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
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
Charge-to-Spin Conversion by the Rashba-Edelstein Effect in 2D van der Waals Heterostructures up to Room Temperature
过渡金属二硫属化物（TMD）与石墨烯的接近性在石墨烯中压印了丰富的自旋织构，并通过诱导自旋轨道耦合（SOC）来补充其高质量的电荷/自旋输运。Rashba和valley-Zeeman SOC是Rashba-Edelstein效应（REE）和自旋霍尔效应（SHE）等电荷-自旋转换机制的起源。在这项工作中，我们实验证明了第一次电荷到自旋转换由于稀土元素在单层WS 2-石墨烯范德华异质结构。我们测量了室温下的电流诱导自旋极化，并通过门电场对其进行控制。我们的稀土元素和逆效应（IREE）的观察是伴随着SHE，我们区分斜磁场下的自旋旋进分辨。这些测量也允许量化的效率的电荷到自旋转换的两个效果。这些发现清楚地表明石墨烯中诱导的Rashba和valley-Zeeman SOC导致在不使用铁磁电极的情况下产生自旋累积和自旋电流。这些实现对于自旋电子学应用具有相当大的意义，为二维材料中的全电自旋产生和操纵提供了可访问的路线。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall 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
Unraveling the Spin-to-Charge Current Conversion Mechanism and Charge Transfer Dynamics at Interface of Graphene/WS$_2$ Heterostructures at Room Temperature
该研究通过实验和DFT计算揭示了石墨烯/WS$_2$异质结构中自旋-电荷转换（源于逆Rashba-Edelstein效应）和电荷转移的高效性，为自旋电子器件优化提供指导。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Effect in Bilayer Graphene Combined with an Insulator up to Room Temperature
石墨烯中的自旋-轨道耦合可以通过化学官能化、吸附原子装饰或与范德华材料接近来增强。由于预期这种增强会引起相当大的自旋霍尔效应，这是一种与技术相关的自旋-电荷电流转换现象，因此引起了广泛的研究兴趣。然而，它仅在石墨烯/过渡金属二硫属化物范德华异质结构中测量，具有有限的可扩展性。在这里，我们实验证明自旋霍尔效应的双层石墨烯结合的绝缘体，蒸发的氧化铋层到室温。测量的自旋霍尔效应很可能是由外在机制引起的。具有较大的自旋-电荷转换效率，可扩展性和易于集成到电子器件，我们展示了一种有前途的材料异质结构，适用于基于自旋的器件应用。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Room temperature spin Hall effect in graphene/MoS$_2$ van der Waals heterostructures
石墨烯是一种用于长距离自旋传输的优秀材料，但几乎不允许自旋操纵。过渡金属二硫属化物通过邻近效应将其强的自旋-轨道耦合压印到石墨烯中，并且已经预测可以实现由于自旋霍尔和Rashba-Edelstein效应而引起的有效的自旋-电荷转换。在这里，通过将霍尔探针与铁磁电极相结合，我们明确地实验证明了由MoS $_2$邻近诱导的石墨烯中的自旋霍尔效应，并且对于高达室温的不同温度。自旋输运和自旋霍尔效应发生在相同材料的不同部分中的事实引起了迄今为止未报道的自旋-充电电压输出的效率。值得注意的是，对于一个单一的石墨烯/MoS $_2$异质结构为基础的设备，我们证明了一个叠加的自旋-电荷电流转换，可以无可争议地与邻近诱导的Rashba-Edelstein效应在石墨烯或自旋霍尔效应在MoS $_2$。通过比较我们的结果与理论计算，后一种情况被发现是最合理的。我们的研究结果为二维材料中自旋信息传输和自旋-电荷转换的结合铺平了道路，为未来各种自旋电子学应用开辟了令人兴奋的机会。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall
High intrinsic $ZT$ in InP$_3$ monolayer at room temperature
具有在室温下大于2.0的品质因数$ZT$的二维热电材料在能量转换中将是高度期望的，因为效率与常规能量转换技术竞争。在这里，我们建议，三磷化铟（InP $_3$）单层提供了一个非凡的$ZT$ 2.2在300 K通过使用量子计算内的弹道热输运区域。发现了一个非常低的各向同性声子热导率，这是由于平坦的晶格振动模式。这种低导热性是令人印象深刻的高$ZT$的主要原因。此外，即使在晶格上施加1%的机械延伸，也可以保持大于1.5的大的$ZT$。这些结果表明，InP $_3$单层是一个有前途的候选低维热电应用。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall 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
