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逆自旋霍爾效應 微波能量轉化為電能?
在實驗室中,研究人員證明了一種新效應——稱為逆自旋霍爾效應(Hall effect)——利用微波作為磁自旋的來源,將磁自旋流轉換成電流。這聽起來像是繞遠路走了,因為手機天線已經將微波轉化為電能了;然而,研究人員想證實的重點並不在於預覽某種應用,而是要證明逆自旋霍爾效應確實可被利用和控制,從而成為21世紀的工具。他們預測這種效應可在一般的電池、太陽能電池與行動裝置等應用派上用場。
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什麼是「量子自旋霍爾效應」?
在特定的量子阱中,在無外磁場的條件下(即保持時間反演對稱性的條件下),特定材料製成的絕緣體的表面會產生特殊的邊緣態,使得該絕緣體的邊緣可以導電,並且這種邊緣態電流的方向與電子的自旋方向完全相關,即量子自旋霍爾效應。
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電荷具有霍爾效應,你知道自旋也有霍爾效應嗎?
自旋霍爾效應的原理自旋霍爾效應簡單說來就是在橫向電場的作用下,縱向產生自旋流的效應。這是由於自旋軌道的相互作用使電荷流和自旋流產生耦合(自旋和軌道間的耦合作用會對不同自旋的電子產生不同的偏轉作用),從而導致了自旋霍爾效應。
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逆自旋霍爾效應實現磁電能量轉換
美國猶他大學(University of Utah)的科學家們發現了一種新方法,可在有機半導體中將微波能量轉化為電能。rnREETC-電子工程專輯在實驗室中,研究人員證明了一種新效應——稱為逆自旋霍爾效應(Hall effect)——利用微波作為磁自旋的來源,將磁自旋流轉換成電流。
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自旋霍爾效應研究新進展
自旋電子學是近年來飛速發展的前沿學科領域之一自旋軌道耦合是影響常見的半導體材料自旋調控和弛豫的重要物理機理, 因此是半導體自旋電子學器件應用必須考慮的關鍵因素。近年來,國際上關於半導體中自旋軌道耦合引致的各種新奇的物理現象進行了研究並取得了許多重要的進展,如本徵自旋Hall效應等。這些研究為在半導體中產生自旋流提供了新的途徑,並為未來的全電操縱的自旋電子學器件提供了物理基礎。
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聲學系統中的量子自旋霍爾效應
聲自旋相關的單向聲傳輸4. 受拓撲保護的聲傳輸前面的推文中已經向大家展示過了二維系統中的聲谷霍爾效應以及彈性波超材料中受拓撲保護的邊界態傳輸,本文以南京大學何程老師2016年的文章(C. He, et al. Nature Physics. 12, 1124 (2016))為例向大家簡單介紹一下二維系統中的聲學類量子自旋霍爾效應。
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物理所預言矽烯中的量子自旋霍爾效應
最近,中科院物理研究所/北京凝聚態物理國家實驗室(籌)姚裕貴研究員以及博士生劉鋮鋮、馮萬祥採用第一性原理,系統地研究了矽烯的晶體結構、穩定性、能帶拓撲和自旋軌道耦合打開的能隙,預言了在矽烯中可以實現量子自旋霍爾效應。 近幾年來,拓撲絕緣體的研究在世界範圍內飛速發展,並成為凝聚態物理研究中的一個熱點領域。
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光的量子自旋霍爾效應
上一篇詳細討論了光子的自旋和軌道角動量,加上之前也解釋了電子的各種霍爾效應,而光子作為玻色子是自旋為1的相對論性粒子,自然地包含自旋軌道耦合作用
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npj: 新型一體化自旋電子器件—電子孤獨的舞蹈
利用電子自旋進行信息處理是半導體自旋電子學的主要目標之一最近發現的鐵電Rashba半導體(FERSCs)中自旋的電性和非易失性控制有望將存儲、存儲和計算功能結合起來,這些新材料的激發性質來自自旋自由度耦合到電極化的獨特性質,從而極軸本質上打破了反演對稱性(IS)。另一方面,這類材料所需的大自旋-軌道耦合(SOC)也會產生電荷-自旋相互轉換現象,如自旋霍爾效應(SHE)。最近對高對稱性順電體進行的實驗研究表明其具有強的自旋霍爾效應,但是其來源仍然不清楚。
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物理所在退相干對量子自旋霍爾效應的影響研究中取得新進展
近日,中科院物理研究所凝聚態理論與材料計算實驗室研究員謝心澄,孫慶豐和博士生江華、成淑光在前期的工作基礎上,進一步的研究了退相干對量子自旋霍爾效應的影響。該工作發表在 [Physical Review Letter 103, 036803(2009)]。 拓撲絕緣體是現代凝聚態物理中的一個重要研究主題。
