纳米级空位梯度增强了YIG/重金属界面处的自旋-电荷转换效率

《Advanced Functional Materials》：Nanoscale Vacancy Gradients Enhanced Spin-Charge Conversion at YIG/Heavy Metal Interfaces

通过Ar?离子轰击和化学处理在YIG/heavy-metal异质结构中形成2 nm深度Fe空位梯度分布，显著增强界面逆自旋霍尔效应，使自旋电荷转换效率提升170%，缺陷工程策略为高效率自旋电子器件提供新途径。

　　

摘要

本文展示了通过Ar⁺离子轰击和化学处理，YIG/重金属异质结构中的自旋到电荷转换效率提高了近一倍。通过在单晶YIG薄膜的2纳米深度范围内引入Fe空位的梯度分布，形成了一个强反转破缺的界面，从而增强了逆Rashba-Edelstein效应（IREE）。利用STEM-EDS/TOF-SIMS进行结构表征，证实了Fe空位的深度分布；而铁磁共振和逆自旋霍尔效应测量结果显示自旋到电荷转换效率提升了170%。使用Cu中间层和Au封层的对照实验排除了体自旋霍尔机制和磁邻近效应的贡献，从而将这种效率提升直接归因于界面IREE效应。这种缺陷工程策略为开发与YIG/重金属系统兼容的高效率自旋电子器件提供了一条可扩展的途径。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。