Gate-tunable Spin-Galvanic Effect in Graphene Topological insulator van der Waals Heterostructures at Room Temperature
物质拓扑态中独特的电子自旋织构对于新兴的自旋轨道驱动存储器和逻辑技术是有希望的。然而，有几个挑战与增强其性能，电栅极可调谐性，从平凡的体状态的干扰，和异质结构接口。我们通过将二维石墨烯与三维拓扑绝缘体（TI）集成在范德华异质结构中来解决这些挑战，以利用其显着的自旋电子学特性和工程师邻近诱导的自旋电荷转换现象。在这些异质结中，我们实验证明了在室温下的栅极可调自旋电流效应（SGE），允许有效地转换成横向电荷电流的非平衡自旋极化。通过自旋开关、自旋进动和磁化旋转实验对各种器件几何结构中的SGE进行系统测量，建立了Gr-TI异质结构中自旋-电荷转换的鲁棒性。重要的是，使用栅极电压，我们揭示了一个强大的电场可调性的幅度和符号的自旋电流信号。这些发现为利用TI和石墨烯异质结构实现全电和栅极可调自旋轨道技术提供了一条有效的途径，可以提高自旋电子电路的性能并降低功耗。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable room-temperature spin galvanic and spin Hall effects in van der Waals heterostructures
自旋-轨道耦合是一种强有力的工具，可以通过自旋矩现象来实现电荷流和自旋流的相互转换，并控制磁性材料的磁化强度。然而，尽管现有的散装材料的多样性和最近出现的界面和低维效应，在室温下的相互转化的控制仍然是难以捉摸的。在这里，我们明确地证明了强烈增强的室温自旋电荷（STC）转换在石墨烯驱动的半导体过渡金属二硫属化物（WS 2）的接近。通过在适当设计的霍尔棒中进行自旋进动实验，我们分离了自旋霍尔效应和自旋电流效应的贡献。值得注意的是，它们相应的转换效率可以通过静电门控在幅度和符号上进行调整，在电荷中性点附近达到峰值，其幅度与迄今为止报道的最大效率相当。这种前所未有的电场可调谐性为无磁性材料的自旋生成和超紧凑磁存储器技术提供了新的构建块。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Improved quantum sensing with a single solid-state spin via spin-to-charge conversion
在室温下有效地光学读出单个固态电子自旋是纳米量子传感的关键挑战。在这里，我们应用自旋-电荷转换技术，以提高在室温下的金刚石中的一个单一的氮空位（NV）色心的光学自旋状态读出，在NV自旋相干时间没有退化。我们证明了一个数量级的改善，每次拍摄的自旋读出噪声和约五个因素的改善，在AC磁力灵敏度，相比，传统的NV自旋状态的光学读出方法。这种改进在广泛适用的块状金刚石系统中实现。我们表明，选择成功的电荷状态初始化导致可能进一步提高灵敏度。该技术非常适合于涉及低占空比脉冲信号的感测应用，在生物磁测量中，长的死区时间需要优化每次拍摄的灵敏度。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient spin-to-charge interconversion in Weyl semimetal TaP at room temperature
在本文中，我们提出了自旋到电荷电流转换的性质在Weyl半金属TaP的逆Rashba-Edelstein效应（IREE）的集成这种量子材料与铁磁金属坡莫合金$(Py=Ni_{81}Fe_{19})$。在室温下，通过微波驱动的铁磁共振的自旋泵浦效应（SPE）在Py层中产生自旋电流，并通过沿TaP晶体的直流电压来检测自旋电流。我们观察到一个场对称的电压信号，没有污染的不对称线由于自旋整流效应的研究中观察到的金属铁磁体。所观察到的电压是由于自旋-电荷电流转换的基础上的IREE，通过自旋-轨道耦合诱导的体积能带结构的Weyl半金属固有的。测得的IREE系数$λ_{IREE}=(0.30 \pm{0.01})$ nm比石墨烯大两个数量级，并且与某些金属界面和几种拓扑绝缘体报告的值相当或更大。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall
Large and Robust Charge-to-Spin Conversion in Sputtered Conductive WTex with Disorder
具有大自旋轨道耦合和对无序诱导对称性破缺免疫的拓扑材料在有效地将电荷转换为自旋方面显示出巨大的前景。在这里，我们报告，远程无序溅射WTex薄膜表现出局部的化学和结构秩序的Weyl半金属WTe 2和导电行为，是符合半金属Weyl费米子。我们发现大的电荷到自旋的转换性能和导电性在热退火溅射WTex薄膜中的结晶WTe 2薄片中的那些相媲美。此外，退火后的WTex/Mo/CoFeB异质结构的单向自旋霍尔磁电阻强度比室温下报道的典型SOT层/铁磁异质结构的大5 ~ 20倍。我们进一步证明了室温阻尼类SOI驱动的磁化翻转的面内磁化CoFeB。这些大的电荷到自旋的转换特性，是强大的存在下的长程无序和热退火铺平了道路，为工业应用的一类新的溅射半金属。
