Broadband terahertz generation via the interface inverse Rashba-Edelstein effect
近年来，纳米尺度上出现的太赫兹（THz）频段电磁波发射新机制引起了人们的广泛关注，以寻找下一代宽带THz发射器。在这里，我们报告了一种新的机制，宽带太赫兹发射，利用界面逆Rashba-Edelstein效应。通过设计Ag/Bi Rashba界面的对称性，我们展示了在光激发后从金属Fe/Ag/Bi异质结构发射的可控THz辐射（~0.1-5 THz）波形。我们进一步揭示，这种类型的太赫兹辐射可以选择性地叠加在最近发现的发射由于逆自旋霍尔效应，产生一个独特的膜厚度依赖的发射模式。因此，我们的研究结果提供了新的机会，多功能的宽带太赫兹辐射使用的界面量子效应。
2018-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Magnon Injection and Detection via the Orbital Rashba Edelstein Effect
本研究利用电荷电流与轨道角动量间的相互转换，在Pt/CuOx电极接触磁性绝缘体的纳米器件中显著提升了磁振子自旋注入与检测效率，并揭示了正逆轨道Rashba Edelstein效应效率的不一致性。
2024-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical analysis of the inverse Edelstein effect at the LaAlO$_3$ / SrTiO$_3$ interface with an effective tight-binding model: Important role of the second $d_{xy}$ subband
在SrTiO $_3$和其它材料之间的界面处形成的二维电子气已经引起了很多关注，因为最近已经在这些界面处观察到极其有效的自旋-电荷电流转换。这是由于它们具有复杂的量子化多轨道结构和拓扑特征。然而，很少有报道定量比较实验和理论计算在这些接口之间的转换效率值。在这项研究中，我们从理论上解释了实验的自旋-电荷电流转换效率的温度依赖性使用8 × 8有效的紧束缚模型考虑第二$d_{xy}$子带，揭示了多能带结构的量子化的重要作用。
2021-11-29 cond-mat.mtrl-sci
One Analytical Approach of Rashba-Edelstein Magnetoresistance in 2D Materials
针对绝缘铁磁体与二维材料异质结构，提出解析研究 REMR 的方法，可高效分析正、逆 Rashba-Edelstein 效应。
2022-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Inverse Rashba-Edelstein THz emission modulation induced by ferroelectricity in CoFeB/PtSe2/MoSe2//LiNbO3 systems
本研究在双畴LiNbO3衬底上制备了CoFeB/PtSe2/MoSe2异质结构，通过铁电极化方向实现了对THz发射的显著调制，揭示了基于逆Rashba-Edelstein效应的低能耗场效应自旋轨道架构在新型THz技术中的潜力。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Light-Induced Static Magnetization: Nonlinear Edelstein Effect
我们从理论上和计算上证明了静态磁化可以通过非线性Edelstein效应（NLEE）在光照下产生。NLEE适用于线偏振光和圆偏振光下的半导体，并且不受空间反演或时间反演对称性的约束。值得注意的是，在线性偏振光下可以在非磁性材料中诱导磁化。从头计算，我们揭示了几个突出的特点，NLEE。我们发现，轨道的贡献可以显着大于自旋的贡献。以及具有各种排序的磁化，包括反铁磁、铁磁等，都可以用NLEE实现，这可以促进许多应用，例如揭示隐藏的物理效应，创建空间变化的磁化，或操纵反铁磁材料的磁化。讨论了NLEE与其他磁光效应的关系，包括逆法拉第效应和逆Cotton-Mouton效应。
2021-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Spin-group theory on Edelstein effect and spin-orbit torque in Collinear Ferromagnets
School of Physics and Wuhan National High Magnetic Field Center, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院与武汉国家强磁场中心）
本文建立共线铁磁体中Edelstein效应与自旋轨道转矩的自旋群对称性理论，推导转矩形式并揭示SOC作用，其预测与第一性原理计算高度吻合，为相关现象提供统一对称框架。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Interface controlled Berry phase and anisotropic spin-charge conversion in altermagnet-topological insulator bilayers
通过界面自旋翻转隧道效应调控 d 波交替磁体-拓扑绝缘体双层，实现各向异性自旋-电荷转换及拓扑相变。
2025-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-momentum locking and ultrafast spin-charge conversion in ultrathin epitaxial Bi$_{1-x}$Sb$_x$ topological insulator
三维拓扑绝缘体表面态的螺旋性在自旋电子学中引起了极大的关注，这是由于自旋-动量锁定，其中载流子的自旋垂直于它们的动量。这种性质可以提供一种有效的方法，通过Rashba-Edelstein效应将电荷电流转换为自旋电流，反之亦然。然而，这些表面状态的自旋-电荷转换的实验签名是非常困难的解开从体状态的贡献。在这里，我们结合自旋和角度分辨的光电子能谱，时间分辨的太赫兹发射光谱，以明确地表明，自旋电荷转换产生的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$薄膜的表面状态，下降到几个纳米的限制效应出现。我们关联这个大的转换效率，通常在重金属的体自旋霍尔效应的水平，复杂的费米表面从逆Rashba-Edelstein响应的理论计算获得。我们证明了这一点，薄膜厚度下降到几个纳米，在外延Bi $_{1-x}$ Sb $_x$薄膜的表面状态鲁棒性和相当大的转换效率带来了新的前景，超低功率磁随机存取存储器和宽带太赫兹产生。
2023-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct visualization of Rashba-split bands and spin/orbital-charge interconversion at KTaO$_3$ interfaces
Rashba接口已经成为通过直接和逆Edelstein效应进行自旋-电荷相互转换的有前途的平台。值得注意的是，基于氧化物的二维电子气（2DEG）显示出大的和栅极可调的转换效率，如通过传输测量所确定的。然而，氧化物2DEG中的Rashba分裂带的直接可视化是缺乏的，这阻碍了对其丰富的自旋轨道物理的深入理解。在这里，我们调查KTaO $_3$-2DEG和证据的Rashba分裂带使用角分辨光电子能谱。拟合的紧束缚哈密顿量的频带，我们提取的有效Rashba系数，并带来洞察复杂的多轨道性质的能带结构。我们的计算揭示了非常规的自旋和轨道纹理，表现出补偿效应，从强烈依赖于面内各向异性的准简并带对。我们计算了带分辨自旋和轨道Edelstein效应，并预测互转换效率超过其他氧化物2DEG的互转换效率。最后，我们提出了Rashba系统的设计规则，以优化自旋-电荷互转换性能。
2022-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning spin-charge interconversion with quantum confinement in ultrathin Bi/Ge(111) films
自旋-电荷互变（SCI）现象在自旋电子学领域引起了越来越多的兴趣，作为检测自旋电流或操纵铁磁体磁化强度的手段。利用这些资产的关键因素是巨大的转换效率，可扩展到纳米尺度以及与光电和自旋电子器件的集成性。在这里，我们表明，当外延生长的锗（111）衬底上的纳米Bi膜，量子尺寸效应出现在纳米Bi岛大幅提高SCI效率，即使在室温下。使用X射线衍射（XRD），扫描隧道显微镜（STM）和自旋和角度分辨光电发射（S-ARPES），我们得到了一个清晰的图片的薄膜形态，晶体学和电子结构。然后，我们利用Rashba-Edelstein效应（REE）和逆Rashba-Edelstein效应（IREE）直接量化的SCI效率使用光学和电自旋注入。
2018-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Spin current leakage and Onsager reciprocity in interfacial spin-charge interconversion
针对磁性双层膜中自旋-电荷转换效率的矛盾实验结果，提出同时包含界面Rashba-Edelstein效应和体自旋霍尔效应的唯象理论，发现自旋电流泄漏导致转换过程非对称，并指出自旋泵浦比自旋轨道力矩更可靠提取界面Rashba参数。
2024-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin texture driven spintronic enhancement at the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface
最近的实验表明，过渡金属氧化物异质结构，如SrTiO $_3$基界面，表现出大的，栅极可调，自旋电子响应。我们的理论研究展示了关键因素控制的转换幅度，测量的逆Edelstein和自旋霍尔效应，以及它们的演变相对于静电掺杂。反应的起源可以与自旋轨道纹理联系起来。这些干在界面处的反转对称性的破坏产生了一种不寻常的形式的界面自旋轨道耦合，提供了一个大的原子自旋轨道贡献是存在的。这些观测量的振幅和变化是这些材料的多轨道子带结构的直接后果，具有避免和拓扑交叉。带间贡献的系数导致增强的响应和非单调的演变与掺杂。我们强调这些影响，使用分析方法和低能量建模。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Giant Charge-to-Spin Conversion at SrTiO3/LaAlO3 Oxide Interface
在SrTiO 3（STO）和LaAlO 3（LAO）绝缘层之间的界面处形成的二维电子气（2DEG）被认为具有强的Rashba自旋轨道耦合。迄今为止，报道了2DEG层中的逆Edelstein效应（即自旋-电荷转换）。然而，电荷到自旋转换的直接效果，自旋电子器件在电流诱导自旋轨道力矩计划的一个重要组成部分，尚未得到证明。在这里，我们表明，第一次，一个高效的自旋产生的效率为6.3的STO/LAO/CoFeB结构在室温下通过使用自旋扭矩铁磁共振。此外，我们认为在高温范围内通过LAO层的自旋传输归因于通过LAO带隙中的局域态的非弹性隧穿。我们的研究结果可能会导致潜在的应用在氧化物绝缘体为基础的自旋电子器件。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phenomenological spin transport theory driven by anomalous Nernst effect
近年来，人们从材料研究和结构改进等方面对铁磁金属中的反常能斯特效应进行了研究。在这里，我们发展了一个理论的自旋输运驱动的反常能斯特效应在扩散铁磁/铁磁多层膜。从自旋相关电流的唯象公式出发，导出了反常能斯特效应产生的电压和自旋力矩的理论公式。对于当前可用的实验参数值，通过逆自旋霍尔效应从自旋电流产生的电压的大小为$0.1$ $μ$ V的量级。切换磁化所需的温度梯度远大于典型的实验值。本文还讨论了塞贝克效应和横自旋塞贝克效应的贡献的分离问题。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse Spin Hall effect in ferromagnetic nanomagnet. Dependencies on magnetic field, current and current polarity
铁磁纳米磁体中测得的霍尔角显示出对外部磁场的实质性非线性依赖性，这不能通过所采用的普通和异常（AHE）霍尔效应的机制来解释，这意味着对外部磁场的线性加常数依赖性。我们认为，有一个额外的非线性贡献的逆自旋霍尔效应（ISHE）。ISHE在铁磁体中的重要贡献得到了实验与ISHE唯象理论的完全一致的支持。我们观察到AHE和ISHE对电流的不同依赖性，表明它们不同的热依赖性。我们还观察到霍尔角的电流极性的依赖性，这是由于自旋霍尔效应。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface-state mediated spin-to-charge conversion in Sb films via bilateral spin current injection
本研究在Co/Sb/Py三层结构中通过双边自旋注入研究了自旋-电荷转换，发现Sb层中由表面态驱动的机制与逆Rashba-Edelstein效应相似。
2023-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic interface engineering of spin-charge conversion in RuO$_2$
School of Physics Science and Engineering, Tongji University（同济大学物理科学与工程学院）；Interdisciplinary Center for Theoretical Physics and Information Sciences, Fudan University（复旦大学理论物理与信息科学交叉中心）；Anhui Provincial Key Laboratory of Magnetic Functional Materials and Devices, School of Materials Science and Engineering, Anhui University（安徽大学材料科学与工程学院磁性功能材料与器件安徽省重点实验室）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）
通过铁磁界面工程调控RuO₂中自旋-电荷转换，揭示界面反向拉斯特-埃德尔斯坦效应与体反向自旋霍尔效应的差异，为低损耗自旋电子器件提供新途径。
