We have investigated direct and inverse Edelstein effects in a one-atom-layer Tl-Pb compound with a large Rashba-type spin splitting. In spin pumping experiments at room temperature, spin-to-charge conversion voltage due to the inverse Edelstein effect is clearly observed in Py/Cu/Tl-Pb trilayer samples. To confirm efficient spin-charge interconversion in Tl-Pb compounds, the direct Edelstein effect is also studied in the same trilayer samples by measuring the modulation of the effective magnetization damping in the Py layer via the charge-to-spin conversion in the Tl-Pb layer. Using the results of both direct and inverse Edelstein effects, the Edelstein length is estimated to be ∼0.1 nm for Tl-Pb compounds.
References
1.
W.
Han
, APL Mater.
4
, 032401
(2016
).2.
M. S.
Kushwaha
, Phys. Rev. B
74
, 045304
(2006
).3.
M. S.
Kushwaha
, Phys. Rev. B
76
, 245315
(2007
).4.
M. S.
Kushwaha
, J. Appl. Phys.
104
, 083714
(2008
).5.
V. M.
Edelstein
, Solid State Commun.
73
, 233
–235
(1990
).6.
J. C.
Rojas-Sánchez
, L.
Vila
, G.
Desfonds
, S.
Gambarelli
, J. P.
Attané
, J. M.
De Teresa
, C.
Magén
, and A.
Fert
, Nat. Commun.
4
, 2944
(2013
).7.
Y.
Shiomi
, K.
Nomura
, Y.
Kajiwara
, K.
Eto
, M.
Novak
, K.
Segawa
, Y.
Ando
, and E.
Saitoh
, Phys. Rev. Lett.
113
, 196601
(2014
).8.
P.
Deorani
, J.
Son
, K.
Banerjee
, N.
Koirala
, M.
Brahlek
, S.
Oh
, and H.
Yang
, Phys. Rev. B
90
, 094403
(2014
).9.
M.
Jamali
, J. S.
Lee
, J. S.
Jeong
, F.
Mahfouzi
, Y.
Lv
, Z.
Zhao
, B. K.
Nikolic
, K. A.
Mkhoyan
, N.
Samarth
, and J.-P.
Wang
, Nano Lett.
15
, 7126
(2015
).10.
J. C.
Rojas-Sánchez
, S.
Oyarzun
, Y.
Fu
, A.
Marty
, C.
Vergnaud
, S.
Gambarelli
, L.
Vila
, M.
Jamet
, Y.
Ohtsubo
, A.
Taleb-Ibrahimi
, P.
Le Fevre
, F.
Bertran
, N.
Reyren
, J.-M.
George
, and A.
Fert
, Phys. Rev. Lett.
116
, 096602
(2016
).11.
K. T.
Yamamoto
, Y.
Shiomi
, K.
Segawa
, Y.
Ando
, and E.
Saitoh
, Phys. Rev. B
94
, 024404
(2016
).12.
H.
Wang
, J.
Kally
, J. S.
Lee
, T.
Liu
, H.
Chang
, D. R.
Hickey
, K.
Andre Mkhoyan
, M.
Wu
, A.
Richardella
, and N.
Samarth
, Phys. Rev. Lett.
117
, 076601
(2016
).13.
Q.
Song
, J.
Mi
, D.
Zhao
, T.
Su
, W.
Yuan
, W.
Xing
, Y.
Chen
, T.
Wang
, T.
Wu
, X. H.
Chen
, X. C.
Xie
, C.
Zhang
, J.
Shi
, and W.
Han
, Nat. Commun.
7
, 13485
(2016
).14.
S.
Karube
, K.
Kondou
, and Y.
Ohtani
, Appl. Phys. Express
9
, 033001
(2016
).15.
H.
Tsai
, S.
Karube
, K.
Kondou
, N.
Yamaguchi
, F.
Ishii
, and Y.
Otani
, Sci. Rep.
8
, 5564
(2018
).16.
Q.
Song
, H.
Zhang
, T.
Su
, W.
Yuan
, Y.
Chen
, W.
Xing
, J.
Shi
, J.
Sun
, and W.
Han
, Sci. Adv.
3
, e1602312
(2017
).17.
A. R.
Mellnik
, J. S.
Lee
, A.
Richardella
, J. L.
Grab
, P. J.
Mintun
, M. H.
Fischer
, A.
Vaezi
, A.
Manchon
, E.-A.
Kim
, N.
Samarth
, and D. C.
Ralph
, Nature (London)
511
, 449
(2014
).18.
Y.
Fan
, P.
Upadhyaya
, X.
Kou
, M.
Lang
, S.
Takei
, Z.
Wang
, J.
Tang
, L.
He
, L.-T.
Chang
, M.
Montazeri
, G.
Yu
, W.
Jiang
, T.
Nie
, R. N.
Schwartz
, Y.
Tserkovnyak
, and K. L.
Wang
, Nat. Mater.
13
, 699
(2014
).19.
J. J.
Lander
, Surf. Sci.
1
, 125
(1964
).20.
T.
Zhang
, P.
Cheng
, W. J.
Li
, Y. J.
Sun
, G.
Wang
, X. G.
Zhu
, K.
He
, L.
Wang
, X.
Ma
, X.
Chen
et al., Nat. Phys.
6
, 104
(2010
).21.
S.
Qin
, J.
Kim
, Q.
Niu
, and C. K.
Shih
, Science
324
, 1314
(2009
).22.
T.
Uchihashi
, P.
Mishra
, M.
Aono
, and T.
Nakayama
, Phys. Rev. Lett.