2021-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Studies of \b{eta}-Ga2O3 Nanomembrane Field-Effect Transistors on a Sapphire Substrate
自热效应是大功率半导体器件的一个严重问题，它降低了电子迁移率和饱和速度，也影响了器件的可靠性。应用超快高分辨率热反射成像技术，观察到新型顶栅\b{eta} -Ga 2 O 3绝缘体场效应晶体管的直接自加热效应和表面温升现象。在这里，我们证明，通过利用更高的热导率的蓝宝石衬底，而不是SiO2/Si衬底，温度上升到室温以上的绝缘体场效应晶体管上的\b{eta} -Ga 2 O 3可以减少3倍，从而显着降低自热效应。热反射特性和模拟结果表明，蓝宝石衬底的热阻小于SiO2/Si衬底的1/3。因此，在蓝宝石衬底上实现了535 mA/mm的最大漏极电流密度，由于减少了自加热，该漏极电流密度比SiO2/Si衬底上的漏极电流密度高70%。将\b{eta} -Ga 2 O 3沟道集成在高导热率衬底上为解决\b{eta} -Ga 2 O 3的低导热率问题开辟了一条新途径。
2017-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
Charge-spin conversion signal in WTe2 van der Waals hybrid devices with a geometrical design
在拓扑半金属中通过电荷-自旋转换有效地产生和控制自旋极化对于未来的自旋电子学和量子技术是期望的。在这里，我们报告了在具有几何设计的Weyl半金属候选WTe 2混合石墨烯器件中测量的电荷-自旋转换（CSC）信号。值得注意的是，石墨烯自旋阀通道上的WTe 2的几何角度产生对对称和反对称CSC信号分量的贡献。在不同的栅极电压和铁磁体磁化强度下的CSC信号的自旋进动测量显示了室温下WTe 2中CSC的鲁棒性。这些结果对异质结器件的设计和二维自旋电子学电路的结构设计具有一定的指导意义。
2020-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spatiotemporally Controlled Room Temperature Exciton Transport under Dynamic Pressure
二维过渡金属二硫属化合物（TMD）具有很大的激子结合能和对机械力的强带隙敏感性，为研究室温下应变相关激子输运提供了一个有吸引力的平台。在这里，我们使用瑞利型表面声波（SAW）演示受控和定向激子输运弱耦合制度在室温下。我们使用光生载流子筛选面内压电场来研究I型带隙调制下的输运，并测量了600 m/s的最大激子漂移速度。此外，我们展示了精确的操纵激子通量通过控制输入RF激发和激子光生之间的相对相位。结果提供了重要的洞察动态应变波和室温激子之间的弱耦合制度的二维半导体系统，铺平了道路，激发激子器件在数据通信和处理，传感和能量转换的应用。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of room temperature intrinsic nonlinear thermoelectric effects in low-dimensional semimetals
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所）
研究低维半金属中室温本征非线性热电效应，利用梯度反转技术谐波检测，在$T_\mathrm{d}$-WTe$_2$和TaIrTe$_4$中实现，解析二阶热电张量分量，证明相关贡献支配响应，为探索高阶热到电荷电流转换提供平台。
2026-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci 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
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
Charge to Spin Conversion in van der Waals Metal NbSe2
具有大电荷电流诱导自旋极化的量子材料是下一代全电自旋电子学的重要研究方向。范德华金属具有高自旋轨道耦合和新颖的自旋织构，是一种高效的电荷-自旋转换过程。在这里，我们证明了在室温下的NbSe 2的自旋极化的电生成。为了探测NbSe 2中的电流诱导自旋极化，我们使用了基于石墨烯的非局域自旋阀器件，其中NbSe 2中的自旋极化使用非局域自旋开关和Hanle自旋进动测量被有效地注入和检测。在NbSe 2的超导转变温度Tc ~ 7 K以下的较低温度下，观察到NbSe 2的电荷-自旋转换率显著提高。然而，电荷-自旋转换信号只能在超导临界电流以上的较高偏置电流下观察到，这将信号的观察仅限于NbSe 2的非超导状态。系统的测量提供了可能的起源的自旋极化主要是由于自旋霍尔效应或Rashba-Edelstein效应在NbSe 2，考虑不同的对称性允许的电荷-自旋转换过程。
2022-05-17 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
Observation of Inverse Edelstein Effect in Rashba-Split 2DEG between SrTiO3 and LaAlO3 at Room Temperature
