物电学院王瑞强教授研究组在Phys. Rev. Lett.发表高水平研究成果

2019-11-19 08:34:09
科学研究

我校物理与电信工程学院、广东省量子调控工程与材料重点实验室自旋电子学研究团队在拓扑自旋电子学研究领域取得重要研究进展,研究成果以“Photon-Induced Weyl Half-Metal Phase and Spin Filter Effect from Topological Dirac Semimetals”为题,于11月15日发表在物理学国际顶级期刊《Physical Review Letters》上, 文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.206601。

自旋电子学是以操控电子自旋为手段,以实现量子信息磁存储及解决微型化器件发热等科学问题为目标的研究领域。在传统的自旋电子学研究中存在诸多世界性难题,如自旋流的产生或自旋注入效率低、高效电操控自旋极化难、与传统微电子技术不兼容等。本工作结合当前凝聚态物理新型的拓扑Dirac semimetal材料,在不施加磁场的情况下,采用圆偏振光照射实现自旋操控。其机理在于:利用圆偏振光与材料自旋之间的相互作用,使Dirac semimetal材料发生拓扑量子相变;在相变过程中,不同自旋的电子对光强有不同的响应,当光强达到一定程度时,一种自旋电子进入绝缘态而另一种自旋电子却进入Weyl semimetal 态,在绝缘态能隙当中,出现自旋完全极化与Weyl semimetal 共存的相。这种相之前国际上从未报道过,研究组首次在理论上提出并将其命名为 Weyl half-metal 相。 基于此相,进一步发现了具有拓扑特性的自旋过滤效应,为解决自旋极化/注入世界性难题提供了新理论方案。

本工作华南师范大学为第一署名单位,合作单位是南京大学。我校珠江学者特聘教授王瑞强研究员指导的硕士研究生李晓诗为该论文第一作者,我校青年英才邓明勋博士、王瑞强研究员以及中国科学院院士南京大学邢定钰教授为共同通讯作者。参与该工作的还有我校博士后段后建、硕士生傅培浩、以及南京大学长江学者、国家杰青盛利教授等人。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金重点项目等项目的资助。

该自旋电子学研究团队近期在拓扑材料自旋量子调控方面取得了系列重要研究成果。 如:近期研究了拓扑Weyl semimetal 材料中的磁电导,并提出利用振荡负磁电阻可以作为识别此类材料的特征信号,该成果作以“Quantum Oscillations of the Positive Longitudinal Magnetoconductivity: A Fingerprint for Identifying Weyl Semimetals“为题,于 2019年1月发表在《Physical Review Letters》上,文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.036601。 该论文的第一作者是我校青年英才邓明勋博士。

作者/通讯员:李聪鹏 | 来源:物理与电信工程学院 | 编辑:杨柳青