Оптическое возбуждение спиновых токов в гетероструктурах с гигантским спин-орбитальным взаимодействием

Целью данной работы является исследование магнитооптического эффекта Керра и обратного спинового эффекта Холла в структурах эпитаксиальная пленка феррит-граната ((YBi)3(FeAlSc)5012) / топологический изолятор (BiSbTeSe2). Подобные структуры интересны тем, что с их помощью возможна реализация спинтронных устройств, перспективных с точки зрения энергоэффективности, а именно уменьшение потерь при передаче данных. В работе были получены зависимости экваториального магнитооптического эффекта Керра и обратного спинового эффекта Холла от величины внешнего магнитного поля. Из полученных зависимостей для экваториального эффекта Керра был сделан вывод, что насыщение в образце достигается при значении внешнего магнитного поля равном 100 мТ. Спиновый ток, генерируемый в слое феррит-граната, достигает своего максимального значения при величине внешнего магнитного поля равному полю насыщения. В ходе исследования обратного спинового эффекта Холла было выявлено, что для одного из образцов (представленные образцы имели одинаковые слои феррит-граната (4 мкм) и различные толщины топологического изолятора) поведение зависимости оптически индуцированного напряжения от величины внешнего магнитного поля носит линейный характер. Данное поведение было объяснено тем, что в зависимости от толщины топологического изолятора обратный спиновый эффект Холла подавляется классическим эффектом Холла. Так же было выявлено, что линейная зависимость индуцированного напряжения от внешнего магнитного поля наблюдается в структурах с более толстыми слоями топологического изолятора. В образцах с толстым слоем топологического изолятора при понижении температуры внешней среды до 20К наблюдается обратный спиновый эффект Холла. При повышении температуры внешней среды до 50К уже наблюдается классический эффект Холла. Подобный переход происходит из-за превалирования спинового тока над зарядовым, вследствие роста сопротивления топологического изолятора с понижением температуры окружающей среды.