自旋电子学利用电子的自旋来执行逻辑运算或存储信息。理想情况下，自旋电子器件可以比传统半导体器件运行得更快、更节能。然而，在材料中创建和操作自旋纹理仍然很困难。
石墨烯是一种由碳原子构成的二维蜂窝状结构，被认为是自旋电子应用的有趣候选者。石墨烯通常沉积在重金属薄膜上。
在石墨烯与重金属的界面处，形成了一种强烈的自旋轨道耦合，从而产生了不同的量子效应，包括能级的自旋轨道分裂(Rashba效应)和自旋排列的倾斜(Dzyaloshinskii-Moriya相互作用)。自旋倾斜效应特别需要稳定涡状自旋纹理，称为skyrmions，特别适合自旋电子学。
然而，现在，一个西班牙-德国团队已经证明，当在石墨烯和重金属(这里是:铱)之间插入几层铁磁性元素钴时，这些效果会显著增强。样品生长在绝缘衬底上，这是利用这些效应实现多功能自旋电子器件的必要前提。
这项研究发表在ACS Nano杂志上。
“在BESSY II上，我们分析了石墨烯，钴和铱之间界面的电子结构，”HZB的物理学家Jaime博士Sánchez-Barriga说。最重要的发现:与预期相反，石墨烯不仅与钴相互作用，而且还通过钴与铱相互作用。
“石墨烯和重金属铱之间的相互作用是由铁磁性钴层介导的，”Sánchez-Barriga解释说。铁磁层增强了能级的分裂。
“我们可以通过钴单层的数量来影响自旋倾斜效应;三层单层是最好的，”Sanchez-Barriga说。
这一结果不仅得到了实验数据的支持，而且得到了密度泛函理论计算结果的支持。两种量子效应相互影响和加强的事实是新的和意想不到的。
“我们之所以能够获得这些新的见解，是因为BESSY II提供了非常敏感的仪器，用于测量具有自旋分辨率的光辐射(spin - arpes)。这导致了一个幸运的情况，我们可以非常精确地确定自旋倾斜的假设起源，即rashba型自旋轨道分裂，甚至可能比自旋倾斜本身更精确，”HZB“量子材料中的自旋和拓扑”部门负责人Oliver Rader教授强调说。
世界上只有极少数机构拥有具有这些功能的仪器。结果表明，石墨烯基异质结构在下一代自旋电子器件中具有很大的潜力。
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希望本篇文章《异质结构分析揭示自旋电子学中两种量子物理效应的相互增强》能对你有所帮助！
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