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新材料組合帶來更強大電子「自旋」
它擁有靜態隨機存儲器(SRAM)的高速讀取寫入能力,以及動態隨機存儲器(DRAM)的高集成度,而且基本上可以無限次地重複寫入。關掉電源後,MRAM仍可以保持記憶完整,中央處理器讀取資料時,不一定要從頭開始,隨時可用相同的速率從內存的任何位置讀寫信息,具有永久性。
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量子自旋霍爾效應與拓撲絕緣體
前面已經詳細講過BKT相變和和整數量子霍爾效應,其霍爾電導是量子化的,正比於Chern number或TKNN
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我國首次實現聲拓撲絕緣體的量子自旋霍爾效應
拓撲絕緣體近年來引起社會極大關注,其電子能帶結構的拓撲性質使之具有獨特的輸運特徵,有望在自旋電子學、熱電以及量子信息領域獲得應用。同時,玻色子(光子和聲子)的拓撲態也引起了學術界的廣泛關注,對於光子,科學家相繼提出了光量子霍爾效應、光自旋量子霍爾效應和光拓撲絕緣體等理論。但由於聲子縱波偏振為零,空氣聲的拓撲態設計極為困難。
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進展|第二類狄拉克半金屬材料PtTe2薄膜中的高自旋霍爾電導
電流在強自旋軌道耦合材料中的自旋軌道力矩(SOT)效應提供了一種超快、高效的操縱磁矩的方式,是研發下一代自旋邏輯和自旋存儲的重要基礎。應用該效應於當前自旋電子學金屬多層膜器件中需要尋找既具有大自旋霍爾角又具有高導電性(即高自旋霍爾電導)的材料。
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Science | 單層 WTe2 中的高溫量子自旋霍爾效應
具有時間反演對稱性的二維拓撲絕緣體(TI)也被稱為量子自旋霍爾(QSH)絕緣體,其具有特殊的邊界態(helical edge modes),表現出量子化輸運行為。在這篇文章中,作者觀察到了單層 WTe2 中的量子自旋霍爾效應,並且其在高溫(100 K)下也保持 e2/h 量子化電導。
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自旋軌道轉矩
在固態存儲領域廣泛應用的今天,相較於傳統的3 類固態存儲(靜態RAM、動態RAM和快閃記憶體(Flash)),磁性隨機存儲(Magnetic Random Accessory Memory,MRAM)被視為最具發展前景的存儲技術。MRAM可謂是「集各家之大成」:擁有高密度非易失性數據存儲性質的同時,又具有更快的讀寫速度和超長的耐久性。
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《科學》發文評述量子反常霍爾效應實驗發現
這三種量子霍爾效應中,電子都是沿著無耗散的邊緣運動,材料內部是絕緣的。霍爾測量是測量一個方向的「淨」電荷,對於量子霍爾效應(左側)來說,邊緣的不同自旋方向的電子都是朝著一個方向運動;對於量子自旋霍爾效應(中間)來說,不同自旋方向的電子的運動方向不同;在量子反常霍爾效應(右側)中,沿邊緣運動的只有自旋向下的電子。
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南京大學科研團隊實現高階光學量子自旋霍爾效應
高校科技進展獲悉,日前,南京大學陳延峰教授團隊、王振林教授團隊合作,首次理論提出並實驗證實了高階量子自旋霍爾效應,這是高階光子拓撲絕緣體方面取得的又一重大突破性研究成果。1879年,美國物理學家霍爾在研究金屬導電機制時發現了霍爾效應。
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《科學》刊文評述量子反常霍爾效應實驗發現—新聞—科學網
霍爾測量是測量一個方向的「淨」電荷,對於量子霍爾效應(左側)來說,邊緣的不同自旋方向的電子都是朝著一個方向運動;對於量子自旋霍爾效應(中間)來說,不同自旋方向的電子的運動方向不同;在量子反常霍爾效應(右側)中,沿邊緣運動的只有自旋向下的電子。自旋和電荷運動方向的「鎖定」機制和邊緣通道的數量取決於材料本身,這裡只說明了最簡單的情況。
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南京大學科研團隊實現高階光學量子自旋霍爾效應
高校科技進展獲悉,日前,南京大學陳延峰教授團隊、王振林教授團隊合作,首次理論提出並實驗證實了高階量子自旋霍爾效應,這是高階光子拓撲絕緣體方面取得的又一重大突破性研究成果。1879年,美國物理學家霍爾在研究金屬導電機制時發現了霍爾效應。