Excitation of spin waves by spin polarized current
数值和解析分析用于解释最近观察到的实验现象-自旋阀由于施加自旋极化电流的自旋波的激发。激发自旋波被确定和李雅普诺夫稳定性分析被用来确定不同的区域的稳定性取决于所施加的电流的值。
2005-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Time-Resolved Spin Torque Switching and Enhanced Damping in Py/Cu/Py Spin-Valve Nanopillars
我们报告了在温度T = 4.2 K到160 K的Py/Cu/Py椭圆纳米柱中电流诱导的自由磁性层反转的时间分辨测量。比较数据的Landau-Lifshitz-Gilbert宏观自旋模拟的自由层开关产生的自旋力矩和吉尔伯特阻尼参数的数值作为T的函数。阻尼是强烈的T依赖性，我们归因于反铁磁钉扎行为的薄坡莫合金氧化物层周围的自由层的周长。这种外来的反铁磁钉扎层可以对自旋扭矩现象产生重大影响。
2005-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport properties of bulk Ni$_{c}$Fe$_{1-c}$ alloys and related spin-valve systems
在Kubo-Greenwood形式主义，我们使用完全相对论，自旋极化，屏蔽Korringa-Kohn-Rostoker方法与层状系统的相干势近似一起计算坡莫合金系列Ni $_{c}$ Fe $_{1-c}$的电阻率。我们能够再现整个系列的电阻率的变化，特别是在结构相变从bcc到fcc附近的不连续行为。电阻率的绝对值在实验数据的两倍之内。此外，巨磁电阻的一系列坡莫合金为基础的自旋阀结构的估计，我们能够再现的趋势和原型自旋阀结构上观察到的值。
2000-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-valve effect and chiral anomaly in antiferromagnetic topological insulators Mn(Bi1-xSbx)2Te4
本文通过 c 轴强磁场磁输运研究 Mn(Bi1-xSbx)2Te4，揭示轻电子掺杂样品中自旋阀效应主导巨负磁电阻，而轻空穴掺杂样品中 Weyl 态手性反常主导负磁电阻，并发现其可延伸至 Néel 温度以上。
2023-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Giant Magneto-Seebeck Effect in Spin Valves
在Co/Cu/Co和NiFe/Cu/Co自旋阀中观察到了巨磁塞贝克（GMS）效应。平行态的Seebeck系数大于反平行态，GMS比（SAP-SP）/SP可达-9%。GMS不仅起源于平凡的巨磁电阻，而且起源于由于铁磁材料中的自旋极化热电导性而产生的自旋电流以及随后通过自旋阀中的自旋配置对自旋电流的调制。简单的Mott双通道模型再现了Co/Cu/Co自旋阀的-11%GMS，与我们的观察定性一致。GMS效应可同时用于温度梯度和磁场的传感，也可用于确定铁磁薄膜的热电电导率和Seebeck系数的自旋极化。
2015-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Stress in Spin-Valve Nanopillars due to Spin Transfer
我们报告了自旋阀纳米柱由于自旋转移的机械效应。极化电流携带的电子自旋将力矩传递给局部磁化，导致自由层的磁开关。与经典的Einstein-de Haas效应一样，角动量守恒需要自由层抵消角动量的变化，然后发生机械旋转。自由层不是独立的，因此机械角动量将显示为应力和应变。我们研究了面内磁化纳米柱器件中自旋诱导应力的影响。计算结果表明，As器件的应力与频率和长厚比有关，在GHz处约为1 MPa。结果表明，自旋转移引起的应力远小于薄膜内应力，不会对器件造成损伤。
2012-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized antiferromagnetic metals
本文综述了自旋极化反铁磁金属的自旋与电荷输运现象，探讨了金属导电性与自旋分裂能带的相互作用，重点分析了倾斜、非共线反铁磁体及共线 altermagnets 三种类型，并展望了其在自旋电子学中的应用及未来研究方向。
2024-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Effect of substrate temperature on the spin transport property in C60-based spin valve devices
本文报道了衬底温度对La_（0.67）Sr_（0.33）MnO_3（LSMO）/C_（60）/Co三明治结构的C_（60）自旋阀（SV）器件磁电阻（MR）的影响。在不同衬底温度下沉积的C60中间层导致四种类型的器件。我们观察到所有类型的设备表现出单调增加的MR比与衬底温度。更有趣的是，在较高衬底温度下制造的器件中获得了特别大的MR（28.5%），而对于其他类型的器件，MR幅度仅为百分之几。基于I-V测量以及SEM和AFM的特性，我们得到了较高的衬底温度会在有机薄膜中产生许多凹坑和空洞，这些凹坑会增加自旋极化载流子从一个铁磁电极到另一个铁磁电极的隧穿几率。
2013-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional non-volatile valley spin valve
提出基于二维铁电半导体MoS2的非易失性谷自旋阀，通过铁电畴壁控制电阻，实现高达10^7的电阻变化，为高性能非易失性谷电子学开辟新途径。
2024-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-shot multi-level all-optical magnetization switching mediated by spin-polarized hot electron transport
