AC and DC Conductivities in an n-GaAs/AlAs Heterostructure with a Wide Quantum Well in the Integer Quantum Hall Effect Regime
测量了具有双层电子密度分布的宽(46 nm)GaAs量子阱的直流(dc)$σ_{xx}^{dc}$和交流(ac)$σ_{xx}^{ac}=σ_1-iσ_2$电导率。结果表明,$σ_{xx}$的磁场依赖性表现出三组与对称和反对称子带朗道能级间跃迁有关的振荡,这些跃迁是由于这些子带的塞曼分裂引起的.的交流电导率和$σ_1 / σ_2$比的频率依赖性的分析表明,在振荡的最小值的电导率是由跳跃机制。
2019-12-19 cond-mat.mes-hall
Microwave-induced zero-resistance states in a high-mobility two-subband electron system
在本研究中,我们使用选择性掺杂的GaAs/AlAs异质结来制造一个高迁移率的两个子带电子系统,在子带中具有实质上不同的电子浓度。我们观察到微波光电阻在高数量的磁子带间振荡(MISO)。所研究的系统演示了微波诱导电阻振荡(MIRO)和MISO干扰。与MISO相比,所研究的两子带系统中的MIRO出现在较低的磁场中。这是一个迹象,一些未知的机制,存在于两个子带系统,是负责MISO振幅阻尼在低磁场,而它不影响MIRO振幅。在微波辐照下,在MISO最大值附近的窄范围磁场内,所研究的体系出现零电阻态(ZRS)。
2017-12-26 cond-mat.mes-hall
Magneto-electrical subbands of freely suspended quantum point contacts
我们提出了一个通用的设计自由悬挂量子点接触特别大的一维子带量子化能量高达10毫电子伏。利用电子束光刻和刻蚀技术在AlGaAs/GaAs异质结中制备了嵌入二维电子系统的纳米桥。窄收缩限定经由局部面内侧栅极电容控制的量子点接触。利用输运谱研究了垂直磁场中从静电子带到朗道量子化的跃迁。大的子带量子化能量允许我们利用宽的磁场范围,从而观察到两个最低朗道能级的大交换分裂自旋隙。
2009-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Strong spin-orbit interactions and weak antilocalization in carbon doped p-type GaAs heterostructures
本文以自旋轨道相互作用为研究目标,对掺碳p型GaAs/AlGaAs异质结的低场磁电阻效应进行了全面的研究。同时观察到以下异常强的自旋-轨道相互作用的签名:在Shubnikov-de Haas振荡的跳动,由于存在的两个自旋分裂子带的经典的正磁阻,和弱的反本地化倾角的磁阻。自旋-轨道诱导的费米能级重空穴子带分裂约占总费米能级的30%。从弱反局域化测量中提取的在70 mK的温度下约2.5 $μ$ m的空穴的相位相干长度,对于相位相干p型纳米器件的制造是有希望的。
2007-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction Effects at Crossings of Spin-Polarised One-Dimensional Subbands
本文报道了在面内磁场中GaAs/AlGaAs异质结构中一维弹道导线的电导测量。当塞曼能量等于1D子带能量间隔时,自旋分裂子带N(上自旋)与(N+1)(下自旋)相交,其中N是自旋简并1D子带的指数。在N=1(上自旋)和N=2(下自旋)子带的交叉处,存在自发分裂,导致从1.5(2e^2/h)平台演化出额外的电导结构。随着B的进一步增加,结构发展到一个平台,并降低到2e^2/h。随着温度和磁场的升高,该结构表现出0.7结构的特征。我们的研究结果表明,在低密度下,自发自旋分裂发生时,两个一维子带相反的自旋交叉。
2003-08-26 cond-mat.mes-hall
Subband structure of two-dimensional electron gases in SrTiO3
复合氧化物异质结构中两个平行的二维电子气(2DEG)之间的隧道效应被用来探测2DEG的子带结构,该异质结构中含有约3 × 10^14 cm^-2的大移动电子密度。温度相关的电流-电压测量进行SrTiO 3/GdTiO 3/SrTiO 3结,其中GdTiO 3作为隧道势垒,每个接口包含一个高密度的2DEG。共振隧穿特征的电导和其衍生物发生时,在势垒的任何一侧的子带对齐的能量作为所施加的偏压的变化,并用于分析子带的能量间距在两个2DEG。我们表明,结果基本上同意最近的理论预测,这样的接口。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optoelectric spin injection in semiconductor heterostructures without ferromagnet
我们已经表明,电子自旋密度可以产生由直流电流流过$pn$结与嵌入的非对称量子阱。当传导电子的动量分布相对于自旋分裂价电子带中的空穴的动量分布发生偏移时,通过辐射电子-空穴复合在量子阱中产生自旋极化。当自旋极化从量子阱注入到$pn$结的$n$掺杂区时,出现自旋电流.从量子阱伴随的圆偏振光的发射可以用作自旋偏振检测器。
2001-08-21 cond-mat.mes-hall
Localization and electron-electron interaction effects in magnetoresistance of p-type Ge/Ge_{1-x}Si_x heterostructures
本文报道了两种应变多层p型Ge/ Ge_{1-x} Si_x异质结构的电导率和磁阻(MR)温度依赖性的研究结果。由于弱局域化(WL)和电子-电子相互作用(EEI)效应,在两种样品中发生了通常的零磁场电导率的对数温度依赖性。其中一个样品在T <= 12 K时,在~ 1 T的整个磁场范围内观察到负MR,而另一个样品在B >= 0.2T和T >=1.3K时,MR由负向正转变。我们将这种行为归因于由于第二子带的部分填充而导致的两种类型的孔的相互作用。将观察到的高场抛物线MR外推到B = 0允许将WL和EEI对B = 0处电导率的总量子校正的贡献分开,导致我们的两种结构的EEI部分为~2/3,WL部分为~1/3。
