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是传导电子的自旋极化率,从总的霍尔电阻率中扣除与外磁场B有关的线性项,就可以得到拓扑霍尔电阻率。从表达式中可以知道,正常霍尔电阻与外磁场B线性相关,反常霍尔电阻和磁化强度M成正比,拓扑霍尔电阻和衍生磁场成正相关,且一般认为拓扑霍尔电阻率与斯格明子的密度成正比。同时,电流驱动斯格明子移动时,还存在斯格明子霍尔效应,即斯格明子在受电流影响驱动的情况下,会产生一个横向的偏移。因此,现在的研究者们通常会设计专门的纳米线条器件,来用形状限制斯格明子的移动路径,使其可以完 成沿电流方向上的驱动,这方面的研究工作为研发、设计基于磁斯格明子的赛道磁存储设备提供了物理基础。如果您对磁学测量有兴趣,请访问上海昊量 ...
有光学产生的自旋极化。不幸的是,由于弱自旋轨道耦合(SOC)的困扰,Gr对OISO的适用范围有限。具有重要光学和自旋特性的二维材料的典型例子是过渡金属二硫族化合物(TMDs)。强SOC通过光学选择规则为控制赝自旋态创造了条件,再现了自旋材料的许多光学特征。激子和其他载流子可以被偏振光激发成“谷”,这是单层tmd在k空间中分离的直接带隙跃迁。对这些谷偏振态的光学访问模拟了OISO所需的选择规则。谷的应用创造了一个与自旋电子学平行的“谷电子学”,其中基于谷的器件表现出“谷霍尔效应”和强自旋谷锁定,这有利于转移以及信息的长期存储。在tmd中研究的另一个值得注意的特性是,当单层材料放入光学腔中时,会发 ...
气体中光诱导自旋极化的基本原理。这是通过一个非常简单的测量来完成的,用圆形偏振光泵浦,测量圆形发光。1971年,克劳迪·赫尔曼和乔治·兰佩尔用偏振光和磁场测量了GaSb中电子的自旋进动。这两项关于GaSb的初步研究激发了半导体领域的光学取向(OISO)。稳态测量或许,研究半导体中OISOzui简单、zui有效的方法是稳态偏振光致发光(PL)测量。通常,这是通过使用连续波(cw)来实现的,平面内圆偏振光源具有接近带隙能量分离的光子能量。这将在半导体中产生净非平衡自旋取向具有适当的自旋偏振光学跃迁的系统。当系统松弛时,会有一个优先的自旋方向,这将表现为PL中两个圆螺旋度(I+(−))之间的强度差。 ...
自旋注入)、自旋极化电子的传播(自旋输运)、检测自旋的效率(自旋检测)以及这些过程的固有长度尺度(自旋相干长度)的一般基本问题目前正在深入的基础研究中得到解决。另一个新兴的研究领域,被称为“自旋热电子学”,专注于温度和自旋输运之间的相互作用。这将允许通过温度梯度产生自旋电流,或者使用自旋电流进行热传输。可以用作自旋敏感逻辑器件的两种可能的逻辑元件都是三端器件,并被称为“自旋晶体管”,以强调与基于电荷的“传统”电子器件的类比。它们的工作原理如下:基极电流在发射极(E)和基极(B)之间运行。由于半导体-金属界面处形成的肖特基势垒,导致热电子注入形成基极的金属三层中。这些电子被上层调频层自旋极化。到 ...
铁磁层之间的自旋极化隧穿,穿过薄的绝缘屏障,通常是超薄的氧化物间隔层。如果考虑隧道过程中的自旋守恒,则在两个FM层磁化方向平行的情况下,隧道效应发生在多数态和多数态之间,以及少数态和少数态之间。如果它们是反平行的,大多数电子从一个调频层隧穿到另一层的少数态,反之亦然。一般情况下,在这两种情况下,参与态的密度和隧道概率会不同,从而导致隧道磁电阻。系统的基础研究zui终帮助将室温下的隧道磁阻比提高到220%。图1.1基于薄膜磁性器件的一些现代概念。a巨磁阻:两个或更多铁磁层堆叠中金属电导率与磁化方向的相对方向的关系。在它被发现后不久,这一效应就被应用于设备,例如硬盘驱动器的读磁头。b隧道磁阻:两个 ...