Rashba物理在自旋轨道电子学领域得到了深入的研究，目的是寻找新的物理性质和FM磁化开关的技术应用。在这里，我们报告的观察逆Edelstein效应的Rashba分裂2DEG之间的两个绝缘氧化物SrTiO 3和LaAlO3的LaAlO3层厚度从3到40个单位电池（UC）的室温。我们进一步证明，自旋电压可以显着操纵的电场效应之间的SrTiO 3和3 UC LaAlO 3的2DEG。这些结果表明，在复合氧化物界面处的Rashba分裂2DEG可以用于室温有效的电荷和自旋转换，用于自旋电流的产生和检测。
2017-01-21 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
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
Pure circular polarization electroluminescence at room temperature with spin-polarized light-emitting diodes
本文报道了GaAs基自旋偏振光发光二极管（spin-LED）在室温下的电致发光（EL）。器械运行期间不使用外部磁场。在测试的自旋LED中有两个小方案：首先，条形激光器状结构，其有助于增强自旋注入器Fe板下方的裂开侧壁处的EL光，其次，晶体AlOx自旋隧道势垒，其确保电稳定的器件操作。在低电流密度（J）区域，CP的纯度非常低，而当J = 100 A/cm 2时，CP的纯度急剧增加并接近纯CP。在那里，根据自旋注入器的磁化方向，右手或左手CP分量被显著抑制。自旋相关的重吸收，自旋诱导双折射和光学自旋轴转换的建议，以解释所观察到的实验结果。
2016-11-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room temperature magnetization switching in topological insulator-ferromagnet heterostructures by spin-orbit torques
具有自旋动量锁定拓扑表面态的拓扑绝缘体（TI）在TI/铁磁体系统中表现出巨大的自旋轨道矩（SOT）。到目前为止，TI SOT驱动的磁化开关仅在1.9 K的Cr掺杂TI中报道。在这里，我们直接显示了巨大的SOT驱动的磁化翻转Bi 2Se 3/NiFe异质结在室温下捕获使用磁光克尔效应显微镜。我们确定了一个大的电荷自旋转换效率为~1-1.75的薄TI膜，其中TSS是占主导地位的。此外，我们发现磁化翻转所需的电流密度非常低，约为6x10^5 A cm-2，比重金属小一到两个数量级。我们的示范室温磁化开关的传统的3D铁磁体使用Bi 2Se 3可能会导致潜在的创新TI为基础的自旋电子应用。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrometry by optical charge conversion of deep defects in 4H-SiC
在各种基质材料，如金刚石和碳化硅（SiC）中的光学活性点缺陷，已显示出作为磁场、电场、应变和温度的局部传感器的重要前景。电流感测技术利用这些缺陷内的自旋状态的弛豫时间和相干时间。在这里，我们表明，缺陷的电荷状态也可以用于感测环境，特别是高频（MHz-GHz）电场，补充建立自旋为基础的技术。这通过缺陷在其光致发光和暗电荷状态之间的光电荷转换来实现，其中转换速率取决于电场（能量密度）。该技术提供了一种全光学高频静电计，其在4 H-SiC中测试双空位和硅空位的集合，从低温到室温，并且具有~41（V/cm）**2 / $\sqrt{Hz}$的测量灵敏度。最后，由于SiC的压电特性，我们获得了机械谐振器中的表面声波模式的空间3D地图。
2018-03-15 cond-mat.mes-hall physics.ins-det 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
Nonlinear Seebeck effect in Ni$_{81}$Fe$_{19}$|Pt at room temperature
本文在室温 NiFe|Pt 双层膜中观测到非线性塞贝克效应，发现其电压正比于温度梯度平方并具有独特长度标度律，并提出自旋流调制塞贝克系数的唯象模型成功解释实验现象。
2025-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Efficient Charge-Spin Conversion and Magnetization Switching though Rashba Effect at Topological Insulator/Ag Interface
利用自旋矩铁磁共振技术在三维拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3和Ag双层膜中观察到了有效的电荷-自旋转换. Bi 2Se 3/Ag/CoFeB异质结构中的自旋轨道扭矩比随着Ag厚度增加到约2nm而显示出显著增强，并且对于5 nm的Ag达到0.5的值，其在室温下比Bi 2Se 3/CoFeB的自旋轨道扭矩比高约3倍。结果表明，Bi 2Se 3/Ag的界面效应超过了Bi 2Se 3层的拓扑表面态（TSS），并在Bi 2Se 3/Ag/CoFeB系统的电荷-自旋转换中起主导作用.基于第一性原理计算，我们将我们的观察归因于大的Rashba分裂带包裹TSS带，并具有相同的净自旋极化方向的TSS的Bi 2 Se 3。随后，我们第一次证明了在5.8 × 10^5 A/cm 2的低电流密度下Bi 2Se 3/Ag/Py中的Rashba诱导磁化翻转。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Self-induced inverse spin Hall effect in permalloy at room temperature
