近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所計(jì)算物理團(tuán)隊(duì)研究員鄭小宏課題組在光致純自旋流研究中獲進(jìn)展，提出結(jié)構(gòu)具有空間反演對稱而自旋密度具有空間反演反對稱的體系是利用光學(xué)伽伐尼效應(yīng)獲得純自旋流的理想體系，純自旋流的產(chǎn)生不依賴于光子的能量、光的偏振類型或偏振角。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Physical Review B上。 ZlG|U]mM5  
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光學(xué)伽伐尼效應(yīng)（Photogalvanic Effect，PGE）是一種非線性光學(xué)效應(yīng)，指在空間結(jié)構(gòu)的反演對稱性破缺的體系中無需施加電壓，僅通過光照即可產(chǎn)生直流電流的現(xiàn)象，其在傳統(tǒng)半導(dǎo)體中得到系統(tǒng)研究，在新興的二維材料中也開始引發(fā)關(guān)注。但該效應(yīng)自提出至今，一直受爭議，科學(xué)家認(rèn)為空間反演對稱破缺是實(shí)現(xiàn)光學(xué)伽伐尼效應(yīng)的前提條件，因此到目前為止，幾乎所有的光學(xué)伽伐尼效應(yīng)研究的對象都是空間反演對稱破缺的體系。 mi]bS  
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研究人員在研究結(jié)構(gòu)具有空間反演對稱、而磁性具有空間反演反對稱體系的光電流時(shí)發(fā)現(xiàn)，在看似平靜的沒有凈電荷流動(dòng)的“表面”下卻暗藏電子的定向流動(dòng)，自旋向上和自旋向下的電子產(chǎn)生的電流大小相等、方向相反，從而形成純自旋流。這一結(jié)果首先在三角形鋸齒邊反量子點(diǎn)修飾的扶手椅型石墨烯納米帶中實(shí)現(xiàn)。 K*id 1YY  
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研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在這類體系中，光致純自旋流的產(chǎn)生不依賴于光子的能量、光的偏振類型和偏振角。這是和以往利用光學(xué)伽伐尼效應(yīng)實(shí)現(xiàn)純自旋流的類似方案相比具有的優(yōu)勢。以往方案由于建立在體系結(jié)構(gòu)必須具有空間反演對稱破缺的基礎(chǔ)上，因而產(chǎn)生凈電荷流是必然事件，得到純自旋流只是偶然事件，即只能對光源參數(shù)進(jìn)行精密調(diào)節(jié)而在某些特定的光子能量或特定的偏振角下得到純自旋流。 1=U NA :t<  
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由于這類體系中事先并不知道在什么光子能量或什么偏振角下會(huì)出現(xiàn)純自旋流，以及稍微偏離其光子能量或偏振角，純自旋流出現(xiàn)的條件就會(huì)消失，因而實(shí)驗(yàn)上難以控制。該研究提出的方案可不受這些光源條件的限制，建立在結(jié)構(gòu)具有空間反演對稱的基礎(chǔ)上，因此電荷流為0，只要有電子的流動(dòng)就自動(dòng)為純自旋流。 Q}6!t$Vk  
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純自旋流（Pure Spin Current）是自旋電子學(xué)的一個(gè)概念，指材料或器件中的電子在外加驅(qū)動(dòng)作用下只產(chǎn)生自旋的流動(dòng)，而沒有凈電荷的流動(dòng)。由于純自旋操控具有低功耗的特點(diǎn)，在信息的傳輸與存儲(chǔ)中具有重要意義，近年來在自旋電子學(xué)領(lǐng)域引發(fā)關(guān)注，純自旋流的產(chǎn)生是自旋電子學(xué)中的重要課題。該研究為可靠地得到純自旋流提出了方案。 j0`)m