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科研進展

《物理評論快報》報道量子物質科學協同創新中心最新成果——“Watching Spin Currents”

量子物質科學協同創新中心、beat365官方网站的栗佳研究員和加州大學伯克利分校的邱子強教授等近期在實驗研究中,成功實現了針對交流自旋流的直接測量。這也是首次在實驗中成功探測到交流自旋流,對自旋電子學領域的進一步發展将具有重要的意義。該工作已經在《物理評論快報》上發表(Phys. Rev. Lett. 117, 076602 (2016)),并且作為亮點工作進行重點報道。

未來的自旋電子學器件将利用自旋流來實現信息的存儲與處理。然而時至今日,在實驗研究中依然缺乏直接測量自旋流的有效手段,對自旋流的實驗研究不得不依賴于自旋流在各類材料中所産生的間接物理效應。這些間接物理效應通常都具有伴随效應,例如磁近鄰效應(magnetic proximity effects)等等,對自旋電子學的深入研究造成了不可避免的困擾。

栗佳研究員和邱子強教授等人利用“pump-probe”技術,研究了磁性自旋閥中的磁動力學性質。在實驗中,微波信号作為泵浦(pump),驅動磁性自旋閥中的鐵磁薄膜産生自旋泵浦效應(spin pumping),在此過程中向鄰近的非磁性層和磁性層輸出自旋流。利用同步輻射脈沖X射線和磁圓二色譜技術,針對鄰近的非磁性層和磁性層進行了元素分辨和時間分辨的測量。實驗結果顯示自旋泵浦效應所産生的是随時間變化的交流自旋流,這個交流自旋流與鐵磁薄膜保持嚴格的相位一緻,并會對鄰近的磁性層施加自旋力矩。

這個工作不僅首次從實驗上揭示了交流自旋流的特征,而且首次在實驗上完整地表征了自旋閥中自旋轉移力矩(spin transfer torque)的物理過程。

版權所有 量子物質科學協同創新中心

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