逆自旋霍尔效应（ISHE）是自旋轨道相互作用（SOI）导致的自旋电流向电荷电流的转变。在铁磁材料（FM）中，已知SOI有助于反常霍尔效应（AHE）、各向异性磁阻（AMR）和其它自旋相关输运现象。然而，在自旋电子器件的ISHE研究中，FM中的SOI一直被忽略，FM中的“自诱导ISHE”的可能性至今尚未被探索。在本文中，我们演示了FM中ISHE的实验验证。我们发现，自旋泵浦在坡莫合金（Py）薄膜中诱导的自旋电流在薄膜中产生横向电动势（EMF），这是自旋电流与SOI耦合的结果。对照实验排除了自旋整流效应和反常能斯特效应是产生电动势的原因。
2014-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-Tunable Reversible Rashba-Edelstein Effect in a Few-Layer Graphene/2H-TaS2 Heterostructure at Room Temperature
我们报道了室温下在几层石墨烯/2 H-TaS 2异质结构中观察到的电流诱导自旋极化，即Rashba-Edelstein效应（REE），及其Onsager互易现象，即自旋电流效应（SGE）.自旋敏感的电测量揭示了完整的自旋极化反转所施加的栅极电压。所观察到的栅极可调电荷-自旋转换由2 H-TaS 2和石墨烯之间的理想功函数失配来解释，这允许强界面诱导的Bychkov-Rashba相互作用，自旋隙达到70 meV，同时保持光谱的狄拉克性质在电子和空穴扇区之间完好无损。非平衡自旋极化矢量的可逆发电和控制，以前没有观察到在一个超导材料，是优雅的表现出新兴的2D狄拉克费米子具有强大的自旋螺旋结构。我们的实验结果，支持第一性原理相对论电子结构和输运计算，展示了一条路线，设计低功耗的自旋逻辑电路的分层材料。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall
Room-temperature operation of a molecular spin photovoltaic device on a transparent substrate
在单个器件中实现多功能性以及自旋相关现象对于下一代自旋电子器件的发展具有极大的意义。这些挑战之一是将器件的光响应与其磁响应耦合在一起，以利用室温下的多功能操作。在这里，一个单层的p型分子自旋阀的多功能操作，其中该设备显示在室温下的透明玻璃基板上的光伏效应。所产生的光电压几乎是施加到器件的偏置的三倍，这有助于利用偏置和光调制器件的磁响应。观察到光和磁场的光电压调制与光强成线性关系。该器件在磁场下显示出功率转换效率的增加，具有利用磁场反转电流的能力，并且在某些条件下，它可以充当在待机模式下具有零功耗的自旋光电探测器。在室温下利用具有p型分子的单个器件中的光、偏置和磁场之间的相互作用开辟了一条通向完整的自旋光电池的更复杂和有效操作的道路。
2021-11-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Observation of Spin Hall Effect in Weyl Semimetal WTe2 at Room Temperature
拓扑Weyl半金属的发现为实现凝聚态物理中的一些特殊物理现象提供了可能。具体地说，这些具有强自旋轨道耦合、破缺反转对称性和新颖自旋织构的半金属被预测表现出大的自旋霍尔效应，可以有效地将电荷电流转换为自旋电流。本文报道了在室温下服从Onsager倒易关系的Weyl半金属WTe 2中直接观察到的大自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应。利用石墨烯的长自旋相干长度和异质结界面处的自旋传输特性，通过制作具有石墨烯的范德华异质结，实现了对WTe 2中自旋霍尔现象产生的纯自旋电流的探测.这些实验结果得到了从头计算的很好支持，表明WTe 2具有很高的电荷-自旋转换效率，这为自旋-轨道诱导现象在自旋电子存储器和逻辑电路结构中的应用铺平了道路。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Robust mode conversion in NV centers using exceptional points
我们发现，微波驱动的NV中心可以作为拓扑模式开关，利用一个特殊的简并称为例外点（EP）。通过调节驱动场的强度和频率，我们找到了一个EP-通过比较输入态和输出态的密度矩阵，我们发现在室温下量子关联降低了三个数量级，并讨论了改善这一结果的方法。这项工作将拓扑模式开关理论（最初是为纯态导出的）推广到混合态，因此，适用于一般的开放量子系统。我们的理论能够探索新的现象（例如，高阶EP在低维系统），并提出了一个关键的一步，将拓扑模式开关的量子信息应用。
2019-07-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
