自旋流與電荷流的比值被定義為自旋霍爾角，它反映的是電荷流與自旋流之間的轉化效率。自旋軌道作用越強，自旋霍爾角越大。
基本介紹
- 中文名：自旋霍爾角
- 外文名：Holzer spin angle
- 一級學科：工程技術
- 二級學科：自旋電子學
- 定義：自旋流與電荷流的比值
- 作用：反映電荷流與自旋流之間的轉化效
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自旋霍爾角定義
自旋霍爾效應
對於逆自旋霍爾效應，則為：
其中，
叫做自旋霍爾角，表征了電荷流與自旋流相互轉換的效率。自旋軌道作用越強，自旋霍爾角越大。
自旋霍爾效應
量子自旋霍爾態是一種全新的物質狀態。凝聚態理論通常根據對稱性破缺原理來對物質狀態進行分類。量子自旋霍爾態和量子霍爾態是屬於無自發對稱性破缺的物質狀態，與普通物質狀態大為不同。而量子自旋霍爾態與量子霍爾態的不同之處就在於，它不需要外加磁場，因此還保持了時間反演對稱性。
自旋轉移力矩本質上是自旋流中傳導電子與局域磁化強度的相互作用。自旋流的自旋轉移力矩不僅可以使磁化強度翻轉，還可使之進動。既然自旋流可以使磁化強度變化運動，那么很容易想到可能存在其逆過程：鐵磁層中變化運動的磁化強度向相鄰的非磁層發射自旋流。
鐵磁F/非磁N雙層膜中鐵磁層磁化強度進動時，自旋角動量向非磁層中轉移，也就是向非磁層中注入一純自旋流，稱之為自旋泵浦效應。
自旋霍爾角的機制
自旋流與電荷流的比值被定義為自旋霍爾角，它反映的是電荷流與自旋流之間的轉化效。電荷流與自旋流之間的轉化是自旋取向相反的電子由於自旋軌道耦合作用受到雜質或者缺陷的非對稱散射導致。因此自旋霍爾角的本質是自旋軌道耦合作用下的自旋相關散射。自旋霍爾角的機制即自旋散射機制包含基於能帶結構的內享機制和基於雜質散射的外享機制。
自旋霍爾角的計算
自旋霍爾角的準確獲得，需要確保得到的直流共振電壓信號是來自於自旋泵浦。圖1顯示的是YIG/Pt中自旋泵浦信號幅度隨角度的變化關係。圖1中的圓圈是實驗測量的數據，測量時，磁矩的進動是由10GHz，40 mW的微波驅動的。圖1中的實線是用sin函式擬合的擬合曲線。兩者很好地符合，表明測量的電壓信號是自旋泵浦信號。
圖1 微波磁場為微波發生器功率的變化
