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Out-of-plane spin-to-charge conversion at low temperatures in graphene/MoTe2 heterostructures

石墨烯 凝聚态物理 自旋霍尔效应 自旋极化 异质结 旋转 自旋(空气动力学) 电荷(物理) 材料科学 物理 纳米技术 电子 量子力学 热力学
作者
Nerea Ontoso,C. K. Safeer,Josep Ingla‐Aynés,Franz Herling,Luis E. Hueso,Miguel Calvo,Félix Casanova
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:123 (3)
标识
DOI:10.1063/5.0154149
摘要

Multi-directional spin-to-charge conversion—in which spin polarizations with different orientations can be converted into a charge current in the same direction—has been demonstrated in low-symmetry materials and interfaces. This is possible because, in these systems, spin-to-charge conversion can occur in unconventional configurations in which charge current, spin current, and polarization do not need to be mutually orthogonal. Here, we explore, in the low temperature regime, the spin-to-charge conversion in heterostructures of graphene with the low-symmetry 1T' phase of MoTe2. First, we observe the emergence of charge conversion for out-of-plane spins at temperatures below 100 K. This unconventional component is allowed by the symmetries of both MoTe2 and graphene and likely arises from spin Hall effect in the spin–orbit proximitized graphene. Moreover, we examine the low-temperature evolution of non-local voltage signals arising from the charge conversion of the two in-plane spin polarizations, which have been previously observed at higher temperature. As a result, we report omni-directional spin-to-charge conversion—for all spin polarization orientations—in graphene/MoTe2 heterostructures at low temperatures.
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