在没有外加磁场辅助的情况下，磁性材料薄膜中的全光超快磁化翻转正在被探索用于未来的超快和节能的磁性存储和存储器。研究表明，飞秒光脉冲在多种磁性材料中引起磁化反转。然而，到目前为止，只有GdFeCo基亚铁磁薄膜通过单个光脉冲表现出磁化切换。在这里，我们证明了单脉冲开关的Co/Pt多层膜内的磁自旋阀结构（[Co/Pt] / Cu / GdFeCo），并进一步表明，四种可能的磁配置的自旋阀可以访问使用一个序列的单飞秒光脉冲。我们的实验研究表明，铁磁[Co/Pt]层的最终磁化状态是由光脉冲与GdFeCo层相互作用产生的自旋极化热电子决定的。这项工作提供了一种新的方法来确定性开关铁磁层和光磁多位记录的工程材料的途径。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Highly spin-polarized carriers and strong ferromagnetism in doped perovskite antiferromagnetic semiconductors
本研究通过第一性原理模拟证实，对CaTcO₃和NaOsO₃等室温钙钛矿反铁磁半导体进行载流子掺杂可获得高自旋极化特性与强铁磁性，为自旋电子器件提供了新的候选材料体系。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci
High-frequency spin valve effect in ferromagnet-semiconductor-ferromagnet structure based on precession of injected spins
本文描述了一种新的磁电阻机制，它是基于自旋极化电子从铁磁体（FM）隧穿发射到半导体（S）中，以及在外加磁场作用下半导体层中电子自旋的旋进。FM-S-FM结构被认为是，其中包括非常薄的重掺杂（δ掺杂）层在FM-S接口。在某些参数下，该结构在室温下对频率高达100 GHz的场的变化高度敏感。电流随电场振荡，其相对幅度仅由较大偏置电压下FM-S结的自旋极化决定。
2004-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Estimation of spin relaxation lengths in spin valves of In and In2O3 nanostructures
我们报道了横向铁磁-非磁-铁磁自旋阀器件中自旋极化电流的电注入和检测，铁磁是钴，非磁是铟（In）或氧化铟（In 2 O3）纳米结构。通过在光刻预图案化结构上沉积纯In来生长In纳米结构。通过氧化In纳米结构得到In 2 O3纳米结构。自旋阀器件是通过两步电子束光刻在纳米结构上沉积微磁体来制造的。在10 K下测量的两种类型的自旋阀器件中观察到明显的自旋开关行为。根据测量的自旋信号，估算出In和In 2 O3纳米结构的自旋弛豫长度（λN）分别为449.6nm和788.6nm。
2016-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-valve effects in point contacts to exchange biased Co40Fe40B20 films
本文研究了反铁磁Mn_（80）Ir_（20）交换偏置的不同厚度的非晶铁磁体（F）Co_（40）Fe_（40）B_（20）薄膜与正常金属（N）点接触的非线性电流-电压特性和磁电阻。观察到这种F-N接触电导的表面自旋阀效应。交换偏置的影响被发现是成反比的Co 40 Fe 40 B 20膜的厚度。我们在单交换钉扎铁磁薄膜上观察到的这种行为以及其他磁输运效应与传统三层自旋阀中发现的性质相似。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switching the magnetic configuration of a spin valve by current induced domain wall motion
我们目前的实验结果上的位移的畴壁注入直流电流通过壁。样品是1微米宽的CoO/Co/Cu/NiFe经典自旋阀结构的长条。这些条纹是用电子束平版印刷术制成的。颈部已被定义在1/3的总长度的条纹，是一个钉扎中心的畴壁，如所示的巨磁阻曲线的步骤之间的电阻对应于平行和反平行配置的中间水平（1/3或2/3）。我们通过电输运测量表明，一旦壁被捕获，它可以通过注入高于10^7 A/cm ^2数量级的阈值电流的直流电流来移动。我们讨论了这种效应的不同可能的起源，即局部磁场所产生的电流和/或自旋转移从自旋极化电流。
2002-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Bipolar switching in an orthogonal spin transfer spin valve device
我们展示了在平面磁化自旋阀器件，包括一个垂直磁化自旋极化层的电流诱导双极开关。此外，再次对于两个电流极性，在高电流下发生到具有中间电阻的状态的滞后转变。这些转变被证明是一致的宏观自旋模型，认为是相对于自由层平面倾斜的自旋极化电流，由于存在的自旋转移扭矩从极化层。这些独特的开关特性，其起源于非共线层磁化，是磁随机存取存储器和自旋扭矩振荡器设备的兴趣。
2014-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Negative Spin Valve effects in manganite/organic based devices
我们报告的混合有机-无机垂直自旋阀的详细调查。以La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3锰氧化物为下电极，Co为上电极，在三（8-羟基喹啉）铝（Alq_3）有机半导体（OS）中进行了自旋极化注入。在亚锰酸盐直接连接到有机半导体层的同时，薄的隧道势垒被放置在OS和Co电极之间。一个明确的负自旋阀效应-反平行电极配置的低电阻-观察到低于210 K在各种设备中使用两种不同的隧道势垒：LiF和Al 2 O 3。磁阻效应被发现是强烈的不对称的偏置电压。光电子能谱学（PES）研究了亚锰酸盐和Alq 3之间的界面，发现了一个强的界面偶极子，这导致金属费米能级与Alq 3 LUMO（1.1 eV）比与HOMO能级（1.7 eV）更好地匹配。这明确地表明，这些器件中的电流是由电子通道主导的，而不是由先前提出的空穴主导的。底界面能量图的知识使我们能够建立一个半定量模型，解释负自旋阀效应和强电压不对称性。这个模型涉及到一个尖锐的能量选择的移动电荷的非常狭窄的LUMO能级的有机材料，导致奇特的共振效应。