的铁磁性原子自旋极化。目前,这种效应在某些纳米级自旋电子器件中得到了应用。顺磁性材料对于一类被称为顺磁性材料的材料,其相对磁导率仅略大于1。它与磁场强度无关,如果不与温度无关,则随温度升高而减小。许多金属都属于这一类,如铂或钯,还有铁或稀土金属的盐,或钠、钾和氧等元素。铁磁体在居里温度Tc以上变为顺磁性。当外磁场作用于顺磁性材料时,产生与磁场平行的弱感应磁化。然而,与外场成正比的感应磁化强度仍然存在正的,不像反磁铁。另一方面,磁化率作为一个量与绝对温度T成反比,如图1b,这种反比也被称为居里-魏斯定律。顺磁体的相对磁化率为正。顺磁性在某些方面类似于铁磁性,因为它同样归因于不成对的电子自旋。然而 ...
(MFM)或自旋极化扫描隧道显微镜(STM),通常局限于小的外部磁场。磁光显微镜没有这样的限制。然而,由于传统(远场)光学显微镜的横向分辨率受到衍射的限制,大约只能达到光波长的一半,因此纳米结构只能通过x射线显微镜或扫描近场光学显微镜(SNOM)在可见光范围内成像。用于磁光研究的相当紧凑和振动隔离的特高压室连接到配备薄膜制备设施的特高压系统,以及用于表征薄膜结构和形态的STM和低能电子衍射(LEED)。结合极性和纵向MOKE, kerr显微镜和Sagnac-SNOM测量可以在变温度和外磁场下进行。由于在连续的MOKE, kerr显微镜和SNOM测量之间不需要样品转移,因此样品可以保持在恒定温度 ...
磁光效应的应用和拓展MOKE的主要技术应用是MO记录。除了这种应用之外,克尔效应还不断得到新的应用。例如,MO克尔光谱已被用于检测表面磁性,甚至用于可视化表面磁畴和畴壁的运动。MO Kerr光谱学已被应用于研究磁性多层的性质,如振荡层间磁耦合,等离子体共振引起的MO增强效应,以及超薄铁磁薄膜中的量子约束效应。MO - Kerr光谱学应用的其他领域包括,例如,在Co-Pt相图中发现新晶体相的形成。此外,单晶的磁晶各向异性,即磁性能与磁化方向相对于结晶轴的依赖关系,已经用MO克尔光谱明确地观察到。另一个应用是使用MOKE在薄膜中记录亚皮秒级的自旋动力学和磁弛豫过程,还可以可视化对磁脉冲的时空响应。 ...
O)耦合下的自旋极化电子运动引起的。休姆在他的考虑中使用了克拉默斯-海森堡色散方程,该方程根据电偶极子算子的能量特征值和矩阵元素给出了折射率(克拉默斯和海森堡1925)。他通过考虑SO诱导的能量特征值分裂来解释左圆偏振光和右圆偏振光折射率的差异,但忽略了SO耦合对波函数的影响。Kittel(1951)认为,SO耦合对波函数的影响可以产生同样大的贡献。Argyres(1955)提出了一个更完整的公式,其中处理了SO相互作用和自旋极化。因此,在五十年代,磁光学的基本起源被理解为SO耦合和交换分裂的相互作用。在同一时期,从世纪之交到五十年代,实验技术不断改进,但没有新的发现可以报道。唯yi的例外是马 ...
于SO耦合和自旋极化的相互作用,但无法将理论和测量的MO光谱进行直接比较。因此,大多数实验数据仍然是用洛伦兹和德鲁德的经典模型来分析的。Cooper和Ehrenreich和Cooper提出了镍中克尔效应的第1个带间理论,可以与实验进行比较,他们考虑了当时刚刚为人所知的镍带结构。然而,所需的光学跃迁矩阵元素尚未计算,而只是估计。这种情况随着密度泛函理论和局部自旋密度近似(LSDA)的出现,使得精确的能带结构计算成为可能。在此基础上,并采用线性响应理论的光电导率表达式,Callaway及其同事采取了下一个决定性步骤,他们计算了Ni和Fe的对角线和非对角线光电导率的吸收部分。由于MO克尔效应和法拉第 ...
子的情况下,自旋极化角动量守恒阻止了在具有明确螺旋度的圆偏振光发射下具有重空穴的电子的复合。相反,只有线偏振光才能被探测到。图1.(Al,Ga)As/ GaAs/(Al,Ga)As量子阱异质结构示意图。Ene表示导电带中电子的量子化能态。enh和Enlh分别是价带中重空穴和轻空穴的能态在自旋led实验中,通过直接比较电致发光在顶发射(电子自旋极化方向垂直于量子阱)和边发射(电子自旋极化方向在平面上)的圆极化,验证了这一效应。适用于10 nm和15 nm宽的量子阱在边缘发射几何结构中没有发现明显的圆极化,尽管在顶部发射中测量到了强烈的信号。然而,对于宽(体状)量子阱(d≥50 nm),在边缘发射 ...
明,导带中的自旋极化诱导了圆形双折射,因此,两种圆形光模式在通过半导体传播时经历了不同的相移,这导致入射线偏振光的偏振面旋转。图2.4.2 K时n↑= 1.5·1017 cm−3和n↓= 0.5·1017 cm−3的Kerr旋转谱图2为根据图1的吸收系数计算得到的克尔旋转光谱期望值。克尔旋转仅在砷化镓带隙附近是非零的。此外,在频谱的中间存在一个符号反转。这表明正确的光子能量的选择对GaAs中pMOKE测量起着至关重要的作用。实验发现,不同样品的克尔旋转光谱略有不同。因此,在n-GaAs样品上进行pMOKE测量的第1步是优化探针激光束的光子能量。zui重要的是,对于一个固定的光子能量,克尔旋转角 ...
KE测量电子自旋极化,使用连续波二极管激光器。该激光器的光子能量在1.44 ~ 1.54 eV范围内可调谐。因此,它可以选择在GaAs带隙Eg附近(10 K时约1.518 eV),这对于优化样品的磁光Kerr响应是必要的。激光通过几个宽带介质反射镜引导到一个薄膜分束器。在这里,大约90%的光被传输并到达光谱仪,光谱仪用于确定激光的波长。剩下的10%的光被反射到显微镜物镜上,物镜将光聚焦到低温恒温器中的样品上。物镜的放大倍率为60,数值孔径为0.70,工作距离约为2.5 mm。为了在切割边缘平面上获得尽可能小的激光光斑直径,必须确保显微镜物镜的整个孔径均匀照射。因此,光束在离开二极管激光器后用望 ...
位矢量,σ为自旋极化矢量。类阻尼力矩主要来源于SHE,负责电流驱动的畴壁运动和磁化开关。在SAF结构中,顶部(TM)和底部(BM)磁层通过非磁性间隔层耦合,这两层的磁化强度一直反向平行排列,如图1a所示。磁化开关行为可以从SHE和DMI的角度来解释。由于HM/BM界面的强自旋轨道耦合和由此产生的DMI,BM畴壁“↓→↑”和“↑←↓”为Néel-type,具有左手手性。注入电流后,沿y轴方向具有自旋极化σ的电子聚集在FM层上,在畴壁中心形成面外SOT有效场。考虑到DMI的强度,畴壁的结构可分为两种类型。值得注意的是,当DMI有效场(HDMI)比域壁能量有效场(HDWE)大得多时,域壁首选Néel ...
自旋交换专用泵浦激光器(SEOP-超极化气体) 高性价比自旋交换泵浦光源自旋交换专用泵浦激光器(Spin Exchange Optical Pumping,SEOP)是一款专为自旋交换光泵、亚稳态稀有气体抽运、原子磁力测定、中子旋转过滤、磁共振成像、碱金属泵浦激光器等应用设计而成。SEOP激光器运用体全息光栅(VBG)的特殊设计可产生超窄的激光线宽(<15GHz),且可产生30-100W的高功率。SEOP激光器中的激光波长还可以通过对体全息光栅(VBG)温度的控制进行150pm -300pm范围的调谐。这种高功率窄线宽的SEOP激光器完美的满足了碱金 ...
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