Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Bằng chứng về sự đồng pha spin ở quy mô chiều dài vĩ mô cho dòng điện biên trong một giếng lượng tử HgTe hẹp
Tóm tắt
Chúng tôi điều tra thực nghiệm sự vận chuyển electron phân cực spin giữa hai tiếp xúc ferromagnetic, được đặt ở rìa của hệ electron hai chiều có đảo ngược băng. Hệ thống này được thực hiện trong một giếng lượng tử HgTe hẹp (8 nm), các tiếp xúc ferromagnetic bên được hình thành từ một phim permalloy đã được nam châm hóa trước. Trong trường hợp không có trường từ, chúng tôi phát hiện một đóng góp dòng điện rìa đáng kể vào sự vận chuyển giữa hai tiếp xúc ferromagnetic. Chúng tôi đã chứng minh thực nghiệm rằng sự vận chuyển này nhạy cảm với sự định hướng lẫn nhau của các phương hướng từ hóa của hai đầu dò ferromagnetic cách nhau 200 µm. Đây là bằng chứng thực nghiệm trực tiếp về sự vận chuyển biên đồng pha spin trên các khoảng cách vĩ mô. Do đó, spin cực kỳ bền vững ở biên của hệ electron hai chiều có đảo ngược băng, xác nhận tính chất spin-helical được phân tách của các dòng điện biên.
Từ khóa
#dòng điện biên #vận chuyển electron #phân cực spin #giếng lượng tử HgTe #băng đảo ngược #permalloy #ferromagneticTài liệu tham khảo
M. König, S. Wiedmann, C. Brne, A. Roth, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Science 318, 766 (2007).
G. M. Gusev, Z. D. Kvon, O. A. Shegai, N. N. Mikhailov, S. A. Dvoretsky, and J. C. Porta, Phys. Rev. B 84, 121302(R) (2011).
M. Büttiker, Phys. Rev. B 38, 9375 (1988).
A. Roth, C. Brüne, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, J. Maciejko, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Science 325, 294 (2009).
G. M. Gusev, E. B. Olshanetsky, Z. D. Kvon, O. E. Raichev, N. N. Mikhailov, and S. A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 88, 195305 (2013).
B. A. Volkov and O. A. Pankratov, JETP Lett. 42, 178 (1985).
S. Murakami, N. Nagaosa, and S.-C. Zhang, Phys. Rev. Lett. 93, 156804 (2004).
C. L. Kane and E. J. Mele, Phys. Rev. Lett. 95, 146802 (2005).
B. A. Bernevig and S.-C. Zhang, Phys. Rev. Lett. 96, 106802 (2006).
K. C. Nowack, E. M. Spanton, M. Baenninger, M. König, J. R. Kirtley, B. Kalisky, Ch. Ames, Ph. Leubner, Ch. Brüne, H. Buhmann, L. W. Molenkamp, D. Goldhaber-Gordon, and K. A. Moler, Nature Mater. 12, 787 (2013).
C. Brüne, A. Roth, H. Buhmann, E. M. Hankiewicz, L. W. Molenkamp, J. Maciejko, X.-L. Qi, and S.-C. Zhang, Nature Phys. 8, 485 (2012).
I. Adagideli, G. E. W. Bauer, and B. I. Halperin, Phys. Rev. Lett. 97, 256601 (2006).
X.-L. Qi, T. L. Hughes, and Sh.-Ch. Zhang, Nature Phys. 4, 273 (2008).
A. Kononov, S. V. Egorov, G. Biasiol, L. Sorba, and E. V. Deviatov, Phys. Rev. B 89, 075312 (2014).
Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, D. A. Kozlov, N. N. Mikhailov, and S. A. Dvoretsky, JETP Lett. 87, 502 (2008).
E. B. Olshanetsky, Z. D. Kvon, N. N. Mikhailov, E. G. Novik, I. O. Parm, and S. A. Dvoretsky, Solid State Commun. 152, 265 (2012).
A. M. Lunde and G. Platero, Phys. Rev. B 86, 035112 (2012).
G. M. Gusev, Z. D. Kvon, E. B. Olshanetsky, A. D. Levin, Y. Krupko, J. C. Portal, N. N. Mikhailov, and S. A. Dvoretsky, Phys. Rev. B 89, 125305 (2014).
D. B. Chklovskii, B. I. Shklovskii, and L. I. Glazman, Phys. Rev. B 46, 4026 (1992).
E. Ahlswede, J. Weis, K.v. Klitzing, and K. Eberl, Physica E 12, 165 (2002).
R. J. Haug, Semicond. Sci. Technol. 8, 131 (1993).
O. E. Raichev, Phys. Rev. B 85, 045310 (2012).
T. Yokoyama, Y. Tanaka, and N. Nagaosa, Phys. Rev. Lett. 102, 166801 (2009).
M. Guigou, P. Rechter, J. Cayssol, and B. Trauzettel, Phys. Rev. B 84, 094534 (2011).