Pt、Ta。
2025-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterization of High-Purity Germanium (Ge) Crystals for Developing Novel Ge Detectors
高纯锗（HPGe）晶体在制作成锗探测器之前需要进行良好的表征。HPGe晶体的表征通常使用霍尔效应系统来执行，该系统测量载流子浓度、霍尔迁移率和电阻率。报道的值具有很强的依赖于欧姆接触的尺寸和用于进行霍尔效应测量的样品的几何形状。我们进行了一个系统的研究，使用四个样品从同一位置切割的HPGe晶体制成不同尺寸的欧姆接触或不同的几何形状，研究测量参数的变化从霍尔效应系统。并将所得结果与由同一晶体制成的Ge探测器所提供的C-V测量值进行了比较。我们报告的系统误差与霍尔效应系统，并找到一个可靠的技术，最大限度地减少系统误差只有百分之几的霍尔效应测量。
2020-07-22 cond-mat.mtrl-sci hep-ex nucl-ex
Optimizing the spin-pumping induced inverse spin Hall voltage by crystal growth in Fe/Pt bilayers
研究了晶体生长对Fe/Pt双层膜中自旋抽运诱导的逆自旋霍尔效应的影响。Fe/Pt界面的形貌影响有效自旋混合电导。生长温度的升高导致界面处晶粒更光滑、更大，从而增强了有效自旋混合电导。通过优化Pt在Fe上的外延，使通过逆自旋霍尔效应测量的到Pt中的自旋电流注入效率最大化。在依赖于磁场的测量中，强磁各向异性的存在引起两个不同的反自旋霍尔效应电压峰。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Crossover from spin accumulation into interface states to spin injection in the germanium conduction band
半导体中的电自旋注入为探索自旋物理领域的新现象和新一代自旋电子器件铺平了道路。然而，界面态在磁隧道结自旋注入半导体机制中的确切作用仍然存在争议。在这封信中，我们证明了一个明确的过渡，从自旋积累到界面态的自旋注入在$n$ -Ge的导带。我们观察到自旋信号放大，在低温下，由于自旋积累到界面状态，然后由一个明确的过渡到自旋注入的导带从200 K到室温。在这种情况下，自旋信号降低到与自旋扩散模型兼容的值。更有趣的是，我们证明了在这个制度的自旋信号的显着调制由铁磁共振产生的自旋泵，也通过施加背栅电压，这是明确的表现，自旋电流和积累在锗导带。
2013-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall effect induced spin rectification effect and its strong impact on spin pumping measurements
自旋抽运是一种广泛用于产生纯自旋电流和表征各种系统中自旋-电荷转换的技术。对称洛仑兹电荷流相对于相反磁场的反号是确定其纯自旋电流起源的重要判据。然而，我们在这里发现，由于平面霍尔效应的整流电压可以表现出类似的寄生信号，复杂化，甚至误导的分析。微波磁场和感应电流的分布对所获得信号的磁场对称性和线形有很大影响。我们进一步展示了一个几何形状的自旋-电荷转换和整流电压可以很容易地区分与一个简单的对称性分析。
2022-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Subterahertz spin pumping from an insulating antiferromagnet
自旋转移力矩和自旋霍尔效应与它们的相互作用现象、自旋泵浦和逆自旋霍尔（ISHE）效应相结合，使得能够在自旋电子学中读取和控制磁矩。在基于反铁磁的设备中，这些效应的直接观察仍然是难以捉摸的。我们报告了亚太赫兹自旋泵在单轴绝缘反铁磁体MnF2和铂的界面。所测量的ISHE电压所产生的自旋电荷转换在铂层取决于反铁磁体，这是选择性地激发和调制的圆偏振亚太赫兹辐射的手性的动力学模式的手性。我们的研究结果打开了大门，在太赫兹频率的相干纯自旋电流的控制产生。
