我國科學家在低維拓撲超晶格中可調控的自旋輸運研究中取得重要進展

2020-12-05 全國產經平臺

【點擊右上角加'關注',全國產經信息不錯過】

自旋流的產生、操控與探測是自旋電子學研究的核心內容。目前人們致力於尋找、設計出高自旋流-電荷流相互轉化、高電導率的強自旋軌道耦合材料,以期實現具有超低功耗的自旋電子學器件。然而對於大多數具有單一表面態的三維拓撲絕緣體來說,它們的自旋流到電荷流轉化效率(λIEE)仍舊相對較小,亟待提高。

在國家重點研發計劃「量子調控與量子信息」重點專項等科技計劃的支持下,中國科學院物理研究所的研究人員通過拓撲材料能帶調控已經將Bi2Se3體系的λIEE提高了一個量級。他們系統研究了低維拓撲超晶格中能帶依賴的自旋輸運現象,利用分子束外延方法,首次實現了(Bi2/Bi2Se3)N低維拓撲超晶格的可控生長,並對其不同截止面進行了能帶計算(DFT)和測量(ARPES)。能帶結果發現Bi截止面具有Rashba型的Dirac表面態,且具有巨大的自旋動量劈裂;而Bi2Se3截止面具有拓撲絕緣體和拓撲晶體絕緣體相共存的特性。進一步地,通過室溫自旋泵浦測量,發現Bi截止面超晶格的λIEE高達1.26 nm,Bi2Se3截止面超晶格λIEE提升到0.19 nm,將純Bi2Se3的λIEE(~0.035 nm)提升了一個量級以上。另一方面,通過自旋Hanle進動測量發現,在低維尺度下雙拓撲保護使得Bi2Se3截止面的自旋壽命τs高達1 ns,Bi截止面的自旋壽命τs也可達0.4 ns。該工作不僅預示著多重拓撲保護下長距離自旋輸運的可能性,同時也為實現拓撲超晶格中高效的自旋流-電荷流轉化提供了新的思路。

掃一掃在手機打開當前頁

免責聲明:以上內容轉載自中華人民共和國科學技術部,所發內容不代表本平臺立場。

全國產經平臺聯繫電話:010-65367702,郵箱:hz@people-energy.com.cn,地址:北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社