2007-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnonic Proximity Effect in Insulating Ferro- and Antiferromagnetic Trilayers
设计基于自旋输运的器件，如磁振子晶体管或自旋阀，将需要由具有不同物理性质的不同磁性材料组成的多层系统。这种分层结构可以显示出各种界面效应，其中一类是邻近效应，其中在一个层中发生的某种物理现象泄漏到另一个层中。在这项工作中，磁邻近效应的原子自旋模型内的三层不同的铁磁和反铁磁材料进行了研究。我们发现在中心层的磁序-与较低的临界温度-增强，即使是铁磁体包围的反铁磁体的情况下。我们进一步表征这种邻近效应通过磁振子光谱的具体改变，特别是在中心层的反铁磁体的情况下。
2021-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic theory of spin-transfer oscillator linewidths
本文提出了一种自旋阀结构中由自旋极化电流驱动的磁化振荡线宽的随机理论。从自旋波理论导出的非线性振子模型出发，导出了热噪声引起的振幅和相位涨落的朗之万方程。我们发现，光谱线宽是成反比的自旋波强度与下限，这是纯粹由振荡频率的调制。合理的定量协议与最近的实验结果从自旋阀纳米柱的证明。
2006-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Supramolecular Spin Valves
磁性分子作为自旋电子器件设计的构建模块具有很高的潜力。此外，分子材料的使用为控制使用自下而上（例如超分子）处理技术开辟了道路，该技术将大规模并行自制造与常规自上而下纳米结构化技术相结合。基于巨磁电阻（GMR）、隧道磁电阻（TMR）和自旋阀效应的固态自旋电子器件的发展使磁存储应用领域发生了革命性的变化。最近，有机半导体被插入到纳米尺寸的隧道结中，允许增强自旋反转，在耦合到磁性电极的单个非磁性分子中观察到巨磁阻行为，并且提出了在混合器件中使用单分子磁体（SMM）的量子隧穿性质。在此，我们提出了一个原始的设备中，一个非磁性的分子量子点，由单壁碳纳米管（SWCNT）与非磁性电极接触，通过超分子相互作用横向耦合到TbPc 2-SMM（Pc =酞菁），这提供了一个本地化的磁矩。通过扫描的磁场的单壁碳纳米管的电导调制，表现出的磁电阻比之间的全极化和非极化SMM低于1 K的高达300%。因此，我们证明了一个超分子自旋阀的功能，没有磁引线。我们的研究结果开辟了电路集成和实现新器件功能的前景。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin valve effect in junctions with a single ferromagnet
本文提出一种仅含单一铁磁层的范德华自旋阀，通过Fe3GeTe2电极与CrBr3顺磁势垒结合，实现了与传统自旋阀相当的电导调制，并证实该效应源于势垒的顺磁响应。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Antiferromagnetic Spintronics
该综述系统梳理了自旋极化反铁磁体（含交错磁体等）的对称性破缺机制及其涌现输运现象，并探讨了其在超低功耗自旋电子学与量子信息技术中的应用前景与关键挑战。
2025-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin valve effect in two-dimensional VSe$_2$ system
钒基二硫属化物（VSe $_2$）是一种二维材料，其中磁性钒原子以六方晶格排列并在平面内铁磁耦合。然而，相邻的原子平面是反铁磁耦合的。这为自旋电子学和数据存储与处理技术的应用提供了新的和有趣的机会。当两个原子平面的磁矩被外部磁场驱动成平行排列时，可以实现自旋阀磁阻。与从反平行到平行配置的过渡相关联的电阻变化定性地类似于在人工层状金属磁性结构中观察到的电阻变化。通过密度泛函理论计算得到了VSe $_2$的详细电子结构。然后，弹道自旋阀磁阻内的Landauer形式主义确定。此外，我们还分析了热性能和热电性能。考虑VSe $_2$的两个相位，表示为H和T。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inelastic transport in molecular spin valves
我们提出了一个非弹性散射的各种纳米器件，即H $_2$分子夹在Pt触点之间的传输特性的影响的研究，和一个自旋阀由一个有机分子连接到模型半金属铁磁电流/电压探针。在这两种情况下，我们使用紧束缚的Su-Schrieffer-Heeger哈密顿量和非弹性效应处理的多通道方法，包括泡利不相容原理。在H $_2$分子的情况下，我们发现，非弹性背散射是负责下降的差分电导在偏置大于激发能的较低的分子声子模式。在自旋阀的情况下，我们研究了不同的自旋电流和磁阻作为费米能级相对于自旋极化带边的位置的函数。一般来说，非弹性散射降低了电流的自旋极化，从而降低了磁阻。
2005-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized imaging of the antiferromagnetic structure and field-tunable bound states in kagome magnet FeSn