2020-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An experimental demonstration of room-temperature spin transport in n-type Germanium epilayers
我们首次报道了生长在Si（001）衬底上的n型Ge外延层的室温自旋输运的实验结果。通过利用铁磁共振下的自旋泵浦，其固有地赋予与铁磁体连接的半导体自旋电池功能，在室温下在n-Ge中产生纯自旋电流。纯自旋电流的检测是通过使用的逆自旋霍尔效应的Pt或Pd电极上的n-Ge。包括几何贡献的理论模型允许在室温下估计n-Ge中的自旋扩散长度为660 nm。自旋弛豫时间的温度依赖性为Elliott-Yafet自旋弛豫机制提供了证据。
2015-01-27 cond-mat.mtrl-sci
A Universal Method for Separating Spin Pumping from Spin Rectification Voltage of Ferromagnetic Resonance
本文提出了一种普遍解决双层自旋电子学器件中分离自旋抽运（SP）和自旋整流（SR）信号的方法。这种方法是基于SP和SR的特征区别，揭示了它们不同的角度和场对称性。它通常适用于分析由铁磁共振（FMR）感应的双层电荷电压，与FMR线形无关。因此，它解决了突出的问题，器件特定的微波性能限制了通用的定量的自旋霍尔角在双层器件通过铁磁共振实验。此外，它为直接测量自旋泵产生的自旋流的非线性演化铺平了道路。因此，Py/Pt双层中的自旋霍尔角直接测量为0.021 $\pm$ 0.015，直到约20 $^{\circ}$的大旋进锥角。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically reconfigurable polarized emission in Germanium
光的偏振可以方便地对信息进行编码。然而，控制偏振光场的能力非常苛刻，但对于开发实用的数据加密方法和收集光物质相互作用的基本见解至关重要。在这里，我们展示了在电信波长制度的光的手征性的动态操纵。这种独特的可能性植根于传统半导体（即Ge）导带的多通道性质。特别是，我们证明了光泵浦足以控制自旋极化载流子的动力学，并最终手性的辐射复合。我们发现，在没有磁场控制或相移耦合的情况下，光跃迁的偏振可以显著地扫过正交本征态。我们的研究结果预计自旋增强的光电功能的主流微电子工业的支持下的材料，并提供指导信息的选择和设计的功能化的发射体的基础上，新的IV族化合物。
2017-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Orbital Pumping in Ferrimagnetic Insulators
本研究在掺铋钇铁石榴石（BiYIG）中探测到纯轨道电流，通过多材料纳米器件对比明确了轨道泵浦起源与占比，证实界面透明度提升可同时增强自旋与轨道电流的泵浦效率。
2025-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Paramagnetic spin pumping
我们已经证明了自旋泵从绝缘体La 2NiMnO 6的顺磁状态到Pt膜。用脉冲激光沉积法生长了La 2NiMnO 6单晶薄膜，在TC ~ 270 K时薄膜呈现铁磁有序结构。不仅在La_2NiMnO_6的铁磁相中，而且在TC以上的宽温度范围内，在Pt层中观察到由自旋电流注入引起的反自旋霍尔电压。顺磁相的有效自旋抽运归因于铁磁关联，而不是铁磁有序。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of spin mixing conductance in spin pumping: enhancement of spin pumping efficiency in Ta/Cu/Py structures
通过对不同Ta厚度的Ta/Py器件的自旋抽运测量，确定了Ta的自旋霍尔角为0.021 - 0.033，自旋扩散长度为8 nm。我们还研究了通过添加Cu中间层来改变非磁性/铁磁性界面的性质的效果。实验结果表明，Cu中间层的存在使Ta/Cu/Py器件的有效自旋混合电导增大，而Pt/Cu/Py器件的有效自旋混合电导减小.我们的研究结果允许通过在非磁体/铁磁体界面处添加薄夹层来调节自旋泵浦效率。
2013-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport parameters of NbN thin films characterised by spin pumping experiments
