by FLEET
左图:单层WTe2装置(比例尺= 5um)
右图:不同温度下的门相关电导
信用:纳米信件 本周发表的一项由RMIT牵头的国际合作观察到，在量子自旋霍尔绝缘体中存在巨大的面内各向异性磁阻(AMR)，边缘态的自旋量子化轴可以被很好地定义
量子自旋霍尔绝缘体(QSHIs)是一种具有绝缘本体和非耗散螺旋边缘状态的二维物质状态，显示自旋动量锁定，这是发展未来低能纳米电子和自旋电子器件的有前途的选择
RMIT、UNSW和华南师范大学(中国)研究人员的FLEET合作首次证实了单层WTe2中存在大的面内AMR，这是一种具有更高临界温度的新型QSHI
通过允许导电而不浪费能量，这种材料可以形成未来新一代超低能量电子产品的基础
制造单层WTe2器件 拓扑绝缘体的兴起为寻求非耗散输运的研究人员提供了巨大的希望，从而解决了已经观察到的摩尔定律的停滞
与之前报道的只能在低温下表现出量子化边缘输运的量子阱系统不同，最近在预测的大带隙QSHI，单层WTe2中在100 K下的量子化边缘输运的观察，为QSHI的应用提供了更多的光
该研究的第一作者Dr
程谈说
墨尔本皇家理工大学FLEET研究员程说:“由于单层WTe2纳米片很难获得，我们首先着眼于更成熟的材料石墨烯，以开发制造单层WTe2器件的最佳方法。”
由于单层WTe2纳米片对空气也非常敏感，应该利用惰性hBN纳米片制成的保护性“防护服”来封装它们
此外，组装在无氧无水手套箱中进行，然后在室外进行一系列测试
经过一番努力，该团队随后成功地制造了具有栅电极的单层WTe2器件，并观察到栅控单层WTe2的典型传输行为
“对于未来自旋电子器件中使用的材料，我们需要一种方法来确定自旋特性，特别是自旋方向，”博士说
郑国霖(也在马绍尔群岛)
当单层WTe2器件(左)在面内方向倾斜时，AMR(右)随着倾斜角度而变化，在变化的磁场下显示，并且当磁场垂直于边缘电流方向时达到最小值
信用:纳米信件 “然而，在单层WTe2中，自旋动量锁定(QSHI的一个基本特性)以及自旋量子化轴是否处于螺旋边缘状态仍有待实验证明
" 各向异性磁阻(AMR)是揭示电流自旋极化时电子自旋与动量关系的一种有效的输运测量方法
考虑到QSHI的边缘态只允许自旋极化电子的传输，研究小组随后使用AMR测量来探索单层WTe2边缘态中潜在的自旋动量锁定
“幸运的是，我们找到了处理单层wt2纳米片的合适方法，”合著者Dr
费翔翔(UNSW)
“于是我们进行了依赖于角度的输运测量，以探索边缘态的潜在自旋特征
" 执行各向异性磁阻并定义自旋量子化轴 然而，拓扑边缘态并不是自旋动量锁定和面内AMR效应的唯一可能原因
拉什巴分裂也可能产生类似的效果，这可能会使实验结果不清楚
“幸运的是，拓扑边缘态和Rashba分裂诱导了非常不同的依赖于门的面内AMR行为，因为这两种情况下的能带结构仍然非常不同
合著者亚历克斯·汉密尔顿教授(也在UNSW大学)说
“大多数样本显示，当磁场几乎垂直于边缘电流方向时，面内AMR最小
”程说
华南师范大学合作者的进一步理论计算进一步证实了单层WTe2边缘态的电子自旋应该总是垂直于它们的传播方向，即所谓的“自旋动量锁定”
" “在单层wt2中观察到的面内AMR振幅非常大，高达22%，”合著者王兰教授说
“而在其他三维拓扑绝缘体中，面内AMR的先前振幅仅为1%左右
通过AMR测量，我们还可以精确地确定处于边缘态的自旋极化电子的自旋量化轴
" “这项工作再次证明了QSHI在设计和开发新型自旋电子器件方面的巨大潜力，并证明了AMR是设计和开发基于QSHI的自旋电子器件的有用工具，这是FLEET未来实现低能耗器件的最有前途的途径之一
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