戈薇金属是一个令人兴奋的游乐场，探索拓扑学，电子相关性和磁性交叉的新现象。特别是FeSn基可果美磁体家族因其简单的层状晶体结构和可调拓扑电子能带结构而吸引了大量的关注。尽管在理解它们的体性质方面取得了重大进展，但在许多这些系统中，表面电子和磁性结构尚未得到充分探索。在这项工作中，我们专注于一个原型kagome金属FeSn。使用自旋平均和自旋极化扫描隧道显微镜的组合，我们提供了第一个原子尺度的可视化的层状反铁磁结构在FeSn的表面。与铁磁体Fe3Sn2的场可调电子结构相比，FeSn的电子态密度对外加磁场的影响很强.有趣的是，尽管场不敏感的电子能带结构，FeSn表现出绑定状态绑定到特定的杂质与大的有效力矩，强烈耦合到磁场。我们的实验提供了必要的FeSn的理论建模微观的见解，并作为一般的拓扑磁体的自旋极化测量的弹簧板。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Tunneling through Chemical Vapor Deposited Multilayer Molybdenum Disulfide
二维（2D）半导体二硫化钼（MoS 2）因其优异的电学、光学、自旋和谷相关性质而受到广泛关注。在这里，我们报告的自旋极化隧道通过化学气相沉积（CVD）多层二硫化钼（~7 nm）在室温下在垂直制造的自旋阀器件。在300 - 75 K的测量温度范围内，观察到0.5 - 2%的隧道磁电阻（TMR），对应于5 - 10%的自旋极化。对理想结的第一性原理计算得到了高达8%的隧道磁阻和26%的自旋极化。在不同温度和偏压下的详细测量和密度泛函理论计算提供了有关垂直多层MoS 2自旋阀器件中自旋输运机制的信息。这些发现为探索2D半导体中的自旋功能和理解控制其性能的基本现象提供了一个平台。
2018-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An ordered stack of spin valves in a layered magnetoresistive perovskite
层状化合物La_（2 - 2）Sr_（1 + 2）Mn_（2 O_7）（x=0.3）是由双层金属MnO_2片组成，中间用绝缘材料隔开。该化合物在远低于三维磁有序温度TC=90 K的温度下表现出显着的各向异性磁电阻，除了TC周围的庞磁电阻。我们目前的中子衍射数据表明，这种材料的磁性结构的开关从反铁磁堆叠（铁磁有序）片在零场铁磁堆叠在1.5特斯拉的字段。这些数据是第一次收集到的任何锰氧化物作为一个功能的应用领域，正是因为磁电阻数据本身的收集。他们提供了一个自然的解释，低场磁电阻在有序相的自旋极化的磁性层之间的隧道效应，并建议该材料是一个散装堆栈的自旋阀设备。
1998-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-polarized current effect on antiferromagnet magnetization in a ferromagnet - antiferromagnet nanojunction: Theory and simulation
研究了自旋极化电流效应对铁磁-反铁磁纳米结中反铁磁体静态和动态磁化强度的影响。将宏观自旋近似推广到反铁磁体。倾斜的反铁磁结构和由此产生的磁矩是由外部磁场引起的。计算了谐振频率和阻尼，以及对应于不稳定性出现的阈值电流密度。示出了在太赫兹范围内产生低阻尼磁化振荡的可能性。讨论了涨落对倾斜反铁磁组态的影响。对自旋极化电流作用下纳米结中反铁磁层的磁化动力学进行了数值模拟。在不稳定范围外，模拟结果与线性近似的解析计算结果完全吻合。在不稳定范围内，纵向和横向磁化分量发生无阻尼振荡。
2011-12-11 cond-mat.mtrl-sci
An Effective Reduction of Critical Current for Current-Induced Magnetization Switching by a Ru Layer Insertion in an Exchange-Biased Spin-Valve
最近，已经预测，自旋极化的电流直接流过磁性元件的平行面（CPP）可以通过自旋动量转移引起磁化翻转。本文首次报道了在室温下交换偏置自旋阀（ESPVs）中的电流诱导磁化翻转（CIMS）现象。ESPV在具有非常高的临界电流密度的扫频直流电流下表现出CIMS行为。它表明，薄钌（Ru）层插入之间的自由层和顶部电极有效地降低了临界电流密度的CIMS。当自由层的厚度增加时，还观察到“逆”CIMS行为。
2004-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signature of a highly spin polarized resonance state at Co2MnSi(001)/Ag(001) interfaces
利用高能X射线光电子能谱（HAXPES）研究了半金属Co2 MnSi（100）Heusler薄膜与Ag（100）、Cr（100）、Cu和Al层的界面。在具有Ag（100）界面的Co2 MnSi样品上的实验显示出接近费米边缘的特征光谱肩特征，该特征在Co2 MnSi（100）与其他金属层的界面处被强烈减弱或抑制。发现该特征与Co2 MnSi（100）层直接相关，如通过具有参考非磁性膜（即，没有Heusler层）的对照实验所反映的。通过与HAXPES计算结果的比较，确定了该肩状特征源于与Co2 MnSi（100）的高自旋极化表面共振有关的界面态。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Resonant magnetoresistance in organic spin-valves
从理论上研究了表面态对镍基有机自旋阀磁电阻效应的影响。特别是，我们进行{ \it ab initio}电子输运计算的苯硫醇分子化学连接到Ni [001]表面，并通过Te接触到另一个Ni [001]表面，或终止于硫醇基团和探测的Ni STM尖端。在S-和Te-键合的分子的情况下，我们发现作为偏置的函数的自旋电流的大的不对称性，虽然$I$ - $V$是相当对称的。这导致磁电阻对偏置的平滑但非单调依赖性。与此相反，在STM型几何形状的情况下，我们证明了自旋电流和磁阻可以显着改变与偏置。这是衬底的自旋极化表面状态和尖端的$d$壳带边之间的共振的结果。