我们测量了NbN/Y3 Fe_5 O_（12）（YIG）双层膜中的铁磁共振驱动的自旋抽运和逆自旋霍尔效应。由于NbN自旋阱的存在，观察到薄膜YIG的（有效）吉尔伯特阻尼常数的明显增强。通过改变NbN的厚度和自旋扩散理论，我们估计了NbN的自旋扩散长度和自旋霍尔角的室温值分别为14 nm和-1.1 × 10 ~（-2）。此外，我们已经确定的NbN/YIG界面的自旋混合电导为10 nm-2。这些自旋输运参数的实验量化是一个重要的一步，涉及NbN薄膜超导自旋电子器件的发展。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transport parameters in metallic multilayers determined by ferromagnetic resonance measurements of spin pumping
我们测量了自旋输运在非铁磁（NM）金属多层膜的贡献阻尼由于自旋泵从铁磁Co 90 Fe 10薄膜。多层堆叠由具有不同NM材料和厚度的NM 1/NM 2/Co 90 Fe 10（2 nm）/NM 2/NM 3组成。使用传统的理论一维扩散自旋输运的金属，我们表明，由于自旋泵的有效阻尼可以强烈影响的自旋输运性质的每个NM在多层，这允许使用阻尼测量，以准确地确定自旋输运性质的各种NM层在完整的五层堆叠。我们发现，由于其高电阻率，非晶Ta是一个差的自旋导体，尽管短的自旋扩散长度为1.0 nm，和Pt是一个优秀的自旋导体凭借其低电阻率和自旋扩散长度仅为0.5 nm。自旋霍尔效应测量可能低估了自旋霍尔角在铂假设一个更长的自旋扩散长度。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse Spin Hall Effect in NiFe / Normal Metal Bilayers
铁磁体中的自旋抽运提供了纯自旋流的来源。通过逆自旋霍尔效应，自旋电流被转换成充电电流和相应的可检测的DC电压。注入的自旋电流与产生的电荷电流的比率由自旋霍尔角给出。然而，实验的数量或多或少等于自旋霍尔角不同值的数量，即使对于研究最多的正常金属铂也是如此。该出版物提供了一个完整的研究反自旋霍尔效应和各向异性磁阻不同的NiFe（Py）/正常金属双层使用共面波导结构。角度和频率相关的测量强烈地表明，自旋泵浦和逆自旋霍尔效应可以用来量化自旋霍尔角，只有当某些条件得到满足。排除作为寄生电压产生效应的各向异性磁阻，Py/Pt和Py/Au中的反自旋霍尔效应的测量分别产生0.09和0.008的自旋霍尔角。此外，在铁磁共振Py/Pt的直流电压作为温度的函数进行了研究，并将结果与理论模型进行了比较。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern pump: a bridge between integer quantum Hall effect and quantum spin Hall effect
我们提出一种称为陈氏泵的电子泵机制来解释陈氏绝缘体中的整数量子霍尔效应。利用混合Wannier表象中的平行输运规范，我们建立了Chern绝缘体中的体态和边态对应。同样的对应关系也可以在二维（2D）拓扑绝缘体（TI）中建立。因此，我们可以将2D TI视为两个时间反演（TR）相关CI的组合。量子自旋霍尔效应（QSHE）可以看作是两个与TR相关的陈泵将电子抽向相反方向。与Z2自旋泵相比，双Chern泵对QSHE的解释本质上是二维的，预示着QSHE可以在孤立器件中被探测到，从而使QSHE可以直接测量。
2012-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Determination of spin relaxation time and spin diffusion length by oscillation of spin pumping signal
本文从理论上研究了利用自旋进动运动和自旋扩散输运相结合的自旋泵系统中顺磁性正常金属中非平衡自旋积累的操纵方法。基于Bloch-Torrey方程，我们证明了外加磁场改变了非平衡自旋积累的方向，从而改变了相邻顺磁性重金属的逆自旋霍尔电压的符号.我们发现，在常用的自旋抽运系统中，自旋弛豫时间和自旋扩散长度同时取决于外加磁场的大小和正常金属的厚度.
2019-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping driven by magnon-polaritons in a ferromagnet-coplanar superconducting resonator hybrid system
该研究在1.4 K的铁磁体–共面超导谐振器杂化系统中，利用逆自旋霍尔效应电学探测磁振子–光子强耦合驱动的自旋泵浦，并揭示耦合强度随微波功率增强而降低及超导谐振器的阈值非线性。
2025-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Semi-Quantized Spin Pumping and Spin-Orbit Torques in Topological Dirac Semimetals
研究了具有旋进磁化的铁磁绝缘体与拓扑狄拉克半金属之间的自旋和电荷输运现象随时间的发展过程。与常规金属相比，拓扑狄拉克半金属在自旋电流作用下表现出很强的逆自旋霍尔效应。结果表明，感应电荷电流是半量子化的，即，当系统处于拓扑Dirac半金属相时，它只与两个Dirac点在动量空间中的距离有关，而与无序强度几乎无关。作为逆效应，我们证明了施加在拓扑狄拉克半金属上的电场通过交换作用和半量子化自旋霍尔效应对铁磁绝缘体中的局域磁化强度施加自旋矩.我们的研究表明，拓扑狄拉克半金属提供了一个耗散较少的平台，自旋电荷转换和自旋开关。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negligible thermal contributions to the spin pumping signal in ferromagnetic metal-Platinum bilayers
铁磁共振自旋泵浦是测定各种材料的自旋霍尔角、Edelstein长度或自旋扩散长度的最常用技术之一。近年来，人们对这些实验的解释越来越关注，强调信号可能纯粹来自热电效应，而不是相干自旋泵浦。在这里，我们提出了一种方法，通过结合测辐射热法和铁磁共振测量的自旋泵浦，并比较它们的时间尺度，来评估自旋泵浦信号中是否存在热效应。利用谐振腔对Pt \Permalloy和La 0.7Sr 0.3MnO 3 \Pt样品进行了实验，我们得出结论，没有任何可测量的热电贡献，如自旋Seebeck和共振时的反常能斯特效应
2020-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Elasto-Dynamical Induced Spin and Charge Pumping in Bulk Heavy Metals
类似于自旋霍尔效应（SHE），{ \it ab initio}电子结构计算揭示了声学声子可以感应出沿（垂直于）其传播方向流动的电荷（自旋）电流。本文用Floquet方法计算了体铂中弹性动力学诱导的电荷和自旋抽运，证明了：（1）纵向电荷抽运是本征的，而横向抽运的自旋电流有一个强烈依赖于电子弛豫时间的非本征起源;（ii）纵向充电电流是非相对论起源的，而横向自旋流是相对论效应，在最低阶时与自旋轨道耦合强度成线性关系;（iii）电荷和自旋泵浦电流都对弹性波的振幅具有抛物线依赖性。
2022-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Pumping of an Easy-Plane Antiferromagnet Enhanced by Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
近年来，反铁磁体因其在发展下一代超快磁存储方面的巨大潜力而重新受到人们的关注。本文报道了利用Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在倾斜易平面反铁磁体α-Fe_2 O_3中实现的声共振模式的直流自旋抽运。系统的角度和频率相关测量表明，在α-Fe 2 O3/金属异质结构中观察到的自旋抽运信号来自于共振诱导的自旋注入和反自旋霍尔效应，模拟了传统铁磁/非磁系统中的自旋抽运行为.当自旋检测器从铂切换到具有自旋霍尔角的相反符号的钨时，自旋泵浦信号的极性反转进一步证实了纯自旋电流的性质。我们的研究结果突出了倾斜易平面反铁磁体中低频声学共振模式为开发下一代功能性自旋电子器件提供的潜在机会。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of spin-charge conversion in CVD-grown single-layer graphene
利用自旋抽运技术研究了单层石墨烯（SLG）中纯自旋电流向电荷电流的转换。通过化学气相沉积生长的大面积SLG用于转换。通过自旋泵浦在SLG中有效地自旋累积使得能够观察由SLG的逆自旋霍尔效应（ISHE）产生的电动势。SLG的自旋霍尔角估计为6.1*10-7。在SLG中观察到的ISHE归因于SLG中不可忽略的自旋-轨道相互作用。
2014-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation of a large ac-spin Hall effect
在自旋电子学中，自旋自由度用于传输和存储信息。理想情况下，这在没有净电荷电流的情况下发生，以避免由于焦耳加热引起的能量耗散。为此，产生纯自旋电流的能力，即没有净电荷转移是必不可少的。自旋泵浦是在金属、半导体、石墨烯甚至有机材料中产生纯自旋电流的最流行方法。当铁磁体（FM）-正常金属（NM）结中的磁化矢量被激发时，自旋泵效应导致在正常金属中注入纯自旋电流。这种自旋电流的极化是时间依赖性的，并包含一个非常小的直流分量。近年来，注入的自旋电流的直流分量已经被深入研究，并且引起了关于自旋霍尔角的大小的有争议的讨论，自旋霍尔角是自旋到电荷转换效率的材料依赖性度量。然而，与我们所熟知的直流分量相比，两个数量级的交流分量至今还没有被实验检测到。在这里，我们表明，大的交流分量的自旋电流可以非常有效地检测使用逆自旋霍尔效应（ISHE）。所观察到的交流ISHE电压比在同一器件上测量的传统直流ISHE电压大一个数量级。光谱形状，角度依赖性，功率标度行为和信号的绝对幅度符合自旋泵浦和ISHE效应。我们的研究结果表明，FM-NM结是非常有效的来源，纯自旋电流在GHz的频率范围内，我们相信，我们的研究结果将刺激新兴领域的交流自旋电子学。
2013-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Spin and Orbital Hall Phenomena in Antiferromagnetic Systems
本研究通过YIG/Pt/Ir20Mn80异质结构的轨道抽运实验，在反铁磁材料中发现了强烈的反常自旋与轨道霍尔信号，反常逆轨道霍尔效应信号较传统效应增强七倍，并首次实现自旋轨道电流到电荷电流的转换。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Simultaneous observation of anti-damping and inverse spin Hall effect in La$_{0.67}$Sr$_{0.33}$MnO$_{3}$/Pt bilayer system
锰氧化物在自旋电子学中显示出潜力，因为它们表现出高自旋极化。本文用铁磁共振方法研究了氧化物分子束外延制备的La $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ MnO $_{3}$ /Pt双层膜的阻尼特性。发现La $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ MnO $_{3}$（LSMO）单层的阻尼系数（$α$）为0.0104。然而，LSMO/Pt双层膜的$α$随着Pt厚度的增加而降低。$α$值的这种降低可能是由于高抗阻尼类扭矩。此外，我们还研究了角度相关的逆自旋霍尔效应（ISHE），以量化来自其他自旋整流效应（如反常霍尔效应和各向异性磁电阻）的自旋泵浦电压。我们观察到了高的自旋泵浦电压（$\sim$ ~20 $ μV$）。结果表明，反阻尼和自旋抽运现象是同时发生的。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Light and microwave driven spin pumping across FeGaB-BiSb interface
具有大自旋霍尔电导率的三维拓扑绝缘体（TI）已成为自旋电子学应用的潜在候选者。在这里，我们报告的自旋电荷转换在双层的非晶铁磁体（FM）Fe_{78} Ga_{13} B_{9}（FeGaB）和3-D TI Bi_{85} Sb_{15}（BiSb）激活两个互补的技术：自旋泵和超快自旋电流注入。直流磁化测量建立FeGaB薄膜的软磁特性，保持不变的FeGaB-BiSb的异质结构。宽带铁磁共振（FMR）研究表明，随着自旋角动量泄漏到TI层中，旋进磁化的阻尼增强，自旋混合电导值较大（5.03 x 10^{19} m^{-2}）。通过分析由反自旋霍尔效应在TI层上产生的磁场控制的双极直流电压，提取BiSb的自旋霍尔角和自旋扩散长度。由飞秒光脉冲诱导的太赫兹辐射测量得到的自旋抽运参数与铁磁共振结果一致。Kubo-Bastin公式和紧束缚模型计算揭示了TI膜的厚度依赖性自旋霍尔电导率，预测结果与实验数据非常吻合。我们的研究结果表明，室温沉积的非晶和多晶异质结提供了一个有前途的平台，创造新的自旋轨道扭矩器件。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Spin Pumping in Topological Insulator Bi2Se3
三维（3D）拓扑绝缘体因其强的自旋轨道耦合和自旋织构拓扑表面态的存在而闻名，这可以潜在地用于自旋电子学。在这里，我们研究自旋泵从金属铁磁体（CoFeB）到三维拓扑绝缘体（Bi 2Se 3），并证明成功的自旋注入从CoFeB到Bi 2Se 3和直接检测所产生的电动势的逆自旋哈尔效应（ISHE）在室温下。由金属铁磁体的磁化动力学驱动的自旋泵浦将自旋电流引入到拓扑绝缘体层中，导致铁磁共振（FMR）线宽的加宽。我们发现Bi 2Se 3层的FMR线宽超过五倍，自旋混合电导可以达到3.4* 10^20 m ^-2，自旋霍尔角可以达到0.23。
2014-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical Spin Transport in Al with Pd/Al/Ni80Fe20 Trilayer Films at Room Temperature by Spin Pumping
自旋泵浦使得纯自旋电流能够垂直输运通过Pd/Al/Ni 80 Fe 20（Py）三层膜中的Al，其中Py充当自旋电池。注入到Al中的自旋电流流过Al到达Pd，导致由于Pd中的逆自旋霍尔效应而产生电动势。电动势随着Al层厚度的增加而减小。一个基于Tserkovnyak等人理论的简单模型，[Phys. Rev. B，66，224403（2002）]允许估计61 nm的Al中垂直自旋输运的自旋相干性。这种相对较短的相干性归因于由于Al/Py界面的粗糙度而导致的自旋泵浦效率的降低。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical and microwave control of germanium-vacancy center spins in diamond
作为用于集成量子光学和量子信息系统的元件，高度期望将稳定的自旋自由度与有效的光学界面相结合的固态系统。我们发现金刚石中存在一个明亮的色心，它具有优良的光学性质和可控的电子自旋态。具体来说，我们进行了详细的光谱的锗空位（GeV）色心展示光谱稳定性。利用外加磁场提升电子自旋简并度，我们将自旋自由度作为一个可控的量子比特来研究。自旋极化实现使用光泵浦，并证明了超过20 $μ$ s的自旋弛豫时间。光检测磁共振（ODMR）的存在下观察到的谐振微波场。在微波-光学双共振实验中，利用ODMR作为探针测量Autler-Townes效应。利用相干布居俘获制备了叠加自旋态，观察到约19 ns的纯退相时间。讨论了基于光控GeV中心实现相干量子寄存器的前景。
2016-12-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Probe of Spin Dynamics in Superconducting NbN Thin Films via Spin Pumping
近年来，超导自旋电子学这一新兴领域引起了人们的广泛关注。人们在超导薄膜中发现了许多奇异的自旋相关性质，包括大的磁电阻、长的自旋寿命、巨自旋霍尔效应以及约瑟夫森结中的自旋超电流等。在这里，我们报告的调查自旋动力学的s波超导NbN膜通过自旋泵从相邻的绝缘铁磁体GdN层。在NbN层的超导临界温度以下观察到吉尔伯特阻尼的一个深刻的相干峰，这与最近的理论研究是一致的。我们的结果进一步表明自旋抽运可能是研究二维晶体超导体自旋动力学的一个有力工具。
2018-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of orbital pumping
本文报道在Ni/Ti双层中观测到轨道泵浦现象，通过逆轨道霍尔效应探测注入Ti层的轨道流，为产生轨道流和探索固体轨道输运物理提供了新途径。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Pumping Driven by Bistable Exchange Spin Waves
在Pt/Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$薄膜中，在参量激发下，研究了双稳态交换波驱动的自旋泵浦.在Pt/Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$薄膜中，参数激发驱动的自旋抽运选择性地增强了短波长交换自旋波的弛豫，表明交换自旋波和自旋流之间通过有效的自旋转移在界面处发生强耦合.此外，参数自旋泵，允许直接访问非线性自旋波动力学与逆自旋霍尔效应相结合，揭示了非常规的交换自旋波的双稳态。
2012-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Self-induced spin pumping and inverse spin Hall effect in single FePt thin films
本文通过自旋泵浦铁磁共振实验研究单层 FePt 薄膜的自诱导自旋-电荷转换，测得自旋霍尔角为0.047，并利用双层体系分离了 Pt 外部效应与 FePt 自诱导逆自旋霍尔效应的贡献，为自扭矩自旋电子器件发展提供依据。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping and large field-like torque at room temperature in sputtered amorphous WTe$_{2-x}$ films
本文研究了溅射WTe_（2-x）（x=0.8）（t）/Co_（20）Fe_（60）B_（20）（6 nm）异质结在室温下的自旋-电荷和电荷-自旋转换。自旋泵浦测量用于表征自旋-电荷效率，并且计算出的自旋效率大于~0.035。进行二次谐波霍尔测量以估计电荷-自旋转换比。我们发现，该系统表现出较大的类场转矩（自旋转矩效率~ 0.1）和较小的类阻尼转矩（自旋转矩效率~0.001）相比，报告的重金属。高分辨率透射电子显微镜图像显示，WTe 2-x层是非晶的，这可能会通过诱导大的界面自旋轨道散射来增强自旋交换效应，从而有助于产生大的类场扭矩。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Suppression of spin-pumping by a MgO tunnel-barrier
自旋抽运在铁磁体（F）/正常金属（N）界面处的正常金属中产生纯自旋电流。自旋泵浦的效率由自旋混合电导给出，自旋混合电导取决于N和F/N界面。我们直接研究了自旋泵通过MgO隧道势垒使用反自旋霍尔效应，它耦合自旋和电荷电流，并提供了一个直接的电子检测自旋电流在正常的金属。我们发现，自旋泵被抑制的隧道势垒，这是相反的，最近的研究表明，自旋混合电导可以通过在界面处插入隧道势垒增强。
2009-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin-charge separation and quantum spin Hall effect of $β$-bismuthene
场论论证表明了$\mathbb{Z}$的可能性-用磁通量管对量子自旋霍尔效应进行分类，这导致自旋和电荷自由度的分离，以及自旋或Kramers对的泵浦。然而，自旋-电荷分离的\emph{proof of principle}证明对于缺乏自旋-守恒定律的自旋-轨道耦合材料的真实的\emph{ab initio}能带结构尚未完成。在这项工作中，我们进行思想实验与磁通量管上$β$ -bismuthene证明自旋-电荷分离，和量子化泵的自旋三个绝缘状态，可以通过调整填充分数。结合动量空间拓扑和实空间响应的分析，我们确定了拓扑非平凡带的重要作用，支持偶数整数缠绕数，这不能从基于拓扑的指标推断。我们的工作建立了一个新的标准预测的二维，量子自旋霍尔材料，基于精确的体积不变和普遍的拓扑响应。
2022-09-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-local opto-electrical spin injection and detection in germanium at room temperature
非局域载波注入/检测方案是集成系统中信息处理的基础。该范例包括用外部信号控制沟道，其中载流子在“源极”和良好分离的“漏极”之间流动。下一代电子器件可能会在载流子的自旋而不是电荷上工作，锗似乎是开发这种平台的最佳宿主材料，因为它与主流硅技术兼容，并且在室温下具有较长的电子自旋寿命。此外，直接和间接带隙之间的能量接近允许在电信窗口内进行光学自旋注入和检测。在这封信中，我们证明了注入纯自旋电流（\textit{i.e.}没有相关的电荷的运输）在锗，结合非本地自旋检测块在室温下。自旋注入通过磁性隧道结（MTJ）以电学方式或光学方式执行，利用光刻纳米结构的能力来操纵半导体中的圆偏振光的分布。纯自旋电流检测是使用MTJ或跨铂条的逆自旋霍尔效应（ISHE）来实现的。这些结果拓宽了可用于实现光自旋电子器件的工具的调色板。
2016-12-29 cond-mat.mtrl-sci