2002-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Terahertz radiation-induced conductivity, Kerr and Faraday angles, and spin textures in a two-dimensional electron gas with spin-orbit coupling subjected to a high magnetic field and periodic potential
研究了强自旋轨道耦合二维电子气在强磁场和二维门控超晶格可调周期势作用下的太赫兹辐射感生电导率和极化张量,法拉第旋转角和克尔旋转角以及非平衡自旋织构.结果发现,实部和虚部的频率依赖性的诱导电导率接近最大值与尖锐的和可检测的峰对应的自旋分裂磁子带之间的子带间跃迁的频率。所观察到的电导率张量的频率依赖性的性质适用于克尔和法拉第旋转角的描述,可用作描述具有显着的自旋-轨道耦合的周期性结构中的电子气的另一种实验工具。辐射诱导的自旋纹理的形成预测具有面内和面外的组件与空间分布规模可比的超晶格单元的大小,可以通过实验观察到。
2010-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Real-space Hamiltonian method for low-dimensional semiconductor heterostructures
本文提出了一种计算低维半导体异质结构电子态的新方法,该方法基于包络函数近似下的实空间哈密顿量。该方法的数值实现是非常简单的,所有的子带能级和包络函数直接通过一个单一的评估异质结构的哈密顿矩阵。我们测试的方法在6-和8-波段k \cdot p模型,以及在一个简单的抛物线单波段模型,并证明其巨大的准确性。该方法可以直接推广到一般的n带k \cdot p模型。我们描述了三种不同的方法,使人们有可能调查的起源和去除的虚假或非物理的解决方案,这一直是一个重要的问题,在社会上。
2011-05-31 cond-mat.mes-hall
Spin Magnetotransport in a Two-Dimensional Electron System under quantum Hall regime and with Rashba spin-orbit effect
本文给出了一个计算二维电子系统(2DES)中磁导和整数量子霍尔效应(IQHE)的简单模型,其中自旋是系统中的另一个自由度。2DES被限制在一个量子阱(QW)沉浸在异质结构,其中Rashba自旋轨道相互作用存在。当外加磁场时,分析了自旋轨道相互作用和塞曼效应对2DES磁导的竞争。此外,该模型再现的情况下,两个子带被占用的量子阱。在这种情况下,与每个子带相关的不同自旋取向的2DES可以被独立地处理,假设整个系统是四个独立系统(两个子带加上每个子带中的两个2DES自旋系统)的和。该模型已被测试与实验结果从2DES中形成的InGaAs层的一个和两个子带。
2012-01-12 cond-mat.mes-hall
One-Dimensional Hole Gas in Germanium/Silicon Nanowire Heterostructures
二维电子和空穴气体系统,通过平面衬底上的能带结构设计和外延生长,已经成为基础凝聚态研究和高性能器件的关键平台。通过在一维(1D)纳米结构衬底上的受控生长来类似地开发一维(1D)电子或空穴气系统,这可以开辟超越现有碳纳米管和纳米线系统的机会,但尚未实现。在这里,我们报告的合成和传输研究的基础上的一个独立的锗/硅(Ge/Si)核/壳纳米线异质结构的一维空穴气体系统。室温下的电输运测量结果清楚地表明,在未掺杂的Ge/Si纳米线异质结构的空穴积累,在对照实验上的单组分纳米线。低温研究表明,当Si壳层作为Ge沟道中空穴气的隧道势垒时,可以很好地控制库仑阻塞振荡。通过热退火也可再现地实现与空穴气的透明接触。在这样的设备中,我们观察到电导量子化在低温下,对应于弹道输运通过1D子带,其中测得的子带能量间距与计算的圆柱形限制潜力。此外,我们观察到一个0.7的结构,这已被归因于自发自旋极化,这表明这种现象在相互作用的一维系统的普遍性。最后,电导表现出很小的温度依赖性,符合我们的计算减少背散射在这个一维系统,并表明,即使在室温下的运输是弹道。
2005-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional electron gas in a modulation-doped SrTiO3/Sr(Ti,Zr)O3 heterostructure
通过将未掺杂的SrTiO 3与用La掺杂的n型的宽带隙材料SrTi 1-xZrxO 3界面化,经由调制掺杂在SrTiO 3中产生二维电子气(2DEG)。所有层都是使用混合分子束外延生长的。使用磁阻测量,我们表明,电子被转移到SrTiO 3,并形成2DEG。特别是,Shubnikov-de Haas振荡示出仅依赖于垂直的磁场。实验Shubnikov-de Haas振荡进行了比较,假设多个占用子带的计算。
2013-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control of Dynamic Spin Splitting Induced by Exchange Interaction as Revealed by Time Resolved Kerr Rotation in a Degenerate Spin-Polarized Electron Gas
自旋自由度的操纵已被证明在自旋极化电子等离子体中的异质结构,通过使用交换相互作用诱导的动态自旋分裂,而不是Rashba和Dresselhaus类型,所揭示的时间分辨克尔旋转。当偏压从-0.3V变化到-0.6V时,自旋分裂从0.256meV增加到0.559meV。在有偏置的情况下观察到克尔信号的符号转换和拉莫尔进动的相位反转,它们都符合交换相互作用诱导自旋分裂的理论框架。它的电控制可能为类自旋FET器件中自旋选择输运的控制提供一种新的有效方案。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Beating of Aharonov-Bohm oscillations in a closed-loop interferometer