2006-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Switchable van der Waals Magnon Valves
范德华磁体已经成为探索高度可调自旋物理和自旋相关技术的肥沃土壤。范德华磁体中的二维磁振子是强约束条件下自旋的集体激发。虽然在理解2D磁振子方面已经取得了相当大的进展，但一种称为范德华磁振子阀的关键磁振子设备尚未实现，其中磁振子信号可以完全重复地打开和关闭。在这里，我们展示了这样的磁振子阀的基础上范德华反铁磁绝缘体MnPS3。通过施加直流电流通过栅电极，我们表明，二次谐波热磁振子（SHM）信号可以从正到负调谐。在此调谐过程中保证过零证明了SHM传输的完全阻断，这是由2D自旋通道中的非平衡磁振子密度的非线性门依赖性引起的。使用可切换的磁振子阀，我们演示了基于磁振子的逆变器。这些结果说明了范德华反铁磁体的潜力，研究高度可调的自旋波物理和应用在未来的信息技术中的磁振子基电路。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-orbit torque in MgO/CoFeB/Ta/CoFeB/MgO symmetric structure with interlayer antiferromagnetic coupling
自旋霍尔效应在重金属中产生的自旋电流会上下扩散到相邻的铁磁层，并对它们的磁化强度施加扭矩，称为自旋轨道扭矩。反铁磁耦合三层结构，即合成反铁磁体（SAF），通常被用作自旋阀和磁性隧道结自旋电子器件的钉扎层，以减小杂散场和/或增加钉扎场。本文研究了MgO/CoFeB/Ta/CoFeB/MgO垂直磁化多层膜中存在层间反铁磁耦合时的自旋轨道矩。研究发现，两个CoFeB层的磁化强度可以同时在两个反平行状态之间切换。通过求解Stoner-Wohlfarth模型和Landau-Lifshitz-Gilbert方程的理论计算，验证了这一结论。我们的研究结果结合自旋轨道力矩和层间耦合，这可能会提高磁存储器的低杂散磁场和低功耗。
2017-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic and Electric Polarized States in Two-Dimensional Janus Semiconductor Fe2Cl3I3
具有镜面非对称性的二维Janus半导体材料具有自旋-轨道耦合（SOC）大、压电极化正常等特性，具有广泛的应用前景。受最近制备的二维铁磁（FM）半导体CrI 3的启发，通过密度泛函理论计算得到了具有正常亚晶格磁化强度（m//z）的二维（x-y平面）反铁磁（AFM）Janus半导体Fe 2Cl 3 I3.通过施加拉伸应变，四种磁性状态依次出现：具有亚晶格m//z的AFM，具有亚晶格m//xy的AFM，具有m//xy的FM，以及具有m//z的FM。这种由应变驱动的新的磁相图可以很好地理解自旋-自旋相互作用，包括第三近邻跳跃与单离子各向异性，其中I原子的SOC被发现起着至关重要的作用。此外，由于反转对称性破缺，Fe_2Cl_3 I_3的电极化的强度随应变而保持不变。我们的结果预测了稀有Janus材料Fe 2Cl 3 I3作为具有自旋和电荷极化的二维半导体的例子，并揭示了高度敏感的应变控制的磁性状态和磁化方向，这突出了二维磁性Janus半导体作为一个新的平台，设计自旋电子材料。
2020-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable valley polarization, spin/valley filter, and valve effects in transition-metal dichalcogenide monolayers interfaced with two-dimensional ferromagnetic semiconductors
过渡金属二硫属化物单层中的电子谷驱动新的物理学，并允许设计多功能架构的应用。我们建议通过能带工程来操纵这些系统中的自旋/谷滤波器和阀器件的电子谷。在我们的策略中，电子谷直接耦合到二维铁磁体的自旋极化态，而不是在以前的研究中广泛使用的磁邻近效应。我们发现，这种耦合的结果在谷选择性的间隙开放，由于自旋动量锁定在过渡金属二硫属化物单层。这种物理现象引起了各种意想不到的电子性质和现象，包括半金属性，电可切换的谷极化，自旋/谷过滤器和阀效应的过渡金属二硫属化物单层。基于第一性原理计算，我们在MoTe $_2$/CoCl $_2$和CoCl $_2$/MoTe $_2$/CoCl $_2$ van der Waals异质结中进一步证明了我们的想法.因此，我们的研究提供了一种新概念器件的过渡金属二硫属化物单分子膜的电子谷工程的方法。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-splitter torque in collinear antiferromagnetic RuO$_2$
理论上预测了自旋分裂效应通过反铁磁体中的自旋分裂带产生具有$\mathit{x}$ -和$\mathit{z}$ -自旋极化的非常规自旋电流。所产生的转矩，即自旋分裂器转矩，对于在没有用于诸如MRAM的自旋电子器件的外部磁场的情况下操纵相邻磁性层中的磁化是有效的。本文研究了具有（100）、（101）和（001）晶面的共线反铁磁RuO $_2$中转矩的产生。接下来，我们发现所有的$\mathit{x}$ -、$\mathit{y}$ -和$\mathit{z}$ -极化自旋电流取决于RuO $_2$中的Néel矢量方向（101）。对于RuO $_2$（100）和（001），仅存在$\mathit{y}$极化的自旋电流，这与Néel矢量无关。利用$\mathit{z}$极化自旋电流，我们证明了室温下垂直磁化铁磁体的无场开关。从RuO $_2$产生的自旋分裂扭矩被证实是有用的开关现象，并铺平了道路，为进一步了解的详细机制的自旋分裂效应和发展反铁磁自旋轨道电子学。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast control of spin order by linearly polarized light in noncollinear antiferromagnetic metals
