1. Electrical and thermal spin accumulation in germanium
- Author
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A. Jain, A. Barski, Matthieu Jamet, Vincent Baltz, Emmanuel Augendre, J. C. Le Breton, L. Louahadj, Pascale Bayle-Guillemaud, Henri Jaffrès, Céline Vergnaud, Clarisse Ducruet, J.-M. George, Eric Prestat, Jean-Philippe Attané, C. Portemont, Laurent Vila, Alain Marty, J. Peiro, Nanostructures et Magnétisme (NM), Service de Physique des Matériaux et Microstructures (SP2M - UMR 9002), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), Unité mixte de physique CNRS/Thales (UMPhy CNRS/THALES), THALES-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude des Matériaux par Microscopie Avancée (LEMMA ), Modélisation et Exploration des Matériaux (MEM), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), CROCUS Technology, SPINtronique et TEchnologie des Composants (SPINTEC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information (CEA-LETI), Direction de Recherche Technologique (CEA) (DRT (CEA)), THALES [France]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
- Subjects
Materials science ,Physics and Astronomy (miscellaneous) ,FOS: Physical sciences ,chemistry.chemical_element ,Germanium ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,Signal ,Spin wave ,Mesoscale and Nanoscale Physics (cond-mat.mes-hall) ,0103 physical sciences ,Thermoelectric effect ,[PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat] ,010306 general physics ,Spin-½ ,Condensed Matter - Materials Science ,Condensed Matter - Mesoscale and Nanoscale Physics ,Condensed matter physics ,Materials Science (cond-mat.mtrl-sci) ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Temperature gradient ,chemistry ,Ferromagnetism ,Spin diffusion ,Condensed Matter::Strongly Correlated Electrons ,0210 nano-technology - Abstract
In this letter, we first show electrical spin injection in the germanium conduction band at room temperature and modulate the spin signal by applying a gate voltage to the channel. The corresponding signal modulation agrees well with the predictions of spin diffusion models. Then by setting a temperature gradient between germanium and the ferromagnet, we create a thermal spin accumulation in germanium without any tunnel charge current. We show that temperature gradients yield larger spin accumulations than pure electrical spin injection but, due to competing microscopic effects, the thermal spin accumulation in germanium remains surprisingly almost unchanged under the application of a gate voltage to the channel., 7 pages, 3 figures
- Published
- 2012
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