107
, 207001
(2011
).23.
M.
Yamada
, T.
Hirahara
, and S.
Hasegawa
, Phys. Rev. Lett.
110
, 237001
(2013
).24.
T.
Uchihashi
, P.
Mishra
, and T.
Nakayama
, Nanoscale Res. Lett.
8
, 167
(2013
).25.
S.
Yoshizawa
, H.
Kim
, T.
Kawakami
, Y.
Nagai
, T.
Nakayama
, X.
Hu
, Y.
Hasegawa
, and T.
Uchihashi
, Phys. Rev. Lett.
113
, 247004
(2014
).26.
J.
Noffsiger
and M. L.
Cohen
, Solid State Commun.
151
, 421
(2011
).27.
W.
Zhao
, Q.
Wang
, M.
Liu
, W.
Zhang
, Y.
Wang
, M.
Chen
, Y.
Guo
, K.
He
, X.
Chen
, Y.
Wang
et al., Solid State Commun.
165
, 59
(2013
).28.
C.
Brun
, T.
Cren
, V.
Cherkez
, F.
Debontridder
, S.
Pons
, D.
Fokin
, M. C.
Tringides
, S.
Bozhko
, L. B.
Ioffe
, B. L.
Altshuler
et al., Nat. Phys.
10
, 444
(2014
).29.
A. V.
Matetskiy
, S.
Ichinokura
, L. V.
Bondarenko
, A. Y.
Tupchaya
, D. V.
Gruznev
, A. V.
Zotov
, A. A.
Saranin
, R.
Hobara
, A.
Takayama
, and S.
Hasegawa
, Phys. Rev. Lett.
115
, 147003
(2015
).30.
C. R.
Ast
, J.
Henk
, A.
Ernst
, L.
Moreschini
, M. C.
Falub
, D.
Pacilé
, P.
Bruno
, K.
Kern
, and M.
Grioni
, Phys. Rev. Lett.
98
, 186807
(2007
).31.
I.
Gierz
, T.
Suzuki
, E.
Frantzeskakis
, S.
Pons
, S.
Ostanin
, A.
Ernst
, J.
Henk
, M.
Grioni
, K.
Kern
, and C. R.
Ast
, Phys. Rev. Lett.
103
, 046803
(2009
).32.
K.
Sakamoto
, H.
Kakuta
, K.
Sugawara
, K.
Miyamoto
, A.
Kimura
, T.
Kuzumaki
, N.
Ueno
, E.
Annese
, J.
Fujii
, A.
Kodama
, T.
Shishidou
, H.
Namatame
, M.
Taniguchi
, T.
Sato
, T.
Takahashi
, and T.
Oguchi
, Phys. Rev. Lett.
103
, 156801
(2009
).33.
E.
Frantzeskakis
, S.
Pons
, and M.
Grioni
, Phys. Rev. B
82
, 085440
(2010
).34.
K.
Sakamoto
, T.
Oda
, A.
Kimura
, K.
Miyamoto
, M.
Tsujikawa
, A.
Imai
, N.
Ueno
, H.
Namatame
, M.
Taniguchi
, P. E. J.
Eriksson
, and R. I. G.
Uhrberg
, Phys. Rev. Lett.
102
, 096805
(2009
).35.
J.
Ibañez-Azpiroz
, A.
Eiguren
, and A.
Bergara
, Phys. Rev. B
84
, 125435
(2011
).36.
K.
Sakamoto
, T.-H.
Kim
, T.
Kuzumaki
, B.
Muller
, Y.
Yamamoto
, M.
Ohtaka
, J. R.
Osiecki
, K.
Miyamoto
, Y.
Takeichi
, A.
Harasawa
, S. D.
Stolwijk
, A. B.
Schmidt
, J.
Fujii
, R. I. G.
Uhrberg
, M.
Donath
, H. W.
Yeom
, and T.
Oda
, Nat. Commun.
4
, 2073
(2013
).37.
S. D.
Stolwijk
, A. B.
Schmidt
, M.
Donath
, K.
Sakamoto
, and P.
Krüger
, Phys. Rev. Lett.
111
, 176402
(2013
).38.
S. D.
Stolwijk
, K.
Sakamoto
, A. B.
Schmidt
, P.
Krüger
, and M.
Donath
, Phys. Rev. B
90
, 161109
(2014
).39.
S.
Yakata
, Y.
Ando
, T.
Miyazaki
, and S.
Mizukami
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
, 3892
–3895
(2006
).40.
J.
Bass
and W. P.
Pratt
, Jr., J. Phys.: Condens. Matter
19
, 183201
(2007
).41.
K.
Ando
, S.
Takahashi
, J.
Ieda
, Y.
Kajiwara
, H.
Nakayama
, T.
Yoshino
, K.
Harii
, Y.
Fujikawa
, M.
Matsuo
, S.
Maekawa
, and E.
Saitoh
, J. Appl. Phys.
109
, 103913
(2011
).42.
R.
Iguchi
and E.
Saitoh
, J. Phys. Soc. Jpn.
86
, 011003
(2017
).43.
K.
Ando
, S.
Takahashi
, K.
Harii
, K.
Sasage
, J.
Ieda
, S.
Maekawa
, and E.
Saitoh
, Phys. Rev. Lett.
101
, 036601
(2008
).44.
S.
Kasai
, K.
Kondou
, H.
Sukegawa
, S.
Mitani
, K.
Tsukagoshi
, and Y.
Ohtani
, Appl. Phys. Lett.
104
, 092408
(2014
).© 2018 Author(s).
2018
Author(s)
You do not currently have access to this content.