Charles University（查理大学）；Institute of Physics ASCR（捷克科学院物理研究所）；Czech Technical University（捷克理工大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；LoMaRe Technologies Ltd.（洛马雷科技有限公司）；LoMaRe Chip Technology Changzhou Co., Ltd.（洛马雷芯片技术常州有限公司）；Imperial College London（帝国理工学院）
通过线极化光实现非共线反铁磁金属中自旋序的超快控制，揭示了光诱导自旋螺旋态的形成机制。
2026-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic domain wall motion driven by polarized spin waves
磁畴壁的控制对于基于磁性的存储器和逻辑应用是必不可少的。自旋波作为磁序的基元激发，可以像传导电流一样移动磁畴壁。铁磁自旋波只能是右旋圆极化的。相反，反铁磁自旋波具有完整的极化自由度，包括左圆极化和右圆极化，以及所有可能的线性或椭圆极化。在这里，我们表明，由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，自旋波驱动的反铁磁体畴壁运动强烈依赖于注入的自旋波的线性偏振方向。通过简单地调节自旋波的偏振方向来控制畴壁运动，为基于畴壁的信息处理器件提供了新的设计原理。
2017-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition between canted antiferromagnetic and spin-polarized ferromagnetic quantum Hall states in graphene on a ferrimagnetic insulator
在石墨烯的量子霍尔机制中，在零朗道能级处的反铁磁态和自旋极化铁磁态竞争，导致取决于所施加的磁场的方向和大小的倾斜反铁磁态。在这里，我们调查这种过渡在2.7 K的石墨烯霍尔棒，接近耦合到亚铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$。从非局域输运测量，我们证明了在石墨烯中的诱导磁交换场，这降低了所需的磁场调制的磁性状态在石墨烯。这些结果表明，石墨烯中的磁邻近效应是二维材料开发的重要组成部分，其中期望物质的有序状态可以用相对小的施加磁场（> 6 T）来调节。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Electrical Detection of Spin Polarized Currents in Topological Insulators
拓扑绝缘体（TI）是一类新型量子材料，在表面态表现出无质量狄拉克费米子的自旋动量锁定（SML）。通常的光学方法，如角度和自旋分辨光电子能谱，已被用来观察螺旋自旋极化的表面态的三维（3D）TI到室温。最近，自旋极化的表面电流在3D TI检测的电气方法使用铁磁（FM）接触在横向自旋阀测量几何。然而，迄今为止，用这种电学方法探测自旋织构仅限于125K以下的温度，这限制了其应用潜力。在这里，我们展示了室温下的电检测的自旋极化的表面上的Bi $_2$ Se $_3$由于SML通过采用自旋敏感FM隧道接触。在Bi $_2$ Se $_3$表面上的电流诱导自旋极化在室温下通过测量自旋阀信号同时切换FM检测器的磁化方向来探测。自旋信号随电流偏置线性增加，与电流方向相反的符号，表现出弱的温度依赖性，并随着TI厚度的增加而减小，理论预测。我们的结果证明了3D TI表面上自旋极化的电检测，这可能会导致环境温度下创新的基于自旋的量子信息技术。
2014-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-tunable thermoelectric performance in monolayer chromium pnictides
从历史上看，由于对热自旋波动的不稳定性，寻找二维（2D）磁体是一项困难的任务。金属通常也被认为是差热电（TE）材料。将二维的内禀磁性与导电性质相结合，人们可能会期望得到最差的热电材料。然而，我们将证明情况并非总是如此。在这里，我们研究自旋依赖TE性能的单层铬磷属元素化物（CrX，其中X = P，As，Sb和Bi）使用第一性原理计算的电子和声子，随着玻尔兹曼输运形式主义下的能量依赖的弛豫时间近似。所有的CrX单分子膜是动态稳定的，他们也表现出半金属铁磁有序。使用自旋阀设置与反平行自旋配置，在单层CrX的半金属性和铁磁性，使自旋自由度的操纵，以调整TE的优值（ZT）。在优化的化学势和工作温度为500 K，最大ZT值（= 0.22，0.12，和0.09）与反平行自旋阀设置CrAs，CrSb，和CrBi提高了几乎两倍的原始值（ZT = 0.12，0.08，和0.05）没有自旋阀配置。只有在CrX中自旋极化程度最低的CrP中，无自旋阀结构时的最大ZT（= 0.34）大于有自旋阀结构时的ZT（= 0.19）。我们还发现，在500 K，所有的CrX单层具有约0.02-0.08 W/m.K2，这可能是二维导体中的最佳值之一的特殊TE功率因数。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
CoFeVSb: A Promising Candidate for Spin Valve and Thermoelectric Applications
本文从室温自旋电子学和热电应用的角度出发，对一种新型四元Heusler系统CoFeVSb进行了理论和实验研究。它以立方结构结晶，具有小的DO $_3$型无序。通过室温同步辐射X射线衍射（XRD）和扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）测量证实了无序的存在。磁化强度数据显示高有序温度，饱和磁化强度为2.2 $μ_B$ /f. u。电阻率测量反映半金属性质。双磁滞回线和非对称性的磁电阻（MR）数据揭示了室温自旋阀的特点，即使在300 K仍然保持稳定。霍尔测量结果表明，反常的行为与显着的贡献，从本征贝里相位。该化合物还具有大的室温功率因数（$\sim0.62$ mWatt/m/K $^{2}$）和超低的晶格热导率（$\sim0.4$ W/m/K），使其成为热电应用的有希望的候选者。从头计算表明，弱的半金属行为和减少磁化（与实验一致）在DO $_3$无序的存在下。我们还发现了一个积极竞争的铁磁（FM）/反铁磁（AFM）的界面结构内，否则FM矩阵：自旋阀行为的先决条件之一。在一个单一的系统中共存这么多有前途的功能是罕见的，因此CoFeVSb提供了一个肥沃的平台，以探索未来的许多应用。
2021-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Domain wall induced spin-polarized flat bands in antiferromagnetic topological insulators
费米子系统中的平带是一种有效质量发散、群速度接近于零的无色散单粒子态。这些平坦的能带有望支持基态的奇异性质，这可能对广泛的有希望的物理现象很重要。对于许多应用来说，在狄拉克材料中具有这样的态是非常理想的，但到目前为止，它们只在非磁性狄拉克系统中被报道。在这项工作中，我们提出了一个实现的拓扑保护的自旋极化平面带的磁畴壁产生的平面磁性拓扑绝缘体。利用第一性原理材料设计，我们提出了一个家庭的本征反铁磁拓扑绝缘体具有面内亚晶格磁化和高Néel温度。这样的系统可以以自然的方式容纳畴壁。对于这些材料，我们证明了在费米能级附近的自旋极化平坦带的存在，并讨论了它们的性质和潜在的应用。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable induced magnetic moment and in-plane conductance of graphene in Ni/graphene/Ni nano-spin-valve-like structure: a first principles study
本研究从理论上研究了石墨烯基纳米自旋阀结构的磁性和电子结构。考虑石墨烯两侧的磁性镍层。一个自旋极化广义梯度近似确定的电子状态。在石墨烯和两个镍层的能量稳定堆叠布置中，底层和上层磁矩的反平行自旋配置具有最低能量，这与先前的实验研究一致。自旋密度映射和能带结构结果表明，当上下Ni（111）片具有反平行（平行）磁矩组态时，子晶格A和B的碳原子将具有反铁磁（铁磁）自旋组态.当排列具有反平行配置时，狄拉克锥处的带隙是开放的，而当排列具有平行配置时，带隙是关闭的。因此，当费米能级被调整到狄拉克点时，石墨烯层的面内电导取决于两个镍片的磁对准。Ni/graphene/Ni纳米结构的磁性和电子结构使该系统成为一种具有可控面内磁电阻的新型自旋电子器件。
2018-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electrical spin injection and detection in the Co2FeSi/GaAs hybrid system in the local and non-local configuration
我们展示了在Co2 FeSi/GaAs混合系统中使用横向输运结构的自旋极化电子的电注入和检测。自旋阀签名和特征Hanle曲线观察到在非本地和本地配置。局域自旋阀信号的相对大的幅度和高的信噪比归因于在良好有序的L21相的Co2 FeSi的费米能级处的大的自旋极化。
2013-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized transport through carbon nanotubes
碳纳米管（CNT）是最有前途的新材料，在不久的将来，它可以彻底改变传统的电子学。当夹在铁磁电极之间时，CNT表现得像传统自旋阀中的间隔物，经常导致相当大的巨磁阻效应（GMR）。本文综述了碳纳米管中电子关联的研究进展。然而，主要的注意力是针对以下的影响至关重要的电子输运通过nanotubes：（i）纳米管/电极耦合和（ii）inter-tubes interactions.它表明，这些效应可能会解释最近的一些实验报告的巨磁电阻，包括那些负（逆）巨磁电阻。
2004-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation between microstructure and magnetotransport in organic semiconductor spin valve structures
我们研究了有机-无机杂化多层膜结中的磁输运。在这些器件中，有机半导体（OSC）Alq $_3$（三（8-羟基喹啉）铝）在铁磁（FM）Co和Fe层之间形成间隔层。Alq $_3$层的厚度为50-150 nm。在4.2 K下，在垂直于平面几何形状的电流中观察到正磁阻（MR），并且这些效应持续到室温。用X射线反射仪、俄歇电子能谱仪和极化中子反射仪（PNR）研究了器件的微观结构。该膜显示出在Alq $_3$和周围FM层之间的界面处具有适度平均化学粗糙度（3-5 nm）的良好限定的层。反射测量表明，较大的MR效应与较小的FM/Alq $_3$界面宽度（化学和磁性）和在Alq $_3$ /Fe界面的磁死层。PNR数据还表明，Co层，这是沉积在顶部的Alq $_3$，采用多畴的磁性结构在低场和一个完美的反平行状态没有得到。所观察到的MR的起源进行了讨论，并归因于自旋相干传输。在80 K下，Alq $_3$中自旋扩散长度的下限估计为$43 \pm 5$ nm。然而，微观结构和磁输运之间的微妙的相关性表明在这些系统中的界面效应的重要性。
2008-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection into multilayer graphene from highly spin-polarized Co2FeSi Heusler alloy