2025-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Oxide spin-orbitronics: spin-charge interconversion and topological spin textures
量子氧化物材料具有源于晶格、电荷、自旋和轨道自由度之间的相互作用的广泛性质，其中电子相关性通常起重要作用。从历史上看，自旋轨道耦合很少是氧化物的主要能量尺度。然而，它最近走到了最前沿，释放出各种与真实和倒易空间拓扑结构有关的奇异现象，这些现象可能会被自旋电子学所利用。本文综述了氧化物自旋-轨道电子学这一新领域的最新进展，重点介绍了自旋霍尔效应和Edelstein效应引起的自旋-电荷相互转换，以及自旋拓扑织构（如Skyrmions）的产生和观测。我们强调控制自旋轨道驱动的铁电效应，并给出了该领域的前景。
2021-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric effect in band insulator-ferromagnet heterostructures
我们从理论上研究了一般带绝缘体和铁磁体的异质结构中的磁电效应。与金属中的动力学磁电效应（称为Edelstein效应或逆自旋电流效应）相反，我们的机制依赖于价带和导带之间的虚拟带间跃迁，因此不受无序或杂质散射的影响。通过线性响应理论计算电场诱导磁化强度，我们发现，磁电效应显示没有特定的参数选择。磁电效应通过改变铁磁体中的磁矩的方向而定性地变化：对于面外磁矩，响应是对角的，而对于面内磁矩，响应是非对角的。我们还发现，在光学频率，磁电信号可以大大增强通过带间共振激发。最后，我们估计的混合卤化物钙钛矿半导体的带绝缘体的例子的磁电效应的大小，并与其他磁电材料进行比较。我们强调，我们的机制是相当普遍和广泛预期的，只需要Rashba自旋轨道耦合和交换耦合。我们的研究结果为自旋电子器件中磁矩的无焦耳热电操纵提供了一种很有前途的方法。
2019-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-to-charge conversion at KTaO3(111) interfaces
本文展示了KTaO3(111)二维电子系统中的自旋-电荷转换（逆Rashba-Edelstein效应），揭示了其对面内磁场的非平庸角度依赖性，为利用该效应研究界面电子结构与自旋纹理提供了新工具。
2025-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin-charge interconversion in KTaO$_3$ two-dimensional electron gases
氧化物界面表现出广泛的物理效应源于破缺反转对称性。特别地，当时间反演对称性也被破坏时，它们可以显示非互易现象，例如，通过施加磁场。例子包括允许自旋电流和电荷电流之间相互转换的直接和逆Edelstein效应（DEE，IEE）。在基于钙钛矿SrTiO $_3$（STO）的界面中研究了DEE和IEE，尽管在单独的研究中集中于一个或另一个。这些效果的演示仍然大多难以捉摸的其他氧化物界面系统，尽管他们在过去的十年中蓬勃发展。在这里，我们报告的DEE和IEE在一个新的界面二维电子气（2DEG）的钙钛矿氧化物KTaO $_3$的基础上观察。我们通过简单的Al金属沉积到KTaO $_3$单晶上产生2DEG，通过角分辨光电子能谱和磁输运对其进行表征，并通过单向磁电阻和自旋泵浦实验证明DEE和IEE。我们比较的自旋-电荷相互转换效率与基于STO的接口，将其与2DEG电子结构，并给出了实施的KTaO $_3$ 2DEG自旋轨道电子器件的前景。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional charge-spin conversion in Weyl-semimetal WTe2
拓扑量子材料的一个突出特点是在电子能带结构中具有新颖的自旋拓扑结构，具有很高的电荷-自旋转换效率。在这里，我们报告了电荷电流诱导的自旋极化在II型外尔半金属候选WTe 2和有效的自旋注入和检测在石墨烯通道高达室温。与传统的自旋霍尔和Rashba-Edelstein效应相反，我们的测量表明WTe 2中的非常规电荷-自旋转换，这主要是由系统的晶体对称性所禁止的。这种大的自旋极化在WTe 2中是可能的，这是由于降低的晶体对称性与其大的自旋Berry曲率、与费米态的新颖自旋织构的自旋轨道相互作用相结合。我们展示了一个强大的和实用的方法，用于电创建和检测这样的自旋极化使用电荷到自旋转换及其逆现象，并利用它在石墨烯通道中的有效自旋注入和检测到室温。这些发现为利用拓扑Weyl材料作为全电范德华自旋电子电路中的非磁性自旋源以及低功率和高性能非易失性自旋电子技术提供了机会。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Broad-band THz emission by Spin-to-Charge Conversion in Topological Material -- Ferromagnet Heterostructures