闭环型干涉仪的问题之一是Aharonov-Bohm(AB)振荡的跳动。最近的观测表明,在具有强自旋轨道相互作用(SOI)的材料中,这种拍频可能是由导电电子拾取Berry相位引起的。在这项研究中,我们还观察到拍的AB振荡的栅极定义的闭环干涉仪上制作的GaAs/AlGaAs二维电子气异质结。由于这种异质结构具有非常小的SOI,排除了贝里相位拾取的图像。在这项研究中的拍频的观察,形成一个单一的横向子带模式在我们的门定义的干涉仪的两个手臂的可控性,也排除了经常声称的多个横向子带效应。观察到周期为h/2 e的拍波的节点随侧门的变化呈现抛物线分布。这些结果被证明是很好的解释,而不诉诸SOI效应,在一个单一的横向子带中的二维多纵模的存在。测得的电导的傅立叶谱,尽管显示多个h/e峰与磁场的依赖性是非常相似的,从强SOI材料,也可以被解释为二维多纵模效应。
2008-06-10 cond-mat.mes-hall
Bias-induced destruction of ferromagnetism and disorder effects in GaMnAs heterostructures
采用自洽格林函数方法和紧束缚电子结构模型,研究了GaMnAs量子阱共振隧穿双势垒结构的磁电特性.井的磁状态是由隧穿电流自洽地确定的,隧穿电流控制着空穴的自旋密度,从而控制着井内子带的交换分裂程度。根据最近的实验,我们比较了增加缺陷浓度(替代无序)的模型系统的I-V曲线,磁状态和自旋极化。我们预测,近共振,铁磁秩序,可能是目前在零偏置的GaMnAs以及往往会被破坏。共振峰被发现是更敏感的无序比铁磁有序和自旋极化的稳态电流。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall
Quantised conductance of one-dimensional strongly-correlated electrons in an oxide heterostructure
氧化物异质结构是研究和创造新型功能纳米结构的通用平台。我们成功地在MgZnO/ZnO异质结构上利用量子点接触开发了一维量子线器件,并观察到了弹道电子输运,电导以2 e ^{2}/h为单位量化。使用直流偏置和面内场测量,我们发现,g因子增强到6.8左右,超过三倍的值在散装氧化锌。我们发现,有效质量m^{*}随着电子密度的降低而增加,这是由于强的电子-电子相互作用。在这个强相互作用的1D系统中,我们研究的功能匹配的0.7电导异常的第五子带。本文表明,高迁移率氧化物异质结构,如这可以提供良好的替代传统的III-V族半导体在自旋电子学和量子计算,因为他们没有不可避免的从核自旋退相。这为量子位的开发铺平了道路,量子位受益于未掺杂异质结构的低缺陷以及硅中可实现的长自旋寿命。
2019-03-08 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque magnetometry by wide-field magneto-optical Kerr effect
磁光克尔效应(MOKE)是探测薄膜样品表面磁化强度的有效方法。在这里,我们提出了一种宽场MOKE技术,采用K $ö$ hler照明方案来表征电流诱导阻尼类自旋轨道力矩(DL-SOT)的微米尺寸和未图案化的磁性异质结构的垂直磁各向异性。通过电流诱导的磁滞回线位移分析,我们量化的DL-SOT效率的Ta基异质结构的条形几何形状,霍尔交叉几何形状,和未图案化的几何形状为$|ξ_{DL}|\approx$ 0.08。因此,所提出的宽场MOKE方法提供了DL-SOT的即时和直接的表征,而不需要对电信号进行任何进一步的解释。
2018-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnitude of Magnetic Field Dependence of a Possible Selective Spin Filter in ZnSe/Zn_{1-x}Mn_{x}Se Multilayer Heterostructure
研究了带隙匹配的ZnSe/ Zn_{1-x} Mn_{x} Se/ZnSe/ Zn_{1-x} Mn_{x} Se/ZnSe多层结构中的自旋极化输运.共振输运示出发生在不同的能量为不同的自旋由于分裂的自旋子带中的顺磁层。结果表明,在一定的磁场范围内,电流密度的极化方向发生逆转,极化峰向强磁场方向移动,增大了中心ZnSe层的宽度,而向相反方向移动,增大了顺磁层的宽度。这种反转在小尺寸系统中是有限的。在高磁场下,存在对电流密度的自旋向上分量的强抑制。预期这种极化反转可以作为选择性自旋过滤器装置的可能机制。
2008-01-18 cond-mat.mes-hall
Optically-patterned nuclear doughnuts in GaAs/MnAs heterostructures
我们展示了一个方案,在半导体/铁磁体异质结构的光学图案化核自旋极化。扫描时间分辨克尔旋转显微镜是用来成像的核自旋极化,结果时,GaAs/MnAs外延层照射具有高斯分布的聚焦激光。这些图像不是跟踪激光光斑的强度分布,而是揭示了核偏振形成具有圆对称性的环形横向结构,其中心处具有凹陷而不是峰值。
2004-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature-induced local spin polarisation in gated graphene/WTe$_2$ heterostructures
自旋电子学的主要兴趣是对局部自旋-电荷相互转换的完全实验控制。将石墨烯与强自旋轨道耦合的二维(2D)材料组合的异质结构通过设计实现了这种功能。电自旋阀实验提供了迄今为止的全球信息,这些设备,而留下的局部之间的相互作用对称性破缺,跨异质界面的电荷流和拓扑结构方面的未探索。在这里,我们利用磁光克尔显微镜来解决栅极可调,局部电流诱导的自旋极化石墨烯/WTe $_2$范德华(VDW)异质结。事实证明,即使是名义上的面内运输,大量的面外自旋积累是由相应的面外电流引起的。我们开发了一个理论模型,解释了栅极和偏压依赖的发病和空间分布的大量克尔信号的层间隧道的基础上,随着减少点群对称性和固有的Berry曲率的异质结构。我们的研究结果揭示了利用自旋电子学拓扑现象的2D异质结构工程的潜力,并构成了纳米尺度上电自旋控制的重要一步。
2021-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetoresistance and electronic structure of asymmetric GaAs/AlGaAs double quantum wells in the in-plane/tilted magnetic field
用磁输运测量方法研究了在标准异质结GaAs缓冲层中薄势垒形成的双层二维电子系统。在平行于电子层取向的磁场中,磁阻表现出与较高占据子带的减少和场诱导过渡到去耦双层相关联的振荡。Shubnikov-de Haas振荡在稍微倾斜的磁场中允许重建作为面内磁场的函数的各个子带中的电子浓度的演变。实验得出的系统的特性与电子结构的数值自洽场计算定量一致。
2000-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shubnikov-de Haas quantum oscillations with large spin splitting in highmobility Al0.8Ga0.2Sb/InAs/ Al0.8Ga0.2Sb quantum-well heterostructures
本研究通过优化AlGaSb势垒层铝镓比制备出高迁移率AlGaSb/InAs量子阱异质结构,观测到高温下仍存在的Shubnikov-de Haas振荡与大自旋分裂,验证其在拓扑自旋电子器件中的应用潜力。
2025-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Magneto Optic Effects from an Antiferromagnet Topological-Insulator Heterostructure
没有净磁化的材料通常不是磁光活性的。虽然这是单独为真的共线反铁磁体(AFM)和拓扑绝缘体(TI),它在这里示出的磁光克尔效应(MOKE)出现时,TI和AFM膜接近耦合。由于缺乏宏观磁化,AFM只耦合到TI表面之一的自旋,打破了时间反转和反转对称性-这导致了一个微小的$μ$度MOKE信号。这种小MOKE可以很容易地增强5个数量级,通过腔谐振,通过优化AFM和TI膜厚度的基板上。对于稍微偏离共振的结构,6度克尔旋转可以通过改变费米能量来电切换。这需要小于20 meV,这对于低功率自旋电子学和磁光器件是令人鼓舞的。我们进一步表明,这种简单的结构很容易恢复到5%的材料生长误差。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effect of split gate size on the electrostatic potential and 0.7 anomaly within one-dimensional quantum wires on a modulation doped GaAs/AlGaAs heterostructure
我们研究了95个不同大小的分裂门在一个单一的芯片上使用多路复用技术。每个分裂栅在调制掺杂的GaAs/AlGaAs异质结构上限定一维沟道,通过该沟道电导被量化。表现出良好量化的器件的产量随着分裂门长度的增加而迅速下降。然而,对于示出良好量化的器件的子集,在一维沟道的静电长度(使用鞍点模型估计)与栅极长度之间不存在相关性。相同栅极长度的器件的静电长度和一维子带间距的变化超过了不同长度的器件之间的平均值的变化。在传输方向上的势垒曲率和“0.7异常”的强度之间存在明显的相关性:0.7异常的电导值随着势垒曲率变浅而减小。这些结果突出了静电环境在一维系统中的关键作用。即使在具有干净的电导平台的器件中,背景电势的随机波动在确定有源器件区域中的电势景观中也是至关重要的,使得名义上相同的栅极结构具有不同的特性。
2015-11-07 cond-mat.mes-hall
Control of transport phenomena in magnetic heterostructures by wavelength modulation
我们证明了超快能量流在磁性/非磁性双层结构的可调谐性,通过改变光激发的波长。这是通过基于温度的$μ$ T模型的高级描述来实现的,该模型明确地考虑了多层结构内的波长和层依赖的吸收曲线。对于Ni/Au双层的示例性情况,我们的模拟预测,当将激发的波长从红外光谱范围改变到紫外光谱范围时,从Ni到Au的能量流被反转。这些预测完全支持的Ni/Au模型系统的磁光克尔痕迹的特征签名。我们的研究结果将开辟新的途径,以引导和控制设计的磁性多层膜的超快自旋电子应用的能量输运。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall
Determination of the Spin-Hall-Effect-Induced and the Wedged-Structure-Induced Spin Torque Efficiencies in Heterostructures with Perpendicular Magnetic Anisotropy
我们报告,通过测量电流感应磁滞回线位移与面内偏置磁场,自旋霍尔效应(SHE)的贡献,电流感应有效场单位电流密度,$χ_{SHE}$,可以估计为Pt和Ta基的磁性异质结构与垂直磁各向异性(PMA)。我们将这种技术应用到Pt基样品与其铁磁(FM)层被楔形沉积,并发现一个额外的有效场的贡献,$χ_{Wedged}$,由于沉积FM层的不对称性。通过磁光克尔(MOKE)显微镜证实了$χ_{Wedged}$和FM层中磁化翻转过程中的非对称脱钉过程之间的相关性。这些结果表明,工程确定性的自旋-轨道扭矩(SOT)开关的可能性,通过控制域扩展的对称性,通过材料的生长过程。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical and terahertz magnetospectroscopy studies of laser-patterned micro- and nanostructures on InAs-based heterostructures