我们展示了从高度自旋极化的Co2 FeSi（CFS）Huesler电极在横向自旋阀器件中向多层石墨烯（MLG）中的电自旋注入。通过基于聚合物的转移方法将剥离的MLG转移到在Si（111）衬底上生长的预图案化外延CFS线上。这种方法使我们能够制造多个单晶CFS电极与MLG接触。通过非局域磁电阻（MR）测量检测从CFS到MLG的电自旋注入。观察到430欧姆的非局部自旋信号;这是石墨烯基器件中所有报告的非局部MR值中的最大值。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry and the macroscopic dynamics of antiferromagnetic materials in the presence of spin-polarized current
宏观磁化强度为零或极小的反铁磁材料是目前自旋电子器件的组成元素。然而，使用它们作为显示非平凡可控磁动力学的有源元件的可能性仍然是可讨论的。在本文中，我们扩展了理论[A.F.Andreev，V.I.Marchenko，Sov. Phys. - Uspekhi，23（1980），21]的宏观动力学AFM的情况下，典型的自旋阀设备。特别地，我们考虑了在自旋极化电流存在下具有强交换耦合的原子力显微镜的类固体磁动力学，并给出了不同类型原子力显微镜的电流诱导瑞利耗散函数的旋转矢量表达式。基于线性化运动方程的分析，我们预测了电流诱导的重取向和AFM共振，并找到了临界电流的值的AFMR频率和阻尼常数。我们证明了在AF层中电流感生自旋二极管效应和二次谐波产生的可能性。所提出的方法是广义的电流相关的现象在非均匀原子力显微镜的描述。
2012-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spintronic superconductor in a bulk layered material with natural spin-valve structure
多层材料提供了实现各种功能特性的迷人平台，可能导致未来由外部场控制的电子设备。特别是，与导电层耦合的层状磁体最近已被广泛研究，可能通过自旋结构控制其输运性质。在狄拉克费米子和拓扑/轴子材料中，已经报道了用反铁磁（AFM）层（所谓的自然自旋阀结构）成功控制材料中的量子输运性质。然而，磁性和超导层交替堆叠的大块晶体直到现在还没有实现，并且在其中寻找功能特性是材料科学中一个有趣但尚未探索的领域。在这里，我们发现超导性提供了这样一个理想的平台，在EuSn 2As 2与磁性Eu层和超导Sn-As层的范德华堆叠，并提出了第一次演示的自然自旋阀效应的超导电流。在超导转变温度（Tc）以下，电阻率在面内方向上变为零。相反，它，令人惊讶的是，保持有限下降到最低温度的面外方向，主要是由于结构的内禀磁性约瑟夫森结在EuSn 2 As 2。观察到的Eu层（或自然自旋阀）的磁序是非常软的，允许一个容易控制的面外到面内比从1到无穷大的弱外部磁场。具有磁性超导层的多功能材料的概念将为开发具有磁性可控超导性的新型自旋电子器件开辟一条新的途径。
2020-01-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Interplay of Structural Chirality, Electron Spin and Topological Orbital in Chiral Molecular Spin Valves
本文通过对比不同自旋轨道耦合强度电极的手性分子自旋阀磁电导测量，揭示重金属电极提供的SOC将手性结构诱导的轨道极化转化为自旋极化，阐明了CISS效应的微观机制。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Opto-Valleytronic Spin Injection in Monolayer MoS2/Few-Layer Graphene Hybrid Spin Valves
二维（2D）材料提供了用于自旋电子学和谷电子学的独特平台，这是由于能够将非常不同的功能组合到一个垂直堆叠的异质结构中，其中每种组成材料的强度可以补偿其他组成材料的弱点。石墨烯已被证明是在室温下用于自旋输运的特殊材料，然而它缺乏自旋和光学自由度的耦合。相反，自旋/谷极化可以有效地产生在单层过渡金属二硫属化物（TMD），如MoS 2通过吸收圆偏振光，但横向自旋或谷传输尚未实现在室温下。在这封信中，我们制作单层二硫化钼/少层石墨烯混合自旋阀，并证明，第一次，光电子自旋注入跨TMD/石墨烯界面。我们观察到自旋极化的大小和方向是由螺旋度和光子能量控制的。此外，Hanle自旋进动测量证实了光学自旋注入，自旋运输，和电检测到室温。最后，通过一维漂移扩散模型的分析，量化了光注入的自旋电流和自旋输运参数。我们的研究结果表明，二维自旋电子/valleytronic系统，实现在室温下在一个单一的设备，这为多功能的二维自旋电子器件的存储器和逻辑应用铺平了道路的光学自旋注入和横向自旋输运。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin polarized electron transport near the Si/SiO2 interface
利用长距离横向器件，在60K下，通过面内磁场中的自旋阀测量和垂直磁场中的自旋进动测量，研究了Si及其自然氧化物（SiO2）界面附近的自旋输运.由于电子被静电门吸引到界面，我们观察到较短的平均自旋渡越时间和自旋相干性的增加，尽管总自旋极化减少。这种行为，这是在体传输设备中看到的预期的指数去极化相反，解释使用变换方法来恢复经验的自旋渡越时间分布和一个简单的两阶段漂移扩散模型。我们确定强界面诱导的自旋去极化（减少自旋寿命超过两个数量级，从它的散装运输值）作为这些现象的一致原因。
2009-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-Transfer Effects in Nanoscale Magnetic Tunnel Junctions
我们报告测量的磁性开关和稳态磁旋进驱动的自旋极化电流在纳米磁性隧道结低电阻，< 5欧姆微米平方，障碍。磁开关所需的电流密度与全金属自旋阀器件的值相似。在隧道结中，自旋转移驱动的开关可以发生在足够高的电压，以淬灭隧道磁阻，表明电流保持自旋极化在这些电压。
2004-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
