具有物质拓扑状态的独特电子自旋结构，将大大改善新兴的自旋轨道驱动的存储器和逻辑技术。然而，在提高其性能、电栅可调性、来自琐碎体态的干扰以及异质结构界面有关方面仍存在挑战。为了克服这些困难，我们将二维石墨烯与三维拓扑绝缘体(TI)集成在范德瓦尔斯异质结构中，以利用其卓越的自旋电子特性和工程学感应的自旋电荷转换现象。在这些异质结构中，我们通过实验证明了在室温下可调节栅极的自旋电流效应(SGE)，可将非平衡自旋极化有效转换为横向电荷电流。通过自旋开关、自旋进动和磁化旋转实验对不同器件的SGE进行系统的测量，建立了自旋电荷转换在Gr-TI异质结构中的鲁棒性。重要的是，使用栅极电压，我们揭示了自旋电流信号的幅度和符号都具有很强的电场可调性。这些发现为利用TIs和异质结构中的石墨烯，实现全电和门栅可调自旋轨道技术提供了一条有效途径，可以提高自旋电子电路的性能并降低功耗。
  
Fig. 1 石墨烯-拓扑绝缘子异质结构中的自旋电偶效应。
 
 
Fig. 2 石墨烯-拓扑绝缘子异质结构中自旋电偶效应的测量。
 
 
Fig. 3 室温下自旋电流信号的栅控符号变化。
 
 
Fig. 4 FM轴沿y方向的Gr-TI异质结构中的自旋电流效应。
 
      相关研究成果于2020年由瑞典查尔默斯理工大学j P. Dash课题组，发表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-17481-1)上。原文：Gate-tunable spin-galvanic effect in graphene-topological insulator van der Waals heterostructures at room temperature。

摘自《石墨烯杂志》公众号：