論文の概要: Chirality-Induced Magnet-Free Spin Generation in a Semiconductor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.18964v1
- Date: Wed, 27 Mar 2024 19:27:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-29 18:11:43.857284
- Title: Chirality-Induced Magnet-Free Spin Generation in a Semiconductor
- Title（参考訳）: 半導体中におけるキラル性誘起磁気フリースピン発生
- Authors: Tianhan Liu, Yuwaraj Adhikari, Hailong Wang, Yiyang Jiang, Zhenqi Hua, Haoyang Liu, Pedro Schlottmann, Hanwei Gao, Paul S. Weiss, Binghai Yan, Jianhua Zhao, Peng Xiong,
- Abstract要約: 通常の金属(Au)電極からの電流注入によるnドープGaAsのスピン蓄積の効率的生成を示す。
この実験は、完全に非磁性デバイス構造におけるCISSの決定的な観察を構成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9164012225012762
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Electrical generation and transduction of polarized electron spins in semiconductors are of central interest in spintronics and quantum information science. While spin generation in semiconductors has been frequently realized via electrical injection from a ferromagnet, there are significant advantages in nonmagnetic pathways of creating spin polarization. One such pathway exploits the interplay of electron spin with chirality in electronic structures or real space. Here, utilizing chirality-induced spin selectivity (CISS), we demonstrate efficient creation of spin accumulation in n-doped GaAs via electric current injection from a normal metal (Au) electrode through a self-assembled monolayer of chiral molecules ({\alpha}-helix L-polyalanine, AHPA-L). The resulting spin polarization is detected as a Hanle effect in the n-GaAs, which is found to obey a distinct universal scaling with temperature and bias current consistent with chirality-induced spin accumulation. The experiment constitutes a definitive observation of CISS in a fully nonmagnetic device structure and demonstration of its ability to generate spin accumulation in a conventional semiconductor. The results thus place key constraints on the physical mechanism of CISS and present a new scheme for magnet-free semiconductor spintronics.
- Abstract（参考訳）: 半導体中の偏光電子スピンの電気的生成と変換は、スピントロニクスと量子情報科学の中心的な関心事である。
半導体のスピン生成は強磁性体からの電気注入によって頻繁に実現されているが、スピン偏極を生成する非磁性経路には大きな利点がある。
そのような経路の1つは電子スピンの電子構造や実空間におけるキラリティとの相互作用を利用する。
ここでは、キラル性誘起スピン選択性(CISS)を用いて、通常の金属(Au)電極からキラル分子の自己組織化単分子膜({\alpha}-helix L-polyalanine, AHPA-L)を通した電流注入によるnドープGaAsのスピン蓄積の効率的な生成を実証する。
結果として生じるスピン偏極は、n-GaAsのハンル効果として検出され、これは温度とバイアス電流がキラリティー誘起のスピン蓄積と一致していることと異なる普遍的なスケーリングに従うことが示されている。
この実験は、完全に非磁性デバイス構造におけるCISSの決定的な観察と、従来の半導体におけるスピン蓄積を発生させる能力の実証を構成する。
これにより、CISSの物理機構に重要な制約が課され、無磁石半導体スピントロニクスの新しいスキームが提示される。
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