广州白云登高车出租,   广州登高车出租,   白云区登高车出租     三维拓扑绝缘体，作为一种特殊的强自旋轨道耦合的量子材料，其体相是绝缘的，却有着金属的表面态。 作为拓扑绝缘体的拓扑的代表，表面态来自强自旋轨道耦合的体带。实验上由于缺陷的存在及高温下的热激发，在室温下体相很难绝缘，通常情况下被视为拓扑半金属。自三维拓扑绝缘体发现以来，实验上人们一直致力于抑制其体相的载流子浓度，以探究并利用其表面态。独特的表面态满足狄拉克线性色散关系，受时间反演对称性保护，背散射被抑制。因此人们预期利用表面态电子作为传导来减小功耗。表面态另一个重要的特征是自旋动量相互锁定。这意味着，在表面上施加一定的电荷密度，就会产生相应的自旋极化。这是一种本征的电极化，在磁电耦合领域诱导出很多新现象，使得拓扑绝缘体成为低耗散非易失性自旋电子学器件完美的候选。在自旋的沟道及调控方面，发展日新月异。而对于自旋的电注入及检测来说，有一个一直困饶的问题：如何实现全电学的自旋注入和检测。最常用的注入和检测手段是采用铁磁性金属材料。铁磁性金属由于费米面存在自旋态密度的劈裂，因此自旋向上和自旋向下的态密度是不一样的，存在净的自旋极化。通常情况下，会在沟道和铁磁性金属之间加入５０层隧穿层来优化界面，解决电导不匹配的问题。但是铁磁性金属的自旋极化率低，因此研究者也选用了理论上自旋极化率更高的铁磁半金属来作为提高自旋注入率和探测率的手段。

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           然而上述方案都需要外加磁场的存在，这限制了全电学的集成电路的应用，因此亟需寻找一个全电学的手段实现全电学的自旋注入和检测。有研究人员利用一维体系的能带的劈裂，产生净的自旋极化。这里，从材料的角度，选取了拓扑绝缘体，探测到了电流极化的自旋流，证明了可以实现全电学的自旋注入和检测。与石墨烯自旋器件类似，通过在拓扑绝缘体上制备铁磁性电极，拓扑绝缘体表面自旋极化流可以通过磁阻或者电压读出：当拓扑绝缘体表面的自旋极化流平行于电极磁化方向时，会测到一个低电阻（电压）。当拓扑绝缘体表面自旋极化流反平行与电极磁化方向时，会测到一个高电阻（电压），原理与自旋阀结构的巨磁阻效应类似。自旋动量锁定的表面态给自旋电子学带来了发展，有可能预期实现无耗散的输运。实验上首先在Ｂｉ２Ｓｅ３体系中探测到了表面态的自旋极化流。由于Ｂｉ２Ｓｅ３体态贡献较大，因此加工方面要求非常苛亥也不利于去研究挖掘表面态的输运。因此后续呢，研究人员陆续报道了在质量更高更绝缘的三元拓扑绝缘体及四元拓扑绝缘体中发现了表面态的自旋极化流。

       电学上探测和利用拓扑绝缘体表面的自旋流是极其重要的，使得拓扑绝缘体可以应用到电子及自旋电子学存储和逻辑应用。要利用表面态的性质，需要高质量的体态绝缘的拓扑绝缘体材料除了上述电学探测的方法通过放置铁磁电极或者铁磁隧穿电极在拓扑绝缘体上，最近人们也用石墨烯作为自旋导电体连接拓扑绝缘体薄膜和探测器。拓扑绝缘体表面中的自旋极化流可以扩散到石墨烯中，而且可以被石墨烯上的铁磁性电极以非局域的方式测到。证明了拓扑绝缘体是解决全电学自旋注入的可行的方案。

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