本文利用时域太赫兹发射光谱研究拓扑绝缘体与外尔半金属-铁磁异质结中的自旋-电荷转换，揭示界面质量与组分对效率的关键影响，并证明其可实现高达8 THz的宽带太赫兹发射。
2025-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Large spin-to-charge conversion at room temperature in extended epitaxial Sb2Te3 topological insulator chemically grown on Silicon
磁性材料和拓扑绝缘体（TI）之间的界面处的自旋-电荷相互转换现象在为未来信息和通信技术开发快速和超低功率器件的研究努力中吸引了巨大的兴趣。本文报道了在4英寸Si（111）衬底上用金属有机化学气相沉积法生长的Sb_2Te_3薄膜，在Au/Co/Au/Sb_2Te_3/Si（111）异质结中获得了很高的自旋-电荷转换效率。通过室温自旋抽运铁磁共振，我们测量到了最大为0.75nm的反Edelstein效应长度λIEE，这是三维硫系TI异质结构的最大值。我们的研究结果开辟了使用化学方法在大面积Si衬底上生产TI的道路，其特征在于高性能的自旋-电荷转换，从而标志着未来技术转移的里程碑。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dirac-Surface-State-Dominated Spin to Charge Current Conversion in the Topological Insulator $(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$ Films at Room Temperature
我们报道了室温下本征拓扑绝缘体（TI）$(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$薄膜中自旋-电荷电流的转换。在坡莫合金（Py）薄层中通过两种不同的过程产生自旋电流，自旋泵（SPE）和自旋塞贝克效应（SSE）。在第一种方法中，我们使用微波驱动的铁磁共振的Py膜，以产生一个SPE的自旋电流注入到TI $(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$层与Py直接接触。在第二种情况下，我们使用SSE在Py中的纵向配置，而不受Py和$(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$层之间的薄NiO层的能斯特效应的污染。自旋-电荷电流转换归因于由于Rashba场导致的电子费米轮廓中的自旋-动量锁定所产生的逆Edelstein效应（IEE）。这两种技术的测量产生非常相似的IEE参数值，这是大于在以前的研究中的值拓扑绝缘体。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Phono-magnetic analogs to opto-magnetic effects
磁光效应和光磁效应描述了光与磁介质的相互作用。最突出的例子是法拉第效应和科顿-莫顿效应，它们改变了光通过介质的传输，以及逆法拉第效应和逆科顿-莫顿效应，它们为材料中的自旋产生有效的磁场。在这里，我们介绍了类似的磁声和声磁效应的现象学，其中振动量子取代了光量子。我们表明，使用组合的第一性原理计算和唯象建模，有效的磁场施加的声子类似物的反法拉第和反棉花-木桐效应的反铁磁氧化镍的自旋产生的幅度相当，并可能大于那些光磁原件。
2020-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Ultra-fast spin dynamics: the effect of colored noise
最近的实验结果已经将磁化动力学的极限推到了皮秒和飞秒的时间尺度。这种超快的自旋动力学发生在强而快速变化的磁场和高温的极端条件下。这种情况需要新的磁化动力学的描述，即使在原子朗道-Lifshitz-吉尔伯特方程的唯象水平上，考虑到电子系统的相关时间可以是反特征自旋频率的顺序。在这种情况下，我们介绍了基于Landau-Lifshitz-Miyasaki-Seki方程的自旋动力学的唯象正确的方法。研究了噪声关联时间对纵向和横向磁化弛豫的影响。我们还展示了噪声相关时间对不同材料在激光诱导动力学过程中的退磁速率的影响。
2008-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Interfacial spintronic THz emission
本文利用飞秒激光激发自旋电子学异质结构产生太赫兹辐射，定量研究铁磁/重金属界面的自旋-电荷转换，并在NiFe/Ru界面实现约为Pt强度27%的界面转换效率，证明界面工程对超快自旋电子学器件的重要性。
2023-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
