2026/01/01 by Zhiyue Li, LI Zhiyue, Guoping Zhang +2
Physics and Astronomy · #Topological Materials and Phenomena #Magnetic properties of thin films #Quantum and electron transport phenomena
paper · pdf · doi:10.7498/aps.75.20251669
自旋电子学技术的核心挑战在于有效产生和调控自旋极化电流，而基于磁性材料的传统器件易受外部干扰。Andreev反射谱作为测量材料自旋极化率和超导能隙的关键手段，其传统理论模型假设界面散射各向同性，忽略了实际界面中普遍存在的自旋各向异性散射效应，这可能导致对材料本征性质的误判。本研究旨在建立一套完整的各向异性自旋散射理论框架，系统探究界面散射各向异性对Andreev反射谱的调控机制，以解决自旋电子器件设计中的精确表征问题。方法上，基于Blonder-Tinkham-Klapwijk模型和Chen-Tesanovic-Chien模型，引入自旋相关的散射参数，发展了能够描述从正常金属到半金属的各种界面体系的理论模型，并通过数值计算和三维图像分析，详细研究了正常金属、正极化磁性金属和负极化材料在自旋各向异性界面上的反射谱行为。主要结果揭示，对于自旋极化率为零的正常金属，界面各向异性散射可可通过传输自旋极化机制产生高自旋极化电流，为基于非磁性材料的抗干扰自旋电子器件提供了新思路；在磁性材料中，界面各向异性可有效调控电流极化率，解释了界面原子对磁电阻效应的增强机制；此外，通过对比正负极化率条件下的反射谱差异，提出了一种确定材料自旋极化率符号的新方法。结论表明，该理论不仅完善了Andreev反射谱的理论基础，还为量子材料表征和自旋电子器件设计提供了重要指导，特别是在非磁性自旋源开发和界面工程方面具有应用潜力。