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能带调控Fe/GeTe异质结中的阻尼因子 | 进展

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-01-03 17:00
    

主要观点总结

本文介绍了磁性阻尼在自旋动力学中的重要性,以及中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室M04成昭华研究员课题组在铁磁/非磁异质结体系自旋动力学方面的研究成果。重点阐述了在Fe/α-GeTe异质结中,表面电子态对阻尼因子的影响,以及如何利用能带工程调控磁阻尼因子的可能性。同时,通过实验结果和理论计算,阐述了杂化能带结构对磁阻尼因子的影响。

关键观点总结

关键观点1: 磁性阻尼在自旋动力学中的重要性

磁性阻尼是表征电子能量及动量向晶格弛豫的过程的快慢,对磁化翻转时间和临界电流密度有决定性作用。理解和控制磁性材料的阻尼因子对基础研究和自旋电子学器件的设计至关重要。

关键观点2: Fe/α-GeTe异质结的研究成果

成昭华研究员课题组在铁磁/非磁异质结体系自旋动力学方面进行了长期研究,通过一系列实验和理论计算,发现表面电子态对阻尼因子有重要影响,并揭示了杂化能带结构对磁阻尼因子的影响。

关键观点3: 表面态对相邻铁磁层的自旋动力学影响

在铁磁/GeTe异质结中,表面态可能影响铁磁层的自旋动力学特性,包括阻尼因子的大小和变化。这项研究对于理解自旋电子学器件的特性和性能具有重要意义。

关键观点4: Bi掺杂对Fe/α-GeTe异质结阻尼因子的影响

通过Bi元素的掺杂改变GeTe的费米能级,观察到阻尼因子随着Bi掺杂含量的变化而变化。实验结果显示,在Bi掺杂为3at%时,阻尼因子达到最大。结合第一性原理计算,发现GeTe表面态与Fe的能带存在强烈杂化,导致阻尼因子的增强。


文章预览

磁性阻尼 是自旋动力学中一个非常重要的参数,它 表征电子能量及动量向晶格弛豫的过程的快慢 ,决定了磁化翻转时间和临界电流密度。理解和控制磁性材料的阻尼因子对基础研究和自旋电子学器件的设计至关重要。内禀阻尼因子与自旋-轨道耦合强度、费米面处的态密度以及动量散射时间有关。而在 铁磁/非磁材料异质结的体系中,拓扑绝缘体表面态以及Rashba界面成为改变阻尼因子的另一影响因素 。 中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心磁学国家重点实验室M04成昭华研究员课题组长期致力于铁磁/非磁异质结体系自旋动力学方面的研究。在先期的工作中,他们通过角分辨光电子能谱(ARPES)测量结果显示 α-GeTe 同时具有表面和体Rashba能带结构,其体Rashba系数可至~4.8eVÅ,对应的自旋劈裂能高达~2300K B T,随着薄膜厚度的降低,建立了 ………………………………

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