Induced Spin Textures in van der Waals Heterostructures  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
118996
Type NN
Principal investigator Csonka, Szabolcs
Title in Hungarian Flag-Era Spin struktúrák létrehozása van der Waals heteroszerkezetekben
Title in English Induced Spin Textures in van der Waals Heterostructures
Keywords in Hungarian spintronika, spin-pálya, mágnesség, topologikus, heterostruktúrák, 2D anyagok, topologikus szigetelők
Keywords in English spintronics; spin-orbit; magnetism; topological; hetero-structures; 2D materials; BiTeI; topological insulator
Discipline
Physics (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Condensed matter properties
Panel Physics
Department or equivalent Department of Physics (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Fülöp, Bálint
Fülöp, Ferenc
Kocsis, Mátyás
Koltai, János
Kovács-Krausz, Zoltán
Oroszlány, László
Pawan Kumar, Srivastava
Tajkov, Zoltán
Starting date 2016-04-01
Closing date 2019-03-31
Funding (in million HUF) 44.274
FTE (full time equivalent) 3.34
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
Grafén egy ideális anyag spin információ közvetítésére. Napjaink központi kérdése, hogy lehet a spin információ kontrollált változtatását elérni grafénben. A projektben változatos heteroszerkezeteket vizsgáltunk meg a spinek mágneses vagy elektromos kontrollálása céljából. Grafént kombináltunk TMDC és óriás spin-pálya kölcsönhatással rendelkező BiTeX (X=I, Br) anyagcsaláddal. Grafén/WSe heteroszerkezetben a grafén rétegben spin-pálya kölcsönhatás megjelenését mutattuk ki és meghatároztuk, hogy völgy-Zeeman jellegű spin-pálya kölcsönhatás a domináns. Elsőként sikerült BiTeI-ból egyetlen atomi réteget exfoliálni, figyelemre méltó 100um-es méretben, ami normál körülmények között stabil. BiTeBr egy különös, reciprocitást sértő transzport viselkedést mutat Rashba spin-pálya kölcsönhatás következtében. Ionos folyadékkal történő kapuzással sikerült jelentősen csökkentenünk a levékonyított BiTeBr kristály elektron sűrűségét, ami ötszörösére növelte a reciprocitást sértő válaszát a kristálynak. Elméleti számolások megmutatták, hogy síkbeli feszítés hatására BiTeBr/grafén heteroszerkezet ígéretes topologikus szigetelő állapot létrehozására. Új BiTeBr/grafén heteroszerkezetet fejlesztettünk, amiben egy új spintronikai funkciót sikerült kimutatni, ami elektromosan kontrollálható spin injektálást tesz lehetővé szobahőmérsékleten. A spin injektálást nem-lokális spin mérések segítségével mutattuk ki, a jelenség hátterében a BiTeBr óriás spin-pálya kölcsönhatása áll.
Results in English
Graphene is an ideal platform to transfer spin information. The key question at the present stage, how manipulation of spin can be achieved. We investigated various graphene based heterostructures to add electronic and magnetic control over the spin. Graphene was combined with TMDC and giant Rashba spin-orbit materials as BiTeX (X=I, Br). Proximity spin-orbit interaction (SOI) was demonstrated for graphene/WSe heterostructure and the character of SOI was identified to be valley-Zeeman type. First isolation of single layer BiTeI was demonstrated by novel exfolation technique with a remarkble size of 100um, which is stable at ambient condition. Due to Rashba spin-orbit BiTeBr shows a peculiar non-reciprocal transport behavior. With ionic liquid gating technique we managed to reduce electron density in thin BiTeBr crystal which allowed to significantly enhance this non-reciprocal response. It was theoretical predicted that BiTeBr/graphene heterostructures are promising to engineer topological insulator in the presence of in-plane strain. In developed BiTeBr/graphene heterostructre we demonstrated a novel spintronics functionality, which allows electric controlled spin injection into graphene at room temperature. Spin injection was confirmed by non-local spin measurement and it originates from the giant Rashba spin-orbit effect of BiTeBr.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=118996
Decision
Yes





 

List of publications

 
Endre Tóvári, Péter Makk, Peter Rickhaus, Christian Schönenbergerb and Szabolcs Csonka: Signatures of single quantum dots in graphene nanoribbons within the quantum Hall regime, Nanoscale, 2016, 8, 11480, 2016
Endre Tóvári, Péter Makk, Ming-Hao Liu, Peter Rickhaus, Zoltán Kovács-Krausz, Klaus Richter, Christian Schönenberger and Szabolcs Csonka: Gate-controlled conductance enhancement from quantum Hall channels along graphene p–n junctions, Nanoscale, 2016, 8, 19910, 2016
S. Zihlmann, A. W. Cummings, J. H. Garcia, M. Kedves, K. Watanabe, T. Taniguchi, C. Schönenberger, P. Makk: Large spin relaxation anisotropy and valley-Zeeman spin-orbit coupling in WSe2/Gr/hBN heterostructures, Phys. Rev. B 97, 075434, 2018
B. Fülöp, Z. Tajkov, J. Pető, P. Kun, J. Koltai, L. Oroszlány, E. Tóvári, H. Murakawa, Y. Tokura, S. Bordács, L. Tapasztó, S. Csonka: Exfoliation of single layer BiTeI flakes, 2D Materials, 5, 031013 (2018), 2018
S. Zihlmann, P. Makk, S. Castilla, J. Gramich, K. Thodkar, S. Caneva, R. Wang, S. Hofmann, C. Schönenberger: Non-equilibrium properties of graphene probed by superconducting tunnel spectroscopy, Phys. Rev. B 99, 075419, 2019
Z. Tajkov, D. Visontai, L. Oroszlány, J. Koltai: Uniaxial Strain Induced Topological Phase Transition in Bismuth-Tellurohalide Graphene Heterostructures, submitted to ACS Nano, 2019





 

Events of the project

 
2019-03-22 11:05:40
Résztvevők változása
2018-01-17 09:08:14
Résztvevők változása
2017-06-16 11:26:03
Résztvevők változása
2017-05-02 14:10:42
Résztvevők változása
2016-11-15 14:58:42
Résztvevők változása




Back »