本文研究了InAs基异质结构微纳器件的磁输运与太赫兹磁谱特性,发现其具有高达20的各向异性g因子,并通过微激光光刻形成准一维沟道,但未观察到SOI引起的电导异常。
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Optical Control of Rashba Interactions in a TMDC Heterostructure
本文通过理论计算与时间分辨克尔旋转测量,揭示了MoSe2/MoS2异质结构中Rashba效应诱导的谷内自旋弛豫机制,并发现其在50 K以上成为主导通道,为超快自旋操控提供了新途径。
2024-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin-wave propagation in metallic CoFe films determined by microfocused frequency-resolved magneto-optic Kerr effect
我们研究了图案化的Co $_{25}$ Fe $_{75}$基异质结构的磁化动力学与一种新的光学测量技术,我们称之为微聚焦频率分辨磁光克尔效应($μ$ FR-MOKE)。我们测量了动态自旋波磁化率的磁场依赖性,并记录了由微波天线激发的自旋波的空间图。我们将这些结果与已建立的微聚焦布里渊光散射技术在同一样品上获得的结果进行比较。用这两种技术,我们发现在10 GHz的自旋波传播长度为5.6 $μ$ m。此外,我们测量了波矢的色散和自旋波传播长度作为外部磁场的函数。这些结果与现有文献和所采用的Kalinkos-Slavin模型吻合良好。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shubnikov-de Haas-like Quantum Oscillations in Artificial One-Dimensional LaAlO3/SrTiO3 Electron Channels
广泛报道的LaAlO 3/SrTiO 3异质结构的磁阻振荡总是归因于Shubnikov-de Haas(SdH)效应,尽管与低场霍尔电阻测量明显不一致。在这里,我们报告的准一维电子波导中创建的导电原子力显微镜光刻在LaAlO 3/SrTiO 3界面的类SdH电阻振荡。这些振荡可以直接归因于磁电子带的磁减布居。我们的研究结果表明,在二维SrTiO 3基系统的SdH振荡可能源于自然形成的准一维通道。
2018-01-21 cond-mat.mes-hall
Optical conductivity of the $t_{2g}$ two-dimensional electron gas
最近的兴趣在钙钛矿表面和异质结构的动机,我们提出了一个二维电子气(2DEG)的Kubo电导率的分析中形成的$t_{2g}$带的氧化物与钙钛矿结构。我们发现,当电场是在平面内的二维电子气极化,光学电导率是由几乎独立的Drude贡献从二维子带费米面,而对于双平面极化,它具有很强的子带间的功能。我们的分析表明,晶体到平面的光学电导率的研究可能有助于推进复杂氧化物2DEG量子限制物理晶格畸变和电子-电子相互作用之间的相互作用的理解。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall
Experimental analysis of the spin-orbit coupling dependence on the drift velocity of a spin packet
研究了GaAs宽量子阱中二维电子气的自旋输运。利用时空克尔旋转显微镜对面内加速电场作用下的漂移自旋包进行成像,在泵浦-探测结构中实现了自旋极化的光注入和探测。实验数据表现出高的自旋迁移率和长的自旋寿命,允许获得作为自旋速度的函数的自旋轨道场。令人惊讶的是,以上的中等电场的0.4 V/cm的速度高于2 $μ$ m/ns,我们观察到的依赖体和结构相关的自旋轨道相互作用的速度大小。一个显著的特征是当速度提高到10 $μ$ m/ns时,三次Dresselhaus项增加到线性耦合的大约一半。相比之下,两个子带的Rashba耦合在相同范围内减小到其值的大约一半。这些结果产生新的信息漂移模型在自旋轨道领域的应用和自旋晶体管的操作限制。
2020-06-08 cond-mat.mes-hall
Effect of spin-dependent tunneling in a MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ van der Waals heterostructure on exciton and trion emission
本研究通过低温光致发光和磁光克尔效应测量,发现MoSe$_2$/Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$范德华异质结构中激子-三子发射比例依赖于激发螺旋性与磁化取向,揭示了与激子复合竞争的超快自旋依赖层间电荷转移机制。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature magnetization switching in topological insulator-ferromagnet heterostructures by spin-orbit torques
具有自旋动量锁定拓扑表面态的拓扑绝缘体(TI)在TI/铁磁体系统中表现出巨大的自旋轨道矩(SOT)。到目前为止,TI SOT驱动的磁化开关仅在1.9 K的Cr掺杂TI中报道。在这里,我们直接显示了巨大的SOT驱动的磁化翻转Bi 2Se 3/NiFe异质结在室温下捕获使用磁光克尔效应显微镜。我们确定了一个大的电荷自旋转换效率为~1-1.75的薄TI膜,其中TSS是占主导地位的。此外,我们发现磁化翻转所需的电流密度非常低,约为6x10^5 A cm-2,比重金属小一到两个数量级。我们的示范室温磁化开关的传统的3D铁磁体使用Bi 2Se 3可能会导致潜在的创新TI为基础的自旋电子应用。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-field magnetoresistance in GaAs 2D holes
我们报道了GaAs/AlGaAs异质结构和量子阱中二维空穴系统的低场磁输运数据,在大的密度范围内,$2.5 \times 10^{10} \leq p \leq 4.0 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$,主要集中在(311)A GaAs衬底上生长的样品上。在高密度,$p \gtrsim 1 \times 10^{11}$ cm $^{-2}$,我们观察到一个非常强的正磁阻。它出现在具有各向异性面内迁移率的样品中,并且主要沿着低迁移率方向,并且强烈依赖于垂直电场和由此产生的自旋轨道相互作用诱导的自旋子带布居差。仔细检查的数据表明,磁阻必须从一个组合的因素,包括存在两个自旋子带,一个波纹量子阱界面,导致迁移率各向异性,并可能弱反本地化。这些因素都不能单独解释所观察到的正磁阻。我们还提出了密度的数据的演变:正磁阻的大小随着密度的降低而降低,直到在研究的最低密度($p = 2.5 \times 10^{10}$ cm $^{-2}$),它消失,并被一个弱的负磁阻取代。
2002-01-26 cond-mat.mes-hall
Determination of spin-orbit torque efficiencies in heterostructures with in-plane magnetic anisotropy
研究表明,重过渡金属的自旋霍尔效应可以产生足够的自旋-轨道矩,并进一步在相邻的铁磁层中产生电流感生磁化翻转。然而,如果铁磁层具有面内磁各向异性,则探测这种切换现象通常依赖于纳米尺寸的磁性隧道结的隧穿磁阻测量、差分平面霍尔电压测量或克尔成像方法。我们发现,在磁性异质结与自旋霍尔金属,存在电流诱导的面内自旋霍尔有效场和单向磁电阻,将修改其各向异性磁电阻行为。我们还表明,通过分析在这种影响下的各向异性磁电阻的响应,可以直接和电探针的自旋轨道转矩驱动的磁化切换,即使在微米尺寸的设备。这种泵浦-探测方法允许从自旋-轨道扭矩切换事件中有效和直接地确定关键参数,而无需冗长的器件制造过程。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pure spin currents induced by spin-dependent scattering processes in SiGe quantum well structures
我们表明,自旋相关的电子-声子相互作用的能量弛豫的二维电子气的结果在相同的和相反方向的电流在自旋向上和自旋向下的子带产生一个纯的自旋电流。在我们的SiGe异质结构的实验中,纯自旋电流被转换成电流,施加磁场,解除两个部分电荷流的抵消。考虑到弛豫过程的不对称性,这种效应的微观理论与实验数据吻合得很好。
2006-10-26 cond-mat.mes-hall
Interplay between spin proximity effect and charge-dependent exciton dynamics in MoSe$_2$ / CrBr$_3$ van der Waals heterostructures
范德华异质结构中的半导体铁磁-非磁界面提供了一个独特的机会来研究依赖于多种现象的磁邻近相互作用,包括谷和层赝自旋,莫尔周期性或异常强的库仑结合。在这里,我们报告的MoSe $_2$和CrBr $_3$的光致发光之间的磁邻近效应的电荷状态的依赖性,从而谷极化的MoSe $_2$ trion状态符合密切的本地CrBr $_3$磁化,而中性激子状态保持不敏感的铁磁体。我们把这归因于自旋相关的层间电荷转移发生在激子和三重子辐射寿命之间的时间尺度上。更进一步,我们通过磁光克尔效应和光致发光揭示了对比谷偏振的域状空间形貌,我们推断其是锯齿状的或高度复杂的,其特征小于400 nm,对应于我们的光学分辨率。我们的研究结果提供了一个独特的洞察短寿命的谷激子和自旋相关的层间隧穿之间的相互作用,同时也突出了MoSe $_2$作为一个有前途的候选人,在范德华结构的奇异自旋纹理光学接口。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Electronic and spin properties of hole point contacts
我们从理论上研究了可调的横向约束对III-V族半导体异质结中二维空穴系统的影响。基于价带的4 × 4 Luttinger描述,我们计算了准一维(准一维)空穴子带能量和各向异性Lande g因子。约束诱导的能带混合的结果在一个更宽的范围内比通常可能的约束导带电子操纵准一维空穴态的电子和自旋性质的可能性。我们的研究结果是相关的最近的实验中,源漏偏置光谱被用来测量塞曼分裂的p型量子点接触的孔。
2006-08-02 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University(俄亥俄州立大学);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学);University of Iowa(爱荷华大学)
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制,通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性,从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin Hall Effect in Two-dimensional Crystals of Transition Metal Dichalcogenides
我们提出在过渡金属二硫属化物(TMDC)的二维(2D)晶体中设计时间反演不变的拓扑绝缘体。我们注意到,在低掺杂,半导体TMDC剪切应变下将发展自旋极化朗道能级驻留在不同的谷。我们认为,在$10-100$开尔文范围内的朗道能级之间的差距是在实验范围内。此外,我们指出,超晶格所产生的莫尔图案可以导致拓扑非平凡的子带。因此,边缘输运变得量化,这可以在使用应变2D晶体和/或异质结构制成的多端子器件中进行探测。强$d$特性的价带和导带也可以允许调查的拓扑相位上的电子相关性的影响。
