近日, 北京大学量子材料科学中心韩伟课题组与中心施靖课题组、张弛课题组、谢心澄课题组,中国科学技术大学的陈仙辉、吴涛课题组共同合作,对近藤拓扑绝缘体SmB6的表面态进行了自旋注入的实验,并成功发现了拓扑表面态中的逆Edelstein效应。这是人们首次成功地排除了拓扑绝缘体体态的干扰,更为纯净地展示来自拓扑绝缘体表面态的逆Edelstein效应。该工作被《自然·通讯》杂志以标题“Spin injection and inverse Edelstein effect in the surface states of topological Kondo insulator SmB6”报道。
自旋电子学一直致力于利用自旋自由度来研发新型的信息存储和信息技术。拓扑绝缘体作为一种新型的量子物质,在其表面态上狄拉克费米子的自旋极化方向和其动量方向是锁定在一起的,如图(a)所示。这种自旋轨道锁定会引起一些非常有趣的自旋相关的现象,比如Edelstein效应和逆Edelstein效应。但是当人们以基于Be2Se3的三维拓扑绝缘体为载体去展示这种来自表面态的自旋轨道锁定的性质时,体态自旋轨道耦合效应的存在成为了一个很难排除的干扰。近几年研究发现SmB6是一种新型的近藤拓扑绝缘体。正如图(b)所示,当温度低于~3K时,SmB6的体态将变得绝缘,只有表面态的载流子对导电有贡献。因此,近藤拓扑绝缘体是一种更为理想的研究拓扑绝缘体表面态性质的载体。
SmB6表面态中的自旋注入和逆Edelstein效应。(a)SmB6表面态自旋动量锁定关系;(b)SmB6电阻随温度的关系;(c)自旋泵浦注入到SmB6表面态;(d)测量到的电压随磁场关系。在正磁场,自旋向上注入,产生正电压;在负磁场,自旋向下注入,产生负电压。
如图(c)和图(d)所示,在陈仙辉课题组提供的SmB6样品和张弛课题组提供的微波氦3低温环境的帮助下,韩伟课题组使用自旋泵浦技术从坡莫合金(Py)向SmB6注入自旋流,并进行逆Edelstein效应的测量。工作系统地测量了逆Edelstein效应随频率、功率、温度和磁场角度的变化关系,从各个方面证实了所观察到的信号。在新型近藤拓扑绝缘体SmB6的表面态中对逆Edelstein效应的发现,将会进一步推动关于近藤拓扑绝缘体中的强关联物理的研究,并进一步推进人们在拓扑绝缘体表面态中探索如何更高效率地产生自旋流的步伐。
此文章已于2016年11月11日在《自然·通讯》上在线刊登(Nature Communications,7,13485 (2016);doi:10.1038/ncomms13485),北大博士生宋琪为第一作者,该项工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部、中国科学院、中国科学院“百人计划”以及中组部“千人计划”的经费支持。
韩伟研究员实验室主页: http://www.phy.pku.edu.cn/~LabSpin/home.html
编辑:安宁
下一篇::北大生命科学学院汤富酬组发表人类与小鼠胚胎生殖细胞的表观基因组研究最新结果
- 中国地质大学成考宝石及材料工艺学专升本专业
- 中国地质大学成考宝石及材料工艺学高起本专业
- 陆剑课题组揭示uORF适应性进化及在果蝇不同发育阶段中的调控作用
- 李源课题组与合作者在三维反铁磁材料中观测到拓扑自旋波
- 天然-通信报道量子材料科学中间何庆林研究员等拓扑电荷交换偏置的研究成果
- 徐洪起课题组在半导体多量子点器件中的自旋-轨道相互作用研究中取得新进展
我有话说
最新文章
- 1教育部专家组来我院开展基本
根据教育部工作部署,2018年5月24日教育部直......
- 2北京市委常委、宣传部部长杜
7月16日下午,中共北京市委常委、宣传部部长......
- 3焦宁教授研究团队在醇类分子
2018年7月6日,NatureCommunications(《自然......
- 4Nature Biotechnology报道生
2018年7月9日,北京大学生命科学学院、北大-......
- 5物理学院吕劲团队发现新型二
近年来,半导体行业总是笼罩在摩尔定律难以为......
热门文章
- 1电镜实验室高鹏等在最薄的钙钛矿
铁电薄膜在数据储存、传感、表面催化等方面...
- 2北京大学-腾讯协同创新实验室关于
日前,《国家科学评论》(NationalScienceRev...
- 3北京大学乔杰和汤富酬团队合作研
2017年4月27日,北京大学第三医院乔杰教授团...
- 4信息学院杨玉超研究员黄如院士课
忆阻器是近年来备受关注的新型纳米器件,在新...
- 5工学院陈匡时课题组在单分子成像
最近,北京大学工学院生物医学工程系陈匡时课...