Diogo C. Vaz, A.R. Fert, Laurent Vila, Manuel Bibes, A. Barthélémy, Juan-Carlos Rojas-Sánchez, Giuseppe Sicoli, Simón Oyarzún, M. Jamet, H. Jaffrès, Edouard Lesne, Jean-Philippe Attane, Eric Jacquet, J.-M. George, Yu Fu, Hiroshi Naganuma, Unité mixte de physique CNRS/Thales (UMPhy CNRS/THALES), THALES [France]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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), 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), Institut de biologie et chimie des protéines [Lyon] (IBCP), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Reconnaissance Ionique et Chimie de Coordination (RICC), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-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)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), ANR-13-BS10-0005,SOspin,Courants de spin et couple de transfert de spin produits par des effets spin-orbites(2013), ANR-13-BS04-0006,LACUNES,Nouveaux gaz bidimensionnels d'électrons aux surfaces des oxydes des métaux de transition(2013), European Project: 615759,EC:FP7:ERC,ERC-2013-CoG,MINT(2014), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-THALES, Institut de Chimie du CNRS (INC)-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)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
The spin-orbit interaction couples the electrons' motion to their spin. Accordingly, passing a current in a material with strong spin-orbit coupling generates a transverse spin current (spin Hall effect, SHE) and vice-versa (inverse spin Hall effect, ISHE). The emergence of SHE and ISHE as charge-to-spin interconversion mechanisms offers a variety of novel spintronics functionalities and devices, some of which do not require any ferromagnetic material. However, the interconversion efficiency of SHE and ISHE (spin Hall angle) is a bulk property that rarely exceeds ten percent, and does not take advantage of interfacial and low-dimensional effects otherwise ubiquitous in spintronics hetero- and mesostructures. Here, we make use of an interface-driven spin-orbit coupling mechanism - the Rashba effect - in the oxide two-dimensional electron system (2DES) LaAlO3/SrTiO3 to achieve spin-to-charge conversion with unprecedented efficiency. Through spin-pumping, we inject a spin current from a NiFe film into the oxide 2DES and detect the resulting charge current, which can be strongly modulated by a gate voltage. We discuss the amplitude of the effect and its gate dependence on the basis of the electronic structure of the 2DES., Comment: Final version just published in Nature Materials. Contact author for a reprint