2013-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Multigaps superconductivity at unconventional Lifshitz transition in a 3D Rashba heterostructure at atomic limit
原子极限下的多能隙超导3D异质结构(HAL)的临界温度可以通过不同能隙间的接触交换相互作用驱动的形状共振而被放大。$T_C$放大是通过调节Lifshitz跃迁奇异节点附近的费米能级来实现的。最近,人们对反转对称性的破坏产生了很高的兴趣,这导致了线性动量自旋-轨道诱导的自旋分裂,通常被称为Rashba自旋-轨道耦合(RSOC),也在3D层状金属中。然而,在具有RSOC的3D HAL中,在非BCS制度中,在非常规Lifshitz转变附近的多能隙超导性的物理尚不清楚。本工作的关键结果是通过Bogoliubov理论得到超导带隙,通过Dirac方程得到三维电子波函数,通过适当地匹配自旋轨道长度和三维超晶格周期来调节多带隙超导性的可行性。研究发现,当费米能在圆节线附近调谐时,RSOC的存在放大了依赖于k的各向异性能隙函数和临界温度。我们的研究结果提出了一种方法来有效地改变宏观超导体凝聚体上的RSOC的影响,通过调整超晶格调制参数的方式可能相关的自旋电子学功能在几个现有的实验平台和可调材料所需的量子器件的量子计算。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
On quantum confinement without barriers
Ioffe Institute(伊俄费研究所)
本文论证了在无势垒情况下,材料能量色散(有效质量)也能实现量子限制,并预测了不同子带波函数空间局域化的可能性,可应用于量子级联激光器。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall
Enhancing magneto-optic effects in two-dimensional magnets by thin-film interference
磁光克尔效应是在微观尺度上测量薄膜磁性的有力工具,正如最近在单层CrI $_3$和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中发现二维(2D)铁磁性所发挥的主要作用所证明的那样。这些2D磁体通常与其他2D材料堆叠在$_2$ /Si衬底上的范德华异质结构中,引起薄膜干涉。这可能会强烈影响磁光测量,但在实验中往往没有考虑到。在这里,我们表明,薄膜干涉可用于工程的磁光信号的二维磁性材料,并优化它们为一个给定的实验或设置。使用传输矩阵方法,我们分析了磁光信号从现实系统组成的van der Waals异质结构的$_2$ /Si衬底,使用碘化铬$_3$作为一个原型的二维磁铁,和六方氮化硼(hBN)封装这个空气敏感层。我们观察到克尔旋转和椭圆率的强烈调制,达到几十到几百毫弧度,作为照明波长的函数,和SiO $_2$的厚度和层组成的范德华异质结构。在由其他2D磁体(例如CrCl $_3$、CrBr $_3$和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$)组成的异质结构中获得类似的结果。为磁光信号幅度和反射光强度之间的最佳权衡设计样本应该会带来更高的灵敏度和更短的测量时间。因此,我们期望仔细的样品工程,考虑到薄膜干涉效应,将进一步了解低维结构的磁化。
2021-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room-Temperature Pauli Spin Blockade and Current Rectification in 15-13-15 Armchair Graphene Nanoribbon Heterostructures
本研究通过紧束缚模型揭示15-13-15扶手椅型石墨烯纳米带异质结的拓扑界面态,实现室温泡利自旋阻塞与宽温区电流整流,为量子器件提供可精确调控的平台。
2025-10-16 cond-mat.mes-hall
Valley-selective optical Stark effect probed by Kerr rotation
监测和控制不同状态的能力是新兴量子技术的核心。过渡金属二硫属化物(TMDC)单层中的谷赝自旋是用于这种控制的有希望的自由度,其中光学斯塔克效应允许使用超快光脉冲对WS $_2$和WSe $_2$中的能级进行谷选择性操纵。尽管取得了这些进展,但对TMDC中谷敏感的光学斯塔克位移的理解受到基于反射的检测方法的限制,其中信号很小并且容易受到背景效应的影响。需要更灵敏的基于偏振的光谱学来更好地探测用于谷能级的全光学操纵的超快斯塔克位移。在这里,我们表明时间分辨克尔旋转是一个更敏感的探针的谷选择性光学斯塔克效应在单层TMDC。与已有的时间分辨反射率方法相比,克尔旋转对背景效应不太敏感。克尔旋转提供了斯塔克效应光信号的信噪比的五倍改进和能量偏移的更精确估计。这种增加的灵敏度允许观察单层MoS $_2$中的光学斯塔克位移,其表现出谷和能量选择性,证明了这种方法在其他层状材料和异质结构中用于研究这种效应的前景。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit splitting and effective masses in p-type GaAs two-dimensional hole gases
我们目前的磁输运测量嵌入在[001]取向衬底上生长的碳掺杂p型GaAs/AlGaAs异质结的二维空穴气体。在Shubnikov-de Haas振荡中明显的跳动模式证明了在所研究的设备中存在强的自旋-轨道相互作用。我们通过测量不同空穴密度下Shubnikov-de Haas振荡的温度依赖性来估计自旋轨道分裂子带的有效质量。较轻的重空穴有效质量不依赖于能量,而较重的重空穴有效质量则具有显著的能量依赖性,表明价带具有较强的自旋-轨道诱导非抛物性.测量的有效质量与自洽的数值计算定性一致。
