自旋積累

當電流流經鐵磁金屬時形成自旋極化電流，這意味著，當電流從金屬（FM）層通過歐姆接觸的界面流進順磁金屬（PM）時也是自旋極化的，這個過程稱為“自旋積累”。

基本介紹

• 中文名：自旋積累
• 外文名：spin accumulation
• 一級學科：工程技術
• 二級學科：自旋電子學
• 特點：電流流經鐵磁金屬形成自旋電流
• 產生條件：存在偏壓和自旋軌道耦合

自旋積累定義

當電流流經鐵磁金屬時形成自旋極化電流，這意味著，當電流從FM（金屬）層通過歐姆接觸的界面流進順磁金屬（PM）時也是自旋極化的，這個過程稱為“自旋積累”。只有存在偏壓和自旋軌道耦合時量子點中才存在自旋積累，而與環中是否存在磁通無關。

相關研究

2001年，Jedema在Johnson等工作的基礎上，利用電子束曝光設備，製備了納米尺度的平面自旋閥，並首次在室溫下成功的在非磁金屬中探測到自旋積累。平面自旋閥，結構上通常是平面上兩個鐵磁條由一個非磁金屬條連線而成，由於可以通過自旋注人的方法在非磁金屬中產生純自旋流而受到廣泛的研究。在這種結構中，使用非局域測量方法來探測非磁金屬條中的自旋積累。當電流I流過其中的一個鐵磁條，並從非磁條的一端流出時，距離這個鐵磁條L遠處的自旋積累，可以通過測量L處另外一個鐵磁條和非磁條的另外一端之間的自旋相關電壓U得到。通過改變兩個鐵磁條的磁化方向為平行狀態和反平行狀態，可以得到一個電壓變化量△U，該變化量與非磁條中自旋積累強度成正比。從套用的角度出發，需要高的自旋積累信號。平面自旋閥中，主要受自旋注人率以及自旋擴散長度的影響。提高自旋注入率，在增大自旋極化率的同時，也要儘可能的增大注人電流的密度。

自旋積累信號隨著退火溫度的升高而增大，並在500℃達到最大值。分析表明，退火可以有效的提高平面自旋閥中的鐵磁/非磁金屬界面處插層的平整度，進而提高平面自旋閥的界面自旋極化率；另外，可能是由於保護層改變了自旋電子的散射途徑，增加了Ag中自旋電子的擴散長度。這兩方面的共同作用下，有效地提高了平面自旋閥的自旋積累信號。

Fano干涉器中的自旋積累

Fano效應是一種典型的量子干涉效應，來源於一個共振過程和一個非共振過程之間的量子干涉，它的標誌在於能夠導致相應物理量譜線中出現Fano線型。

對於單量子點Fano干涉器結構，局域磁通的存在且磁通相因子為時，量子點中能夠出現明顯自旋積累，並且自旋積累的方向可以通過調節磁通來實現控制。進一步研究發現，當該結構的結構參數滿足時（W為兩電極間的直接耦合強度，為電極的態密度），量子點將能夠完全束縛某一自旋的電子。而在由量子點鏈首尾均與電極耦合而形成的複雜Fano干涉器件中，自旋積累能通過改變數子點-金屬線耦合的左右對稱方式或在兩個子環中引入不同磁通來實現，而且自旋積累性質對該結構的量子點數存在明顯的依賴關係。並且，和電的方法對比，調節磁通量對於操縱自旋積累更為有效。在量子點內庫侖相互作用不為零的情況下，由電的方法導致的自旋積累在一定程度上受到抑制，而由磁方法實現的自旋積累卻被加強。