Giant spin transport anisotropy in magnetic topological insulators
Vila Tusell, Marc (University of California)
Cummings, Aron (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Roche, Stephan (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Data:	2024
Resum:	We report on exceptionally long spin transport and giant spin lifetime anisotropy in the gapped surface states of three-dimensional (3D) magnetic topological insulators (MTIs). We examine the properties of these states using the three-dimensional Fu-Kane-Mele Hamiltonian model in the presence of a magnetic exchange field. The corresponding spin textures of surface states, which are well reproduced by an effective two-band model, hint at a considerable enhancement of the lifetime of out-of-plane spins compared to in-plane spins. This is confirmed by large-scale spin transport simulations for 3D MTIs with disorder. The energy dependence of the spin lifetime anisotropy arises directly from the nontrivial spin texture of the surface states, and is correlated with the onset of the quantum anomalous Hall phase. Our findings suggest different spin filtering capabilities of the gapped surface MTI states, which could be explored by nonlocal spin valve measurements.
Ajuts:	European Commission 824140 Agencia Estatal de Investigación CEX2021-001214-S Ministerio de Ciencia e Innovación PRTR-C17.I1 Agencia Estatal de Investigación PID2022-138283NB-I00 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00997
Nota:	Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
Drets:	Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Exchange fields ; Hamiltonian models ; Magnetic exchange ; Out-of-plane ; Property ; Spin lifetimes ; Spin textures ; Spin transport ; Topological insulators ; Two-band model
Publicat a:	Physical review B, Vol. 109, Issue 19 (May 2024) , art. 195435, ISSN 2469-9969

DOI: 10.1103/PhysRevB.109.195435

6 p, 553.5 KB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats