主讲人：成昭华 研究员（中国科学院物理研究所）

题目：铁磁金属/拓扑绝缘体异质结的自旋流-电荷流转换与超快自旋动力学

时间：2021年5月28日16:00-17:00

地点：新理工楼1226

邀请人：薛德胜

报告摘要：

自旋电子学材料与器件研究的核心问题是自旋流的产生、输运和探测，磁性异质结的自旋流-电荷流转换效率决定了低功耗、高密度和高速度自旋电子器件的性能。由于拓扑绝缘体存在拓扑保护表面态，表现出表面导电、体态绝缘的独特性质，通过调控表面态可实现铁磁金属/拓扑绝缘体异质结自旋流-电荷流转换效率的提高。虽然国内外科学家分别在铁磁金属/拓扑绝缘体和铁磁/二维电子气的自旋流-电荷流转换方面取得了一些进展，但利用拓扑表面态和Rashba表面态协同效应调控自旋-电荷流转换以及超快激光诱导自旋流-电荷流转换的研究完全空白。

我们通过磁性金属/拓扑材料异质结的人工设计与可控生长，通过对超晶格周期和Bi₂和Bi₂Se₃截止面的优化，使得Fe/[Bi₂/Bi₂Se₃]_n异质结的电导率和自旋-电荷转换效率均比Fe/Bi₂Se₃高一个数量级。发现Bi₂Se₃拓扑表面态的存在不但可以加快超快退磁过程，超快退磁时间达到180 fs,而且还导致磁性阻尼因子显著增强。结合第一性理论计算表明拓扑表面态增强的超快自旋动力学源自飞秒激光诱导的超扩散自旋电流，以及Fe与Bi₂Se₃轨道在费米面处的强能带杂化导致增强的界面自旋-轨道耦合。该发现为研究在飞秒时间尺度下的超快自旋-电荷流转换效率提高提供了理论基础，有望开辟出一个超快拓扑自旋电子材料研究的全新方向。

个人简介：

成昭华，中科院物理所研究员，国家杰出青年基金获得者。1990年和1993年先后获得兰州大学学士和硕士学位，1996年获得中国科学院物理研究所凝聚态物理博士学位。1996-2000 年，分别在德国马普金属研究所和加拿大Dalhousie大学物理系从事博士后研究。主要从事磁性纳米结构与飞秒磁性研究。在Adv. Mater., Phys. Rev. Lett. Nano. Lett., PNAS, Phys. Rev.B, Appl. Phys. Lett.等国际主要学术刊物上发表论文300余篇，发表的论文中被他人引用5000余次。