2014-02-17 cond-mat.mes-hall
Zero-field spin-splitting and spin lifetime in n-InSb/In1-xAlxSb asymmetric quantum well heterostructures
利用已建立的8能带k.p公式[PRB 59,8 R5312(1999)],计算了δ掺杂n型InSb/In 1-xAlxSb非对称量子阱中载流子密度范围内由于结构(SIA)和体(BIA)反转不对称性引起的最低导子带的自旋轨道(SO)耦合参数.我们目前的零偏压条件下,在10 K的计算。它示出的SIA和BIA参数的规模与载流子密度近似线性,并表现出显着的依赖于阱宽时,合金组合物进行调整,以允许最大上势垒高度为一个给定的阱宽。与其他材料系统的BIA自旋分裂的贡献被发现是显着的和可比的价值,在这些结构中的SIA机制。我们基于D 'yakonov-Perel机制,使用Averkiev等人的理论[J. Phys.:康登斯Matter 14(2002)]以及自旋绕有效磁场的进动速率,考虑所有三种SO耦合,显示出良好的一致性。在所考虑的中等载流子密度范围内,该方向的自旋寿命在窄阱中最大,这归因于窄阱中k立方BIA参数的减小幅度。固有的大BIA诱导SO耦合在这些系统中示出有相当大的影响的自旋寿命,表现出显着减少的最大自旋寿命相比,以前的研究认为系统具有相对较弱的BIA诱导SO耦合。在[001]方向上取向的自旋的弛豫速率由k-线性SIA和BIA耦合参数主导,并且至少比在[11-0]方向上大一个数量级。
2008-02-05 cond-mat.mes-hall
Tunnel-Barrier-Engineered Ultrafast Demagnetization and Spin Transport in Graphene-Based Heterostructures
S. N. Bose National Center for Basic Sciences(S.N. 玻色基础科学国家中心);Indian Institute of Science Education and Research Kolkata(加尔各答印度科学与教育研究所);Uppsala University(乌普萨拉大学)
通过工程化超薄隧穿屏障层,研究了石墨烯基异质结构中超快去磁与自旋输运的调控机制,实现了对自旋磁化动态的外部控制。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane Magnetic Field Dependent Magnetoresistance of Gated Asymmetric Double Quantum Wells
实验研究了强非对称双阱的磁电阻效应。通过将薄Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As阻挡层插入标准调制掺杂GaAs/Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As异质结构的GaAs缓冲层中来制备该结构。由此产生的双井系统由一个近矩形井和一个三角形井耦合通过隧道通过薄的障碍。通过适当选择势垒参数,可以控制两个阱和两个最低(成键和反键)子带的占用率。通过施加前栅电压或背栅电压可以进一步影响电子特性。
2003-09-22 cond-mat.mes-hall
Compressibility measurements of quasi-one-dimensional quantum wires
我们报告的一维(1D)量子线,定义在GaAs/AlGaAs双量子阱异质结的上阱的可压缩性的测量。在下部阱中同时限定的导线探测上部导线从偏置表面栅极屏蔽电场的能力。该技术是足够敏感的,以解决自旋分裂的子带中存在的平面磁场。我们测量的压缩性信号,由于0.7的结构,并研究其随温度和磁场增加的演变。我们没有看到近藤模型预测的准束缚态形成的证据,相反,我们的数据与预测0.7结构是自发自旋极化的结果的理论相一致。
2011-08-05 cond-mat.mes-hall
Optical probing of spin dynamics of two-dimensional and bulk electrons in a GaAs/AlGaAs heterojunction system
我们提出了时间分辨克尔旋转测量的电子自旋动力学的GaAs/AlGaAs异质结系统,其中包含一个高迁移率的二维电子气(2DEG)。由于这种材料的复杂层结构,克尔旋转信号包含来自三个不同层中的电子自旋的信息:2DEG层、异质结构中的GaAs外延层和下面的GaAs衬底。可以在低泵浦强度下观察到2DEG电子,使用它们具有比体GaAs区域中的电子更小的负g因子。在高泵浦强度下,当在两个层之间使用阻挡两个电子群体混合的阻挡层时,可以区分来自GaAs外延层和衬底的克尔信号。这允许外延层的更强泵浦,这导致有效g因子的偏移。因此,可以使用g因子的差异来区分三个群体。我们通过研究每个种群的自旋动力学如何对温度具有独特的依赖性,以及它们如何与时间分辨的反射信号相关来支持这种解释。
2009-10-09 cond-mat.mes-hall
Electrothermal control of spin-reorientation transition in Co/Fe_3GaTe_2 heterostructures
National Taiwan Normal University(台湾师范大学);The University of Osaka(大阪大学);Academia Sinica(中央研究院);The University of Tokyo(东京大学);National Synchrotron Radiation Research Center(国家同步辐射研究中心);Tamkang University(淡江大学)
研究Co/Fe_3GaTe_2异质结构中自旋重取向转变,通过焦耳热削弱FGaT各向异性实现热控和电热控制,电驱动装置有匹配回线演变,无Co的FGaT装置证明相关特性,展示了电热各向异性竞争对范德华磁性控制的作用。
2026-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci