All-electrical spin-to-charge conversion in sputtered Bi$_x$Se$_{1-x}$
实现诸如MESO逻辑器件的自旋电子器件的主要障碍之一是用于磁化读出的小信号幅度，这使得找到具有高自旋-电荷转换效率的材料很重要。虽然在两种材料的交界处的混合是一个广泛发生的现象，其对材料的特性和自旋-电荷转换效率的估计的影响很容易被忽视或低估。在这里，我们证明了所有的电自旋-电荷转换在Bi $_x$硒$_{1-x}$纳米器件，并显示如何转换效率可以高估了几十倍，这取决于相邻的金属用作接触。我们把这归因于混合引起的成分变化和多晶的性质，导致电阻率和自旋霍尔角的急剧变化。讨论了在类似结构的功能器件中提高自旋电荷转换信号的策略。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall
Spin-to-Charge Conversion in 2D Electron Gas and Single-layer Graphene Devices
我们研究的自旋电荷转换出现从一个介观器件连接到多个终端。得到了低温下两种弹道混沌量子点的自旋电荷转换特征系数的解析表达式。我们进行了分析图解计算的二维电子气和单层石墨烯的普遍制度，具有强的自旋轨道相互作用的普遍制度。此外，我们的分析结果证实了数值模拟。最后，我们将我们的分析结果与最近的实验措施联系起来，对它们之间的明显差异给出了概念上的解释。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall
Large multi-directional spin-to-charge conversion in low symmetry semimetal MoTe$_2$ at room temperature
高效和通用的自旋-电荷电流转换对于自旋电子学应用的发展至关重要，自旋电子学应用强烈依赖于电产生和检测自旋电流的能力。在此背景下，自旋霍尔效应在具有强自旋轨道耦合的重金属中得到了广泛的研究。虽然这些材料中的高晶体对称性限制了向正交构型的转化，但在低对称性过渡金属二硫属化物半金属中预期有不寻常的构型，这可以增加纯自旋电流的电注入和检测的灵活性。在这里，我们报告的观察自旋到电荷转换MoTe $_2$薄片，这是堆叠在石墨烯横向自旋阀。我们检测到两个不同的贡献所产生的两个不同的自旋方向的转换。除了自旋极化与电荷电流正交的传统转换之外，我们还检测到自旋极化和电荷电流平行的转换。这两个贡献，这可能会出现无论是从体自旋霍尔效应或表面Edelstein效应，表现出大的效率相比，最好的自旋霍尔金属和拓扑绝缘体。我们的发现使得在一个单一的实验配置的自旋电流与任何平面内的自旋极化的同时转换。
2019-10-10 cond-mat.mes-hall
Non-trivial charge-to-spin conversion in ferromagnetic metal/Cu/Al2O3 by orbital transport
有效的自旋/电荷相互转换是开发创新的基于自旋的器件所期望的。迄今为止，相互转换都是利用重原子元素进行的，重原子元素的强自旋-轨道相互作用通过自旋霍尔效应和Edelstein效应实现相互转换。我们展示了高效的电荷到自旋转换的铁磁金属/Cu/Al 2 O3三层，其中不包含任何重元素。由此产生的自旋扭矩效率高于由诸如Pt和Bi的重元素组成的常规自旋Hall和Rashba系统。我们的实验结果定性偏离所产生的自旋输运的典型行为。然而，它们令人惊讶地与轨道运输产生的行为一致。因此，我们的研究结果表明了一个新的方向，有效的电荷到自旋转换通过轨道运输。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall
Unambiguous Electrical Detection of Spin-Charge Conversion in Lateral Spin-Valves
自旋-电荷转换的有效检测对于推进我们对自旋-轨道耦合纳米结构中涌现现象的理解至关重要。在这里，我们提供了一个电检测方案的自旋-电荷转换，使竞争的自旋-轨道耦合输运现象的扩散横向通道，即反自旋霍尔效应（ISHE）和自旋电流效应（SGE）的完全解开的原理证明。一个合适的检测几何形状中所施加的斜磁场示出通过一个简单的对称性分析的输出非本地电阻提供直接访问自旋电荷输运系数。该方案是强大的对倾斜的自旋注入器的磁化，无序和寄生的非自旋相关的贡献的非本地信号，并可用于探测自旋-电荷转换效应在自旋阀和混合optospinelectronic设备。
2020-03-12 cond-mat.mes-hall
Dynamical spin-to-charge conversion on the edge of quantum spin Hall insulator
我们从理论上证明了量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）的边缘附着在绝缘铁磁体（FM）上可以实现高效的自旋-电荷转换。基于一维QSHI-FM结，分析了FM中磁化动力学驱动下QSHI边缘的电子动力学。在磁交换耦合导致的大禁带开口下，我们发现自旋注入到QSHI边缘得到抑制，同时驱动边缘的电荷电流得到最大化，这是一维螺旋边缘态能带拓扑所要求的.
2020-04-17 cond-mat.mes-hall
Spin to charge conversion in MoS$_{2}$ monolayer with spin pumping
层状过渡金属二硫属化合物（TMD）家族由于其独特的电子能带结构以及光、谷（赝自旋）、电荷和自旋自由度之间的相互作用而越来越受到人们的重视。它们具有大的内在自旋轨道相互作用，这使得它们与新兴的自旋轨道电子学领域最相关。在这里，我们报告的转换自旋电流的充电电流在二硫化钼单层。使用自旋泵从铁磁层（10纳米的钴），我们发现，自旋电荷转换是非常有效的。在逆Rashba-Edelstein（RE）效应的框架中的分析在室温下产生超过4nm的RE长度。此外，由于MoS $_{2}$的半导体性质，发现背栅允许MoS $_{2}$-金属叠层的自旋弛豫速率的电场控制。
2016-06-06 cond-mat.mes-hall
Spin readout via spin-to-charge conversion in bulk diamond nitrogen-vacancy ensembles
我们演示了光学读出合奏的氮空位（NV）中心自旋在大块金刚石样品通过自旋到电荷转换。利用高功率594 nm激光器选择性地将这些顺磁缺陷在自旋状态下以高达12%的对比度去除。与传统的520 nm自旋读出相比，基于自旋-电荷转换的读出提供更高的信噪比，对于毫秒长脉冲序列具有十倍的感测测量加速。这种性能水平是在NV-电离仅为25%的情况下实现的，受到电离和读出激光功率的限制。这些观察结果为一系列高灵敏度计量应用铺平了道路，在这些应用中，在大块金刚石中使用NV系综已被证明是有用的，包括覆盖在金刚石表面上的目标材料的感测和成像。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall
Non-local Spin-charge Conversion via Rashba Spin-Orbit Interaction
我们从理论上表明，在金属中的自旋-轨道相互作用的自旋和电荷之间的转换发生，即使在非本地设置的磁化和自旋-轨道相互作用是空间分离的，如果考虑到电子扩散。对Rashba自旋-轨道相互作用进行了微扰处理。结果表明了有效自旋规范场（自旋动力）概念在非定域组态中的有效性。在铁磁物质、正常金属和重金属三层结构中观察到的逆Rashba-Edelstein效应可以用非局域有效自旋规范场来解释。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall
Unveiling the polarity of the spin-to-charge current conversion in $Bi_2Se_3$
我们报道了在YIG $(Y_{3}Fe_{5}O_{12})$单晶层和坡莫合金$(Py = Ni_{81}Fe_{19})$多晶膜上沉积拓扑绝缘体$Bi_2Se_{3}$薄膜的自旋-电荷-电流转换的研究。通过自旋泵过程将纯自旋电流注入到$Bi_{2}Se_{3}$层中，其中通过激发铁磁膜的铁磁共振来获得自旋进动。在$Bi_{2}Se_{3}/$铁磁体界面处发生的自旋电流到电荷电流的转换归因于逆Rashba-Edelstein效应（IREE）。通过分析作为$Bi_{2}Se_{3}$厚度的函数的数据，我们计算了用于表征转换过程的效率的IREE长度，并发现1.2 pm $\leq|λ_{IREE}|\leq$ 2.2 pm。这些结果支持了$Bi_{2}Se_{3}$的表面态在自旋-电荷转换过程中起主导作用，而基于自旋扩散过程的机制起次要作用的事实。我们还发现$Bi_{2}Se_{3}$中的自旋-电荷-电流机制与Ta中的自旋-电荷-电流机制极性相同，而与Pt中的自旋-电荷-电流机制极性相反。结合YIG和Py的磁性、强的自旋-轨道耦合和$Bi_{2}Se_{3}$拓扑保护的无耗散表面态，可能导致具有快速和有效的自旋-电荷转换的自旋电子器件。
2020-08-29 cond-mat.mes-hall
Reliability of spin-to-charge conversion measurements in graphene-based lateral spin valves
了解石墨烯中的自旋物理对于开发未来的二维自旋电子器件至关重要。最近的研究表明，通过与相邻的自旋-轨道耦合材料接近，可以在石墨烯中实现经由逆自旋霍尔效应或逆Rashba-Edelstein效应的有效的自旋-电荷转换。由石墨烯霍尔棒和铁磁体组成的横向自旋阀装置最适合此类研究。在这里，我们报告说，模拟逆Rashba-Edelstein效应的信号可以在具有可忽略的自旋-轨道耦合的原始石墨烯中测量，证实这些信号与自旋-电荷转换无关。我们确定无论是在铁磁体的异常霍尔效应或普通的霍尔效应在石墨烯引起的杂散场作为可能的来源，这个文物。通过定量比较这些选项与有限元方法模拟，我们得出结论，后者更好地解释了我们的结果。我们的研究加深了对石墨烯中自旋-电荷转换测量方案的理解，在设计未来的实验时应考虑到这一点。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall
All-electric single electron spin-to-charge conversion
我们研究自旋相关的位移的一个单一的电子，导致分离和搬迁的电子波函数组件，从而收费部分，对应于相反的自旋。这种分离是由产生变化的Rashba型自旋-轨道耦合的电场的脉冲引起的。该机制接下来在基于量子纳米线内限定的门控量子点的纳米器件中实现。电场脉冲由施加到附近栅极的几百mV量级的电压的超快变化产生。该设备是现实建模与适当的材料参数和施加到栅极的电压，产生一个准确的限制电位和Rashba耦合。最后，我们提出了一个自旋-电荷转换装置，它与一个额外的电荷检测器将允许电子自旋态测量。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall
Spin-pumping into surface states of topological insulator α-Sn, spin to charge conversion at room temperature
我们给出了拓扑绝缘体（TI）α-Sn元素的自旋泵入具有螺旋自旋极化的狄拉克锥将自旋电流转换为电荷电流的实验结果[1-3]。利用角分辨光电子能谱学（ARPES）首次证实了α-Sn（0 0 1）层表面覆盖Ag后仍存在Dirac锥。然后，我们表明，在室温下，从Fe通过Ag到α-Sn层的共振自旋泵浦诱导了一个横向电荷电流，该电流可以归因于逆Edelstein效应[4-5]。我们观察到的逆Edelstein效应长度[5-6]比Rashba界面[5-10]长得多，证明了TI在自旋电子器件中自旋和电荷之间转换的潜力。通过将我们的结果与时间分辨ARPES中TI自由表面态的弛豫时间数据进行比较，我们可以预测TI自旋电荷转换的最终潜力以及达到它的条件。
2015-09-09 cond-mat.mes-hall
Charge to spin conversion in atomically thin bismuth
Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Materials Research Institute, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料研究所）
研究原子薄铋与石墨烯异质结构中的电荷到自旋转换机制，通过实验验证结构和自旋轨道耦合，发现自旋电流极化方向与电荷电流垂直，扭矩比高于石墨烯控制样品。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall
Magnon transport through a quantum dot: Conversion to electronic spin and charge currents
我们考虑一个单能级量子点耦合到磁性绝缘体（磁子库）和磁性金属（电子库）。整个系统处于外部磁场中。在一般情况下，该系统包括两个磁振子和两个电子水库，但我们也提出了一些特定的情况下，只有两个或三个水库有效地连接到点的结果。主要目的是分析磁振子电流到电子自旋和电荷电流的转换以及{ \it到电子自旋和电荷电流的转换}。我们考虑了点中库仑能大的极限情况（库仑阻塞），以及库仑能有限且允许双占据的情况。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall
Spin and orbital-to-charge conversion in noncentrosymmetric materials: Hall versus Rashba-Edelstein effects
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）
研究非磁性破反演对称材料中自旋-轨道-电荷转换机制，通过霍尔效应与拉比-爱德华特效应的对比分析，提出基于宏观可观测量的通用理论，并通过GeTe铁电体案例验证，发现有效拉比参数低于以往报告值，表明电荷电流主要由拉比-爱德华特效应主导。
2026-04-09 cond-mat.mes-hall
Quantum Materials for Spin and Charge Conversion
自旋电子学旨在利用自旋自由度进行信息存储和计算应用。一个主要问题是通过自旋和电荷转换产生和检测自旋。近年来，量子材料表现出许多独特的自旋相关性质，可以作为有效的自旋和电荷转换的候选材料。在这里，我们回顾了最近的研究结果有关自旋和电荷转换的量子材料，包括Rashba接口，拓扑绝缘体，二维材料，超导体，和非共线反铁磁体。利用量子材料进行自旋和电荷转换的重要进展可以为开发未来的自旋电子器件铺平道路。
2018-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Omnidirectional spin-to-charge conversion in graphene/NbSe$_2$ van der Waals heterostructures
本研究在石墨烯/NbSe$_2$范德华异质结中实现全向自旋-电荷转换，揭示其源于界面自旋轨道邻近效应与对称性破缺，为新型自旋电子器件架构设计提供了新途径。
2022-05-16 cond-mat.mes-hall
Surface state dominated spin-charge current conversion in topological insulator/ferromagnetic insulator heterostructures
本文报道了在室温下用分子束外延技术在钇铁石榴石薄膜上生长的三维拓扑绝缘体薄膜--Bi_2Se_3和（Bi，Sb）_2 Te_3中观察到的铁磁共振驱动的自旋泵浦信号。通过系统地改变Bi 2Se 3膜的厚度，我们表明，自旋-电荷转换效率，其特征在于由逆Rashba-Edelstein效应长度（lambda_IREE），随着膜厚度从2个五重层增加，饱和以上6个五重层显着增加。这表明在拓扑绝缘体/铁磁体异质结构中，表面态在自旋和电荷相互转换中起主导作用。通过对一系列YIG/（BiSb）2 Te 3异质结的研究，进一步证实了我们的结论。最后，我们使用铁磁共振线宽展宽和反Rashba-Edelstein信号来确定有效的界面自旋混合电导和lambda_IREE。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall
Non-linear spin to charge conversion in mesoscopic structures
受最近实验的启发[Vera-Marun等人，arXiv：1109.5969]，我们建立了量子相干导体中自旋输运的非线性理论。我们展示了如何一个介观收缩与能量依赖的传输可以转换成电信号的自旋积累注入的自旋电流，既不依赖于磁场，也不交换领域。当通过收缩的传输是自旋无关的，自旋-电荷耦合是非线性的，具有在累积中是二次的电信号。我们估计，门控介观收缩的灵敏度，允许检测积累远小于百分之一的费米能量。
2011-12-31 cond-mat.mes-hall
Spin-to-charge conversion in lateral and vertical topological-insulator/ferromagnet heterostructures with microwave-driven precessing magnetization
利用电荷守恒的Floquet-Green函数方法，研究了在外加时间周期势驱动下，铁磁（F）层旋进磁化（在没有直流偏置电压的情况下）抽运的自旋电流如何{ \em横向}注入到强自旋轨道耦合（SOC）界面，并转化为同向流动的电荷电流.在与实验中使用的Rashba SOC的金属界面的情况下[Nature Comm. { \bf 4}，2944（2013）]，自旋$I^{S_α}$和电荷$I$电流都在其中流动，其中$I/I^{S_α} \simeq$ 2- 8\ %。（取决于旋进锥角），而对于相关实验中采用的F/拓扑绝缘体（F/TI）界面（arXiv：1312.7091）由于在TI表面上的完美的自旋-动量锁定，转换效率大大提高了$I/I^{S_α} \simeq$ 40- 60\ %。当自旋电流以较小的效率$I/I^{S_α} \sim 0.001\%$被泵送{ \em垂直}通过F/TI界面时，也发生自旋-电荷转换，但是电荷电流信号对界面处的狄拉克费米子是有质量的还是无质量的敏感。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
Efficient Terahertz Generation from CoPt-based Terahertz Emitters via Orbital-to-Charge Conversion
该研究提出基于CoPt合金的轨道电子太赫兹发射器，通过光致轨道电流产生及界面轨道-电荷转换，实现了与高效自旋电子太赫兹发射器相媲美的太赫兹辐射，为高效轨道太赫兹发射器铺平道路。
2024-02-14 cond-mat.mes-hall
Optimal charge-to-spin conversion in graphene on transition metal dichalcogenides
当石墨烯被放置在半导体过渡金属二硫属化物（TMD）的单层上时，其能带结构由于邻近自旋-轨道效应以及反转对称性的界面破缺而发展出丰富的自旋织构。在这项工作中，我们表明，在TMD单层石墨烯的低能态的特征自旋缠绕，使电流驱动的自旋极化称为逆自旋电流效应（ISGE）。通过引入一个适当的品质因数，我们量化的电荷到自旋转换的效率，并显示它是接近统一的费米能级接近自旋少数带。值得注意的是，在高电子密度下，即使占据了具有相反自旋螺旋度的子带，效率也仅以代数方式衰减。在TMD单层上石墨烯预测的巨大ISGE对无序是鲁棒的，并且在室温下仍然很大。
2017-12-29 cond-mat.mes-hall
Conversion of neutral nitrogen-vacancy centers to negatively-charged nitrogen-vacancy centers through selective oxidation
中性氮空位中心带负电荷的氮空位中心的转换被证明是由离子注入和退火在高纯金刚石中心。当表面暴露于465 C的氧气气氛时发生转化。电荷转换中心的光谱特性进行了研究。接近金刚石表面的氮空位中心的电荷状态控制是将这些中心集成到用于量子信息和磁传感应用的设备中的重要一步。
2010-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantification of interfacial spin-charge conversion in metal/insulator hybrid structures by generalized boundary conditions
我们提出并实验验证了一个通用的理论框架，用于描述在非磁性金属/绝缘体结构与界面自旋轨道耦合（ISOC）的自旋-电荷相互转换。我们的配方是基于漂移扩散方程补充广义边界条件。后者编码的ISOC的影响，并涉及在这样的系统中的电子输运的自旋损耗和自旋-电荷相互转换的接口，这是参数化，分别由$G_{\parallel/\perp}$和$σ_{\rm{sc/cs}}$。我们证明，转换效率仅取决于这些界面参数。我们将我们的形式主义，利用ISOC两个典型的自旋电子器件：横向自旋阀和多层霍尔酒吧，我们分别计算的非本地电阻和自旋霍尔磁阻。最后，我们对这两个设备与生物$_x$ /铜接口进行测量，并验证与ISOC相关的输运性质的量化由相同的一组界面参数。
2020-07-03 cond-mat.mes-hall
Reversible Excitonic Charge State Conversion and High Quasiparticle Densities in PVA-doped Monolayer WS$_2$ on 2D Microsphere Array
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦尔理工学院）
通过PVA掺杂和应变增强，实现二维WS₂中高准粒子密度和可逆激子电荷态转换，为光学存储和量子光技术提供新途径。
2025-12-29 cond-mat.mes-hall
Dissipationless Spin-Charge Conversion in Excitonic Pseudospin Superfluid
在自旋电子学中，由逆自旋霍尔效应或逆Rashba-Edelstein效应引起的自旋-电荷转换是普遍存在的，但具有耗散性。提出了一种在电子-空穴双层系统中利用激子赝自旋超流体实现自旋-电荷无耗散转换的机制。磁交换场提升双层系统层间激子能级的单重态-三重态简并度。单重态-三重态杂化激子的凝聚破坏了U（1）规范对称性和赝自旋旋转对称性，导致系统中的自旋-电荷耦合超流。我们从耦合量子点模型推导出激子超流的自旋-电荷耦合约瑟夫森方程，证明了这一机制。
2021-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Efficient intrinsic spin-to-charge current conversion in an all-epitaxial single-crystal perovskite-oxide heterostructure of La0.67Sr0.33MnO3/LaAlO3/SrTiO3
我们利用LaSrMnO 3/LaAlO 3（LAO）/SrTiO 3（STO）的全外延单晶异质结构在二维电子气中实现了有效的本征自旋-电荷电流转换，这种异质结构可以抑制自旋散射，为研究本征自旋-电荷转换提供了理想的环境.随着温度降低到20 K，自旋-电荷转换效率急剧提高到+3.9 nm，这是有史以来报道的LAO/STO的最大正值。我们的能带结构计算很好地再现了这种行为，并预测通过控制载流子的密度和弛豫时间进一步增强。
2019-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of spin and orbital charge conversion at the surface states of Bi_{1-x}Sb_x topological insulator
本文通过多轨道紧束缚方法研究了Bi_{0.85}Sb_{0.15}拓扑绝缘体表面态中的轨道动量锁定与轨道Rashba-Edelstein电荷转换效应，为解释THz-TDS实验中的自旋-电荷转换现象提供理论依据。
2025-01-03 cond-mat.mes-hall
Spin-to-Charge Conversion of Mesoscopic Spin Currents
最近的理论研究表明，自旋电流可以通过使电流通过自旋轨道耦合介观系统而产生。然而，测量这些自旋电流迄今尚未实现。我们展示了如何在横向异质结介观自旋电流可以用单通道电压探针测量。在存在自旋电流的情况下，通过连接探针的量子点接触的电荷电流$I_{\rm qpc}$在外部施加的塞曼场$B$中为奇数，而在不存在自旋电流的情况下为偶数。此外，零场导数$\partial_B I_{\rm qpc}$与自旋电流的大小成比例，比例系数可以在独立测量中确定。我们在数字上证实了这些发现。
2011-05-13 cond-mat.mes-hall
Spin-charge conversion and current vortex in spin-orbit coupled systems
利用响应理论，计算了具有Rashba自旋轨道耦合的系统中，在类点接触处由自旋泵浦产生的电荷电流涡旋。我们讨论了有限温度和零温度极限下电流密度的空间分布。主要的观察结果是，Rashba自旋进动导致的电荷电流振荡的函数的距离从自旋泵源，这是证实了数值模拟。在我们的计算中，我们考虑一个Rashba模型的正方形晶格，我们首先审查的基本性质有关的电荷和自旋输运。特别地，我们将紧束缚哈密顿量的电荷流和自旋流算符分别定义为与U（1）和SU（2）规范势线性耦合的电流。通过类比连续介质模型，自旋轨道耦合哈密顿量的晶格上，然后引入作为发电机的自旋电流。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall
Large room temperature spin-to-charge conversion signals in a few-layer graphene/Pt lateral heterostructure
不需要磁性材料而产生和检测纯自旋电流是实现全电控自旋电子器件的关键因素。在这个框架中，实现大的自旋-电荷转换信号是至关重要的，因为合理的应用需要相当大的输出。不幸的是，迄今为止获得的数值相当低。在这里，我们利用自旋霍尔效应通过使用Pt，一种非磁性金属与强自旋轨道耦合，产生和检测纯自旋电流在几层石墨烯通道。此外，石墨烯具有比金属更长距离的自旋传输和更高的电阻率的出色性能，使我们能够在石墨烯/Pt横向异质结构中实现迄今为止文献中报道的室温下最大的自旋到电荷电压信号。我们的方法为实现基于自旋轨道的逻辑电路和在没有磁场的情况下对自旋信息的所有电气控制开辟了令人兴奋的机会。
2017-07-07 cond-mat.mes-hall
Temperature dependence of charge conversion during NV-center relaxometry
本文结合温度依赖弛豫测量与荧光光谱，研究纳米金刚石中 NV 中心电荷转换的温度依赖性，发现电荷转换不受温度影响而 $T_1$ 时间随温度升高减小，从而简化了 $T_1$ 弛豫测量的温度校正。
2023-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancement of spin current to charge current conversion in Ferromagnet/Graphene interface
本研究通过界面修饰增强石墨烯/铁磁界面的自旋电流到电荷电流转换效率，发现高自旋轨道耦合材料Pt作为中间层可显著提升转换性能，为自旋电子器件应用提供潜在方案。
2024-05-25 cond-mat.mes-hall
Charge-to-spin conversion efficiency in ferromagnetic nanowires by spin torque ferromagnetic resonance: Reconciling lineshape and linewidth analysis methods
自旋轨道矩对于改变纳米结构的磁化方向、移动Skyrmion和激发自旋波等都有重要意义。确定其效率的标准方法是通过自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR），这是一种涉及分析共振线宽或线型的技术。在微观结构上，这两种分析方法相当一致。在这里，我们提出了坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）纳米线的ST-FMR结果-宽度从$150$到800 nm不等-这表明，用于分析共振线宽和线型的标准模型给出了不同的结果;当使用线型方法时，纳米线的效率大大提高。一个ST-FMR模型，适当占样本形状，并显示出更好的一致性，这两种方法之间。微磁模拟被用来验证模型。这些结果和更准确的纳米线模型的表征和优化的电荷到自旋的转换效率的纳米结构是非常重要的。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
Gate tunability of highly efficient spin-to-charge conversion by spin Hall effect in graphene proximitized with WSe$_2$
邻近效应开辟了将属性从一种材料转移到另一种材料的方法，并且在二维材料中特别重要。在范德华异质结构中，过渡金属二硫属化物（TMD）可以用于增强石墨烯的自旋-轨道耦合，从而预测栅极可控的自旋-电荷转换（SCC）。在这里，我们首次报告和量化的SHE在石墨烯接近WSe $_2$高达室温。与其他石墨烯/TMD器件不同，唯一的SCC机制是自旋霍尔效应，没有观察到Rashba-Edelstein效应。重要的是，我们能够通过施加栅极电压来控制SCC。SCC显示出高效率，以大于20 nm的前所未有的SCC长度测量。这些结果表明，二维材料的能力，以推进实现新的自旋为基础的设备和未来的应用。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall
Out-of-plane spin-to-charge conversion at low temperatures in graphene/MoTe$_2$ heterostructures
本研究在低温下观察到石墨烯/MoTe$_2$异质结中面外自旋的电荷转换，并证实了全方向自旋-电荷转换的存在，归因于自旋轨道邻近化石墨烯中的自旋霍尔效应。
2023-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable spin-charge conversion and a role of spin-orbit interaction in graphene
石墨烯中碳原子的小自旋-轨道相互作用保证了长的自旋扩散长度和创建自旋场效应晶体管的潜力。然而，由于这个原因，石墨烯作为一种可能的自旋电荷转换材料在很大程度上被忽视了。我们报告了单层石墨烯中自旋电荷转换电压信号的电栅极调谐。利用钇铁石榴石亚铁磁绝缘体和离子液体顶栅的自旋泵，我们确定了逆自旋霍尔效应是单层石墨烯中占主导地位的自旋-电荷转换机制。从电动势的栅极依赖性，我们显示了Rashba自旋轨道相互作用的内在优势：石墨烯研究中的一个长期问题。
2016-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Spin-charge conversion in multiterminal Aharonov-Casher ring coupled to precessing ferromagnets: A charge conserving Floquet-nonequilibrium Green function approach
我们导出了描述开放量子系统的Floquet非平衡格林函数（Floquet-NEGF）的非微扰解.通过采用减少区域计划，我们得到的表达式呈现保守的电荷电流为任何给定的最大数量的光子，区别于其他现有的Floquet-NEGF为基础的表达式，不太可行，无限数量的光子需要考虑到，以确保守恒。为了证明我们导出的形式主义和研究自旋-电荷转换的自旋轨道耦合（SOC），我们认为自旋驱动的设置作为互易的电驱动设置在S。Souma et.例如，B 70，195346（2004）和Phys. Rev. Lett. 94，106602（2005）。在我们的设置中，纯自旋电流由旋进铁磁（FM）岛的磁化动力学驱动，然后被泵入Rashba SOC的相邻两端或四端介观Aharonov-Casher（AC）环，在那里发生自旋-电荷转换。我们的自旋驱动的结果显示出互惠的功能，非常同意在上述电驱动的设置中的发现。我们提出了两种对称操作，下的交流环哈密顿量是不变的，论证了泵/转换电流的关系，在同一个或不同的泵配置的引线。对称性参数与环宽度和引线、端子和旋进FM岛中的开放通道的数量无关。特别地，对于两个端子和两个旋进FM岛的某些设置，可以在引线中产生净纯平面内自旋电流和纯自旋电流，其中电流幅度和偏振方向可通过泵浦配置来调节。覆盖FM岛之间的双端AC环的栅极电压。
2012-08-08 cond-mat.mes-hall
Charge-to-spin conversion of electron entanglement states and spin-interaction-free solid-state quantum computation
在不借助自旋-自旋耦合的情况下，我们提出了一种基于半导体多量子点结构的可扩展自旋量子计算方案。利用单电子跃迁技术和量子点元胞自动机（QCA）的纳米结构，产生两个电子的电荷纠缠态，然后利用单自旋旋转将其转换为自旋纠缠态.确定性的两量子位量子门也操纵使用只有单自旋旋转的帮助下QCA。通过将多点结构耦合到量子点接触，可以执行自旋状态的单次读出。因此，在半导体纳米结构中可以实现确定性的无自旋相互作用的量子计算。
2007-09-28 cond-mat.mes-hall
Conversion of charge input into Kondo response
我们展示了在强库仑阻塞机制下，施加到双量子点栅电极上的电荷输入信号如何转换为近藤共隧穿电流中的脉冲，作为纳米器件的自旋响应。输入信号的随机分量作为近藤传输的红外截止。
2008-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A Perspective on Electrical Generation of Spin Current for Magnetic Random Access Memories
自旋电流用于通过切换磁性隧道结（MTJ）纳米柱的铁磁电极中的一个的磁化方向来在磁性随机存取存储器（MRAM）装置中写入信息。充电电流到自旋电流的转换的不同物理机制可用于2端子和3端子装置几何形状中。在2端器件中，电荷-自旋转换通过MTJ的铁磁电极中的自旋过滤而发生，并且目前的MRAM器件在理论上预期的最大电荷-自旋转换效率附近操作。在3-端子器件中，沟道材料中的自旋-轨道相互作用也可以用于产生大的自旋电流。在这篇透视文章中，我们讨论了可以满足MRAM技术要求的电荷-自旋转换过程。我们强调需要开发具有更大的电荷-自旋转换效率的沟道材料-可以等于或超过自旋过滤产生的-和自旋极化分量垂直于沟道界面的自旋电流。这将实现基于亚20 nm直径垂直磁化MTJ纳米柱的高性能器件，而不需要对称破缺场。我们还讨论了CMOS集成所必需的MRAM特性。最后，我们确定关键的研究需要的电荷到自旋转换测量和指标，可用于优化器件沟道材料和界面特性之前，全MTJ纳米柱器件的制造和表征。
2022-01-10 cond-mat.mes-hall
Theory of charge-spin conversion at oxide interfaces: The inverse spin-galvanic effect
我们评估了在LAO/STO异质结构中氧化物界面电子态的紧束缚模型中，外加电场引起的非平衡自旋极化。通过分析和数值方法相结合，我们调查如何自旋纹理的电子本征态由于自旋轨道耦合和反转不对称性的相互作用，确定作为一个函数的化学势或带填充的诱导自旋极化的符号，无论是在存在和不存在的局部障碍。对于后者，我们发现诱导自旋极化从零温度下的非单调行为演化到较高温度下的单调行为。我们的研究结果可以为解释最近的实验提供一个合理的框架。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall
Optimal energy quanta to current conversion
我们提出了一个微观的讨论纳米尺寸的结构，它使用的量子化的能级和单电荷库仑相互作用的物理实现了最佳的转换的热流定向电流。在我们的结构中，能级的量子化和库仑阻塞导致量子化的能量包从热源转移到电容耦合的电导体。由涨落引起的单个能量量子的转移转化为单个电子的定向运动，因此在我们的结构中，电荷电流与热流的比值由电荷量子与能量量子的比值决定。我们的方法的一个重要的新颖方面是，能量流的方向和电子运动的方向是解耦的。
2011-03-08 cond-mat.mes-hall
Direct detection of induced magnetic moment and efficient spin-to-charge conversion in graphene/ferromagnetic structures
这篇文章表明，通过逆Rashba-Edelstein效应（IREE）在单层石墨烯（SLG）中的自旋-电荷电流转换是可能的，这种显着的二维材料与独特的亚铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG = $Y_{3}Fe_{5}O_{12}$）以及铁磁金属坡莫合金（Py = $Ni_{81}Sb_{19}$）的集成。通过X射线吸收光谱（XAS）和磁性圆二色性（XMCD）技术，我们证明了SLG中的碳原子由于与磁性层的邻近效应而获得了感生的磁矩。在室温下，通过微波驱动的铁磁共振的自旋泵浦在磁性层中产生自旋电流，并通过沿石墨烯层的直流电压检测自旋电流。的自旋-电荷电流转换，发生在石墨烯层，被解释由非本征自旋-轨道相互作用（SOI）与铁磁层的邻近效应引起的。SLG/YIG和SLG/Py系统获得的结果证实了IREE参数非常相似的值，这些值大于SLG先前研究中报告的值。我们还报告了系统的调查的电子和磁性的SLG/YIG通过扫描隧道显微镜（STM）。
2018-12-02 cond-mat.mes-hall
Non-Abelian charge conversion in bilayer binary honeycomb lattice systems
本研究提出双层二元蜂窝晶格（BBHL）作为新材料平台，通过层间滑移和垂直压力调控动量空间中Dirac节点的位置，实现非阿贝尔电荷转换，为凝聚态中实验验证该现象提供了有力候选方案。
2024-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twist-Tunable Spin-to-Charge Conversion and Valley-Contrasting Effects in Graphene/TMDC Heterostructures
本文研究了石墨烯/过渡金属二硫化物异质结中扭转角对自旋轨道效应、自旋霍尔效应及谷霍尔效应的影响，并证明谷霍尔电导率可达量子化值±2e²/h。
2025-07-01 cond-mat.mes-hall
Spin-charge conversion in disordered two-dimensional electron gases lacking inversion symmetry
我们研究的自旋电荷转换机制，在一个二维的气体中的电子移动在一个光滑的无序的潜力，占Rashba型和莫特的斜散射的贡献。我们发现，自旋翻转和斜散射之间的量子干涉效应引起各向异性自旋进动散射（ASP），这是一种直接的自旋-电荷转换机制，在早期对用吸附原子修饰的石墨烯的研究中发现[C. Huang \emph{et al.} Phys.~修订版~ B \textbf{94} 085414.~（2016）]。我们的研究结果表明，与其他自旋电荷转换机制，如逆电流效应，ASP是一个相当普遍的现象，应该存在于无序的二维系统缺乏反转对称性。
2017-11-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectric effect mediated spin-to-charge conversion at amorphous-Si thin film interfaces
由于垂直于界面的电势而产生界面自旋到电荷的转换。电势可以人工诱导，例如，在界面处使用铁电和压电薄膜。诱导电势的替代方式可以是挠曲电场。在所有具有或不具有反转对称性的材料中都可以观察到挠曲电性，另外不需要大的栅极偏压。在这项实验研究中，我们报告了大的自旋电荷转换（自旋霍尔角-0.578）在Ni 80 Fe 20/非晶Si接口归因于挠曲电介导的Rashba自旋轨道耦合。在界面处的挠曲电性也引起了层间自旋声学声子或挠曲磁弹性耦合。除了自旋-电荷转换外，应变界面还导致反常能斯特效应增加近三倍。这种室温下自旋相关热电行为的应变工程为实现自旋电子学和自旋热电子学器件打开了一扇新的窗口。
2020-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of Charge Conversion on NV-Center Relaxometry
本研究针对NV中心弛豫测量中激光激发引发电荷转换干扰$T_1$时间检测的问题，通过双光路荧光监测揭示了激发功率依赖的电荷转换规律，明确了低功率激发与荧光归一化对准确测量的必要性。
2023-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient readout of a single spin state in diamond via spin-to-charge conversion
固态中与类原子杂质相关的单个电子自旋的有效读出对于量子信息处理和量子精密测量中的应用是必不可少的。我们提出了一种新的方法，有效地读出金刚石中的氮空位（NV）中心的自旋。该方法是基于转换的NV的电子自旋状态的电荷状态分布，然后由单次拍摄读出的电荷状态。转换是通过室温下金刚石中的自旋相关光电离过程实现的。在纳米制造的金刚石光束中使用NVs，我们证明了所得到的自旋读出噪声在自旋投影噪声水平的三个因子内。这种技术的纳米磁传感的应用进行了讨论。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photoinduced Rashba spin to charge conversion via interfacial unoccupied state
在具有反转对称性破缺的界面处，Rashba效应将电子的运动耦合到它们的自旋，因此，可以发生自旋-电荷相互转换机制。这些相互转换机制通常利用自旋泵或自旋扭矩铁磁共振在费米能级的Rashba自旋分裂。在此，我们报道了在Cu（111）/ $α$ -Bi $_{2}$ O $_{3}$界面上费米能级以上的未占据态中通过Rashba自旋分裂进行的显著的光致自旋-电荷转换的证据.我们预测的平均Rashba系数$1.72\times 10^{-10}eV.m$在1.98 eV以上的费米能级，通过完全相对论第一性原理分析的界面电子结构与自旋轨道相互作用。我们发现协议与我们的观察螺旋度依赖于光致自旋电荷转换激发在1.96 eV，在室温下，与自旋电流产生的$J_{s}=10^{6}A/m^{2}$。本信显示了有效的自旋电荷转换的证据，利用Rashba自旋分裂在激发态，收获光能没有磁性材料或外部磁场。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electrical detection of the spin-charge conversion in nanodevices based on SrTiO3 two-dimensional electron gases
本文在基于SrTiO3二维电子气的纳米器件中实现全电学自旋注入与逆Edelstein自旋-电荷转换，通过背栅调控优化信号并排除伪效应，为后CMOS低功耗计算架构提供新思路。
2023-09-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