HBN-encapsulated, graphene-based room-temperature terahertz receivers with high speed and low noise
非致冷太赫兹光电探测器在0.5THz-10 THz范围内响应快、灵敏度高（噪声等效功率< $nWHz^{-1/2}$），在高分辨率光谱学（相对精度约为$10^{-11}$）、计量学、量子信息、安全、成像、光通信等领域有着广泛的应用。然而，目前的THz接收器不能提供灵敏度、速度、操作温度和频率范围之间所需的平衡。在这里，我们展示了一个未冷却的太赫兹PD相结合的低（~2000 $k_{B}μm^{-2}$）电子比热的高流动性（> 50000 $cm^{2}V^{-1}s^{-1}$）hBN封装的石墨烯与不对称的场增强产生的蝴蝶结天线谐振在3太赫兹。这产生了强大的光电转换，同时导致高灵敏度（NEP $\leq$ 160 $pWHz^{-1/2}$），快速响应时间（$\leq 3.3 ns$）和四个数量级的动态范围的组合，使我们的设备最快，宽带，低噪声，室温太赫兹PD日期。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Oligoyne molecular junctions for efficient room temperature thermoelectric power generation
在分子尺度上理解声子输运是开发高性能热电材料将废热转化为电能的基础。我们研究了不同长度的烷烃和低聚炔链中的声子和电子输运，发现由于低聚炔链的刚性较大，低聚炔链的声子热导率比相应烷烃的声子热导率低。低聚炔的热导率随长度的增加而单调下降，而烷烃的热导率则先随长度的增加而增加，然后减小。这种行为上的差异是由金电极的声子过滤引起的，当使用更高频率的德拜电极时，这种差异就消失了。因此，更好地传输高频声子模式的分子，与过滤高能声子的低德拜频率电极相结合，是抑制声子通过分子结传输的可行策略。低聚炔的低热导率，与它们的较高的热电势和较高的电导率相结合，导致产生ZT = 1.4的最大热电优值，这比烷烃高几个数量级。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Transport through anisotropic magnetic molecules with partially ferromagnetic leads: Spin-charge conversion and negative differential conductance
本文从理论上研究了各向异性磁性分子与一个铁磁体和一个双磁体弱耦合时的非弹性输运。我们发现，电流被抑制在很宽的电压范围内，由于自旋封锁。在这个系统中，自旋阻塞与分子自旋的连续自旋翻转相关，并且取决于各向异性能垒。这导致在库仑阻塞和自旋阻塞状态之间出现偏置电压窗口，其中电流大，并且在低温下出现负微分电导。值得注意的是，负微分电导也存在接近室温。自旋阻塞行为伴随着超泊松散粒噪声，如在量子点中。最后，我们表明，在一定的参数范围内，通过分子的初始准备在一定的自旋状态和无限的时间之间传输的电荷非常强烈地依赖于初始自旋状态。因此，该分子可以充当自旋-电荷转换器，这种效应可能用作分子自旋电子学的读出机制。
2006-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-to-charge-current conversion in altermagnetic candidate RuO$_2$ probed by terahertz emission spectroscopy
Charles University（查理大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Czech Academy of Science（捷克科学院）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Materials Science Institute of Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
通过太赫兹发射光谱研究RuO₂中自旋到电荷电流转换，分析各向异性太赫兹发射的竞争效应，发现主要贡献来自各向异性反自旋霍尔效应，测得平均自旋霍尔角为2.4×10⁻³。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心，也是二维材料的范德华（vdW）异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里，我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein（REE）效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯，在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应，由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统，从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点，这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会，以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
