Exchange bias effect of ferro-/antiferromagnetic heterostructures
Florin Radu, Hartmut Zabel
备注：
This contribution will be published as a book chapter in Springer :Tracts on Materials Science: "Magnetic Heterostructures, Advances and Perspectives in Spinstructures and Spintransport", edited by Hartmut Zabel and Samuel D. Bader
发表信息：
Springer Tracts in Modern Physics 227, pp. 97-184, 2008
The exchange bias (EB) effect was discovered 60 years ago by Meiklejohn and Bean. Meanwhile the EB effect has become an integral part of modern magnetism with implications for basic research and for numerous device applications. The EB effect was the first of its kind which relates to an interface effect between two different classes of materials, here between a ferromagnet and an antiferromagnet. Here we review fundamental aspects of the exchange bias effect.
Tailoring Exchange Couplings in Magnetic Topological Insulator/Antiferromagnet Heterostructures
磁性拓扑绝缘体，如Cr掺杂的（Bi，Sb）2 Te 3，为实现多功能时间反演破磁物理提供了一个平台。通过在反铁磁CrSb中构建Néel有序异质结构和在Cr掺杂的（Bi，Sb）2 Te 3中构建磁拓扑有序异质结构，实现了可以通过人工结构工程定制的界面磁现象.通过故意的异质结构和超晶格的几何设计，我们证明了反铁磁交换耦合在操纵的拓扑表面大量狄拉克费米子的磁性。这项工作为拓扑绝缘体与反铁磁材料的结合提供了一个新的框架，并为无耗散拓扑反铁磁自旋电子学开辟了新的途径。
Large Gap Quantum Anomalous Hall Effect in a Type-I Heterostructure Between a Magnetically Doped Topological Insulator and Antiferromagnetic Insulator
拓扑绝缘体（TI）和磁性绝缘体之间的异质结构是实现量子反常霍尔效应（QAHE）的重要途径。使用密度泛函理论为基础的系统的筛选和调查的热力学，磁性和拓扑性质的异质结构，我们表明，形成一个I型的异质结构之间的宽禁带的反铁磁绝缘体Cr $_2$ O $_3$和TI膜，如Sb $_2$ Te $_3$，可以导致费米能级钉扎在间隙的中心，即使在磁性掺杂。异质结构中的Cr掺杂将带隙增加到$\sim$ 64.5 meV，具有来自界面Cr掺杂剂的大塞曼能量，从而克服了由于能带弯曲效应而导致的潜在金属性。通过将费米能级附近的能带结构拟合为4带k.p模型哈密顿量，我们证明了Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$是一个陈数C =-1的陈绝缘体.输运计算进一步表明，手性边缘模式本地化的顶部/底部的TI膜的材料中的主要电流载体。我们的预测的一个大的界面磁性，由于铬掺杂剂，反铁磁耦合到AFM衬底上的MBE生长的Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$异质结构，我们的极化中子反射测量证实，是一致的，最近在这样的系统中测量的正交换偏置。因此，Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$异质结构代表了开发具有高可调谐性的功能拓扑磁性器件的有希望的平台。
Non-uniform magnetization profile in ferromagnetic heterostructures leading to topological Hall effect like signatures
反常霍尔效应（Anomalous Hall effect，简称AHE）是指在垂直磁场作用下，电流通过铁磁材料时产生的一种与样品磁化强度成正比的效应，其额外的驼峰状特征通常归因于非平凡自旋织构的存在，从而导致拓扑霍尔效应（Topological Hall effect，简称THE）。然而，最近的一些报道强调，在铁磁SrRuO $_3$基异质结构的背景下，样品的不均匀性也可以导致THE-like功能。为了研究这个问题，在一般的任何铁磁异质结，我们已经考虑了一个唯象模型来计算由于各种界面效应的磁滞回线的形状的变化。磁化强度的这些变化已被占通过考虑的畴间磁耦合参数（$α$）与沿异质结构的生长方向从界面的距离呈指数变化。在铁磁体两侧界面对称的情况下，我们考虑了$α$作为高斯函数的变化。我们已经发现，在这种情况下，由于磁化的净变化而产生的附加AHE贡献类似于实验观察到的THE，即使我们在模型中没有明确考虑任何拓扑量。因此，我们提出了另一种情况下的非均匀磁化分布，可用于解释额外的功能，在AHE，这可能不一定是固有的THE。
Anomalous magnetoresistance in an antiferromagnetic Kagome semimetal heterostructures
State Key Laboratory of Semiconductor Physics and Chip Technologies, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所半导体物理与芯片技术国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电工程技术中心）；Anhui Province Key Laboratory of Condensed Matter Physics at Extreme Conditions, High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心安徽省极端条件凝聚态物理重点实验室）；Key Laboratory of Electromagnetic Processing of Materials Ministry of Education, Northeastern University（东北大学教育部电磁冶金材料加工重点实验室）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
High frequency susceptibility of a weak ferromagnet with magnetostrictive magnetoelectric coupling: using heterostructures to tailor electromagnon frequencies
Resonant absorption and linear photovoltaic effect in ferroelectric moiré heterostructures
Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高级研究中心）；Kotelnikov Institute of Radio-engineering and Electronics of the RAS（俄罗斯科学院科特利尼科夫无线电工程与电子研究所）；HSE University（国立高等经济学院）；Institute of Physics of DFRS of the RAS（俄罗斯科学院达吉斯坦共和国科学中心物理研究所）
Ab-initio transport theory for digital ferromagnetic heterostructures
由$δ$掺杂GaAs和Mn制成的MnAs/GaAs超晶格被称为数字铁磁异质结构。在这里，我们提出了一个理论密度泛函研究的电子，磁性和输运性质的异质结构。在没有本征施主的情况下，这些系统显示出半金属态密度，交换相互作用比具有相同Mn浓度的随机合金强得多。{ \it Ab initio}弹道输运计算表明，能量接近费米能级的载流子被强烈地限制在MnAs平面周围的几个单层内。这种强约束是大交换耦合的原因。因此，该系统可以被描述为一个二维半金属与大电导的MnAs平面和小电导的垂直方向。
Spin Seebeck effect and phonon energy transfer in heterostructures containing layers of a normal metal and a ferromagnetic insulator
在动力学方法的基础上的玻尔兹曼方程的声子分布函数的框架内，我们分析了声子在异质结构中的热传递包含一个层的正常金属（$ N $）和一个层的铁磁绝缘体（$ F $）。两个现实的方法，在这样的异质结中产生的温度梯度被认为是：通过加热的$N$层的电流和通过放置的$N/F$ -双层之间的大量的不同温度的双金属层。计算了$ N $ -层中的电子温度$ T_e $和$ F $ -层中的磁振子温度$ T_m $.这些温度的差异决定了塞贝克自旋效应机制中$ N $层上的电压$ V_{ISHE} $。将$ V_{ISHE} $对浴温和对$ N $和$ F $层厚度的依赖性与可用的实验数据进行比较。