相關焦點

  • 進展 | 低維拓撲超晶格中可調控的自旋輸運
    自旋流的產生、操控與探測是自旋電子學研究的核心內容。目前人們致力於尋找、設計出高自旋流-電荷流相互轉化、高電導率的強自旋軌道耦合材料,以期實現具有超低功耗的自旋電子學器件。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心磁學國家重點實驗室成昭華研究員課題組一直致力於拓撲材料的自旋輸運研究,並取得一系列成果。
  • 進展|低維拓撲超晶格中可調控的自旋輸運
    然而對於大多數具有單一表面態的三維拓撲絕緣體來說,它們的自旋流到電荷流轉化效率(λIEE)仍舊相對較小,亟待提高。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心磁學國家重點實驗室成昭華研究員課題組一直致力於拓撲材料的自旋輸運研究,並取得一系列成果。
  • 物理所等揭示低維拓撲超晶格中能帶依賴的自旋輸運現象
    自旋流的產生、操控與探測是自旋電子學研究的核心內容。目前人們致力於尋找、設計出高自旋流-電荷流相互轉化、高電導率的強自旋軌道耦合材料,以期實現具有超低功耗的自旋電子學器件。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心磁學國家重點實驗室研究員成昭華課題組一直致力於拓撲材料的自旋輸運研究,並取得一系列成果。在先前工作中,他們通過拓撲材料能帶調控已經將Bi2Se3體系的λIEE提高了一個量級。近期, 他們與美國北卡羅納州大學研究人員等合作,系統地研究了低維拓撲超晶格中能帶依賴的自旋輸運現象。
  • 中國科學技術大學在低維量子輸運領域取得系列新進展
    中國科學技術大學在低維量子輸運領域取得系列新進展 中國科學技術大學 2017-10-19 19:38
  • 新型低維磁性材料研究獲進展
    由於自旋量子效應的存在,低維磁性材料會出現與三維磁性材料不一樣的磁性基態。
  • 科學家在自旋極化輸運研究中取得進展
    近日,中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究員鄭小宏小組與加拿大麥吉爾大學、山西大學等國內外單位合作,在基於二維垂直異質結獲得完全自旋極化電流的研究中取得新的進展
  • 進展 | 磁性二維晶體中拓撲磁性斯格明子的發現
    磁性斯格明子(Magnetic Skyrmion)是一種具有手性自旋的納米磁疇結構,它具有拓撲保護性、低驅動電流密度,以及磁、電場和溫度等多物理調控的特性,是未來高密度、高速度、低能耗信息存儲器件的核心理想存儲單元。開發更多優異性能的磁性斯格明子新材料是目前磁電子學領域的研究熱點,也是推進磁性斯格明子實用化的關鍵。
  • 進展|磁性二維晶體中拓撲磁性斯格明子的發現
    磁性斯格明子(Magnetic Skyrmion)是一種具有手性自旋的納米磁疇結構,它具有拓撲保護性、低驅動電流密度,以及磁、電場和溫度等多物理調控的特性,是未來高密度、高速度、低能耗信息存儲器件的核心理想存儲單元。
  • 物理學院廖志敏課題組在拓撲量子輸運方向取得系列進展
    近期,北京大學物理學院廖志敏課題組在低維拓撲材料電子輸運與器件效應研究的前沿領域取得了系列重要進展。廖志敏課題組率先實驗發現了狄拉克半金屬Cd3As2中外爾費米子手性反常導致的負磁電阻效應【Nature Commun.
  • 哈工大(深圳): 鐵性薄膜和異質結拓撲結構的研究進展
    背景介紹拓撲學是數學中的一個重要分支,主要研究拓撲空間在拓撲變換下的不變性質和不變量。例如,拓撲的概念已被引入來研究凝聚態物理中的各種奇異態,特別是實空間中與極性/自旋構型相關的拓撲結構以及動量空間中的拓撲輸運現象。在眾多擁有拓撲結構的材料中,鐵性薄膜材料,如鐵電、鐵磁和多鐵材料,由於場致翻轉的自發極性/磁有序,在信息存儲和傳感驅動等領域具有極大應用價值,從而引起了人們的極大興趣。
  • 哈工大Adv.Mater:鐵性薄膜和異質結拓撲結構的研究進展
    例如,拓撲的概念已被引入來研究凝聚態物理中的各種奇異態,特別是實空間中與極性/自旋構型相關的拓撲結構以及動量空間中的拓撲輸運現象。在眾多擁有拓撲結構的材料中,鐵性薄膜材料,如鐵電、鐵磁和多鐵材料,由於場致翻轉的自發極性/磁有序,在信息存儲和傳感驅動等領域具有極大應用價值,從而引起了人們的極大興趣。
  • 南開大學在拓撲光子學領域取得重要進展
    南開新聞網訊(通訊員 宋道紅)日前,南開大學陳志剛教授、許京軍教授課題組與克羅埃西亞Zagreb大學Hrvoje Buljan教授課題組的合作研究在拓撲光子學領域取得重要研究進展,首次實驗觀測並理論證明了贗自旋渦旋拓撲荷的轉換與狄拉克點拓撲特性相關,揭示了動量與實空間拓撲轉換的普適規律。
  • 中國率先實現超冷原子二維人工自旋軌道耦合
    ­  中國科學技術大學潘建偉研究小組和北京大學劉雄軍研究小組11日在北京宣布,雙方合作在超冷原子量子模擬領域取得重大突破:在國際上首次理論提出、並在實驗中實現超冷原子二維自旋軌道耦合的人工合成,測定了由自旋軌道耦合導致的新奇拓撲量子物性。相關論文在最新一期《科學》雜誌上發表。­  自旋軌道耦合是量子物理學中基本的物理效應。
  • 我國在超冷原子量子模擬領域取得重大突破
    中國證券網訊 中國科學技術大學和北京大學相關研究人員組成的聯合團隊在超冷原子量子模擬領域取得重大突破。中國科大-北大聯合團隊在國際上首次理論提出並實驗實現超冷原子二維自旋軌道耦合的人工合成,測定了由自旋軌道耦合導致的新奇拓撲量子物性。
  • 中國科大在量子輸運、量子等離激元研究領域取得重要新進展
    中國科大在量子輸運、量子等離激元研究領域取得重要新進展 近期,合肥微尺度物質科學國家實驗室國際功能材料量子設計中心與中科院強耦合量子材料物理重點實驗室曾長淦教授研究組在低維量子輸運領域取得系列新進展
  • 「拓撲絕緣體研究取得重要進展」入選2010年度中國科學十大進展
    1月18日上午,科技部召開新聞發布會,公布了「2010年度中國科學十大進展」。清華大學薛其坤、陳曦研究組和中科院物理研究所馬旭村研究組,方忠、戴希研究組,孫慶豐和謝心澄,在拓撲絕緣體領域實驗和理論兩個方面取得的系列研究成果在國際學術界引起廣泛影響,該成果以總選票排名第一入選「2010年度中國科學十大進展」。
  • 南科大何佳清團隊在熱電半導體材料的熱輸運機理方面取得研究進展
    近日,南方科技大學物理系講席教授何佳清團隊在熱電半導體材料的熱輸運機理方面取得重要進展,相關研究成果以「First-Principles Study of Anharmonic Lattice Dynamics in Low Thermal Conductivity
  • 拓撲絕緣體實驗研究取得新進展
    ,在拓撲絕緣體的實驗研究方面取得一系列突破性進展。三維拓撲絕緣體的量子薄膜的實現為理論預言的量子反常霍爾效應、巨大熱電效應、激子凝聚等新奇量子現象的研究提供了基礎,是在拓撲絕緣體材料製備方面的一個重要進展。
  • 物理學院在拓撲絕緣體納米材料的光熱電效應研究方面取得系列新進展
    拓撲絕緣體的材料製備和量子輸運特性是近年來國際研究前沿的一個熱點。在眾多拓撲絕緣體材料中,Bi2Se3是拓撲絕緣體家族中一種重要的三維強拓撲絕緣體。拓撲絕緣體納米結構因其巨大的比表面積和增強的表面電導貢獻非常有利於探索拓撲絕緣體奇異表面態的物理性質和開發拓撲絕緣體在自旋電子學等方面的潛在應用。
  • 在強自旋-軌道耦合材料研究中取得進展
    近期,中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心研究員張昌錦課題組在5d強自旋-軌道耦合材料Sr2IrO4的研究中取得進展。