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[2019年IEEE光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 中国厦门（2019.12.17-2019.12.20）] 2019年光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 实现高灵敏度等离子体本征与外禀光纤传感器的新方法

DOI：10.1109/piers-fall48861.2019.9021926 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 过去已开发并运用包含四个分量电压和电流的自旋电路来分析各类结构（包括非共线铁磁体）。近期在铂、钽和钨等重金属中观测到强自旋轨道力矩的现象，为自旋电子学应用开辟了新途径——提供了向磁体写入信息的替代方案。本文基于标准扩散方程，将四分量（一个电荷分量和三个自旋分量）电导矩阵拓展至具有自旋霍尔效应的材料体系。我们提出的自旋电路成功复现了自旋霍尔效应（SHE）、逆自旋霍尔效应及自旋霍尔磁电阻等标准结果。该电路表征方法还能直接用于分析新构型：首先展示巨自旋霍尔效应（GSHE）材料无需隧穿势垒即可向半导体注入自旋的可行性；其次揭示薄层GSHE样品中单表面自旋极化对增强另一表面自旋电流注入的作用。最后给出可用于构建任意形GSHE材料分析单元的小立方体基本电导矩阵。
作者： Seokmin Hong，Shehrin Sayed，Supriyo Datta
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研究概述 实验方案

研究目的

基于标准扩散方程，将四分量（一个电荷与三个自旋）电导矩阵扩展至包含自旋霍尔效应的材料，并分析适用于自旋电子学的新构型。

研究成果

针对具有自旋霍尔效应材料的电导矩阵或等效电路表示法，在原有四元件电路模型基础上进行了拓展，为涉及此类材料的各类结构提供了?？榛治龇椒?。该方法成功重构了自旋霍尔效应、逆自旋霍尔效应和自旋霍尔磁阻的标准结果，并提供了理解新型自旋注入案例的简易模型。文中提出的微立方体基本电导矩阵适用于任意形状结构的数值模拟。

研究不足

技术及应用方面的限制包括：电导矩阵电压假设中采用的各项前提条件，以及标准方程未能涵盖的附加效应可能需要对电导矩阵进行修改的潜在需求。

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