Direct in situ determination of the surface area and structure of deposited metallic lithium within lithium metal batteries using ultra small and small angle neutron scattering
利用原位小角和超小角中子散射技术，直接无损测定锂金属电池中沉积金属锂的表面积与结构，揭示了不同尺度特征与电流密度的关系，为开发更安全高性能电池提供定量认识。
2023-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Mono-, bi- and tri- graphene layers deposited on conductive Au/Cr/SiO2/Si substrate studied by scanning tunnelling spectroscopy
石墨烯器件需要与金属，特别是与金的电接触。对沉积在金属导电Au/Cr/SiO2/Si衬底上的单、双和三石墨烯层进行的电子局域态密度的扫描隧道光谱研究表明，金衬底导致费米能级向下移动，这意味着空穴由金属衬底贡献给石墨烯，石墨烯变成p型掺杂。这些实验结果与最近发表的密度泛函理论计算结果符合得很好。狄拉克点的估计位置表明，石墨烯层数越多，观察到的费米能级位移越低。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory Non-collinear Magnetism Induced by Interfacial Charge Transfer in Metallic Oxide Superlattices
相关复合氧化物之间的界面是实现新形式的磁性的有前途的途径，这些磁性是由于电荷转移、邻近效应和局部对称性破坏而产生的。本文报道了在铁磁金属氧化物La_（2/3）Sr_（1/3）MnO_3（LSMO）和相关金属LaNiO_3（LNO）超晶格中发现的非共线磁结构。LSMO层之间的交换相互作用由中间LNO介导，使得相邻LSMO层的磁化之间的角度随着LNO层的厚度以振荡方式变化。非共线结构的磁场、温度和间隔物厚度依赖性与用于模拟常规金属多层膜中的磁结构的双线性和双二次相互作用不一致。一个模型，耦合的LSMO层的螺旋自旋状态内的LNO符合所观察到的行为。我们建议，自旋螺旋的结果从LNO和界面电荷转移，创建本地化的Ni 2+状态的空间变化的自旋磁化率之间的相互作用。这为在金属氧化物异质结构中设计非共线自旋织构提供了一种新的方法，该方法可以在基于自旋和电荷输运的器件中利用。
2014-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Transition metal nitride thin films deposited at CMOS compatible temperatures for tunable optoelectronic and plasmonic devices
过渡金属氮化物在等离子体和光电子器件中的应用受到了极大的关注。然而，沉积温度仍然是将过渡金属氮化物作为等离子体材料集成在CMOS制造工艺内的重要障碍。采用高功率脉冲磁控溅射法（HIPIMS）制备了以氮化钛和氮化铌为基体的二元、三元和层状过渡金属氮化物薄膜。在HIPIMS工艺中实现的增加的等离子体密度允许在小于300°C的CMOS兼容温度下沉积高质量等离子体薄膜。薄膜被沉积在一系列工业相关的衬底上，并在紫外到可见光谱范围内显示可调谐的等离子体频率。薄膜质量与沉积工艺的可扩展性相结合，表明氮化物膜的HIPIMS沉积是工业上可行的技术，并且可以为下一代等离子体和光电子器件的制造铺平道路。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unoccupied surface and interface states in Pd thin films deposited on Fe/Ir(111) surface
本文用第一性原理研究了在Ir（111）衬底上的铁磁单层膜上沉积的不同厚度的Pd薄膜中的电子表面态和共振。这个系统是令人感兴趣的，因为一个Pd层沉积在Fe/Ir（111）主机小磁skyrmions。后者是具有旋转自旋纹理的拓扑磁性物体，可能在自旋电子器件的背景下产生影响，因为它们有可能被用作信息技术的磁性比特。这种非共线磁性实体的稳定、检测和操纵需要对其电子结构进行定量研究和基本了解。在这里，我们研究了Pd/Fe/Ir（111）中未占据电子态的性质，这在使用非自旋极化扫描隧道显微镜捕获的大自旋混合磁阻（XMR）特征中是必不可少的[Crum等人，国家通信{ \bf 6} 8541（2015）; Hanneken等人，国家纳米技术{ \bf 10}，1039（2015）]。为了提供完整的分析，我们研究了裸Fe/Ir（111）和Pd $_{n=2,7}$ /Fe/Ir（111）表面。我们的研究结果表明，表面和界面态的出现后，沉积的Pd单层，这是强烈的影响，大的自旋轨道耦合的Ir表面。
2019-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Changing the Magnetic Configurations of Nanoclusters Atom-by-Atom
采用KKR方法研究了Mn和Cr在Ni（111）表面的非共线磁性结构.通过考虑不同的二聚体、三聚体和四聚体，得到了大量的共线和非共线磁结构。通常所有紧凑的集群有非常小的总力矩，而更开放的结构表现出相当大的总力矩，这是在这些系统中的复杂的挫折机制的结果。因此，作为一个单一的吸附原子的运动改变集群结构从紧凑到开放，反之亦然，这可以被认为是一个磁开关，通过吸附原子的本地交换场允许开关的集群时刻打开和关闭，这可能是有用的，为未来的纳米信息存储。
2006-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Characteristic properties of the Casimir free energy for metal films deposited on metallic plates
本文用Lifshitz理论和Drude模型及等离子体模型方法研究了沉积在金属板上的金属薄膜的Casimir自由能和压力。利用薄膜和平板金属的完整光学数据，考虑了束缚电子。结果表明，对于几十纳米厚的薄膜的Casimir自由能和压力计算使用这些方法不同的百分之几百和几千，可以很容易地区分实验。根据我们的研究结果，金属膜的自由能不消失在理想金属的极限情况下，如果德鲁德模型的方法是矛盾的事实，即波动场不能穿透其内部使用。用这两种理论方法对沉积在Cu和Al板上的Ag和Au薄膜的Casimir自由能和压强进行了数值计算。它示出的膜的自由能可以是负的和正的，这取决于所使用的金属。对于在Ag板上的Au膜，反之亦然，膜的Casimir能量随着膜厚度的增加而改变其符号。讨论了所得结果在解决Casimir难题和薄膜稳定性问题中的应用。
2016-04-20 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Generalization of the Landau-Lifshitz-Gilbert equation by multi-body contributions to Gilbert damping for non-collinear magnets
我们提出了一个系统的和顺序的扩展的Landau-Lifshitz-Gilbert方程利用吉尔伯特阻尼张量之间的角度依赖于磁矩，这是由多体散射过程。张量由一个阻尼项和一个旋磁比修正项组成。基于电子结构理论，这两个项被示出为取决于例如磁矩的标量、各向异性、矢量手性和标量手性产物：$\vec{e}_i\cdot\vec{e}_j$、$(\vec{n}_{ij}\cdot\vec{e}_i)(\vec{n}_{ij}\cdot\vec{e}_j)$、$\vec{n}_{ij}\cdot(\vec{e}_i\times\vec{e}_j)$、$(\vec{e}_i\cdot\vec{e}_j)^2$、$\vec{e}_i\cdot(\vec{e}_j\times\vec{e}_k)$.其中某些项以一阶和二阶经受自旋-轨道场$\vec{n}_{ij}$。我们利用Alexander-Anderson模型和含时密度泛函理论研究了沉积在Au（111）表面的磁性吸附原子和二聚体中不同贡献的大小。
2022-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Strain gradient drives lithium dendrite growth from the atomic-scale simulations
枝晶的形成是下一代高能量密度锂金属电池的主要障碍，如容量损失和短路。由于对锂枝晶生长机制的认识不足，阻碍了成功的锂枝晶抑制策略的发展。在以往的模型和实验中，人们已经研究了镀锂引起的金属锂内应力及其对枝晶生长的影响，但其微观机理尚不清楚。在这里，我们通过第一性原理计算和从头算分子动力学模拟分析了电镀诱导应力在枝晶形成中的作用。我们发现，沉积的Li在铜（Cu）衬底上形成稳定的原子纳米膜结构。结果表明，Li原子的吸附能从Li-Cu界面向沉积Li表面逐渐增大，导致Li原子在界面处聚集较多。与原始的Li金属相比，在早期阶段沉积的Li变得致密并且遭受面内压应力。有趣的是，我们发现从Li-Cu界面到沉积的Li表面存在一个巨大的应变梯度分布，这使得邻近Cu表面的沉积原子在扰动下倾向于向上挤压，导致枝晶生长。这种理解提供了对Li枝晶生长的原子尺度起源的洞察，并且可能对于抑制基于Li金属的可再充电电池中的Li枝晶有用。
2020-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Metallization and APPJ treatment of Bismaleimide
双马来酰亚胺（BMI）树脂是一种主要用于高温应用的新型热固性树脂，在航空航天领域有着重要的应用。FTIR研究显示了酰亚胺、CNC拉伸、马来酰亚胺和N-H拉伸的特征。这些BMI聚合物涂层沉积在铝和低碳钢基板上通过喷洒粉末，然后烘烤。热重分析和差示扫描量热研究表明，这些聚合物的降解温度约为370 ℃。将铝涂层沉积在先前沉积在Al和低碳钢上的BMI上以制备金属-BMI-金属三层。这些三层可以解决飞机机体在高空充电的问题。进行原子力显微镜以确定表面的形态。用表面轮廓仪测量了双马来酰亚胺涂层的粗糙度和厚度。维氏显微硬度测试表明，金属-BMI-金属三层的硬度增加。FTIR光谱显示了BMI中酰亚胺、CNC拉伸、马来酰亚胺和N-H拉伸的特征。我们观察到，峰变宽，在该峰处示出了在涂层的热处理期间应力的释放。该涂层经受可变的APPJ条件，这改善了在高温下的性能。
2016-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall Conductivity of a Non-Collinear Magnetic Antiperovskite
反常霍尔效应（AHE）是铁磁金属的一个众所周知的基本性质，通常与净磁化的存在相关联。最近，在非共线反铁磁（AFM）金属中发现了AHE。原子力显微镜（AFM）材料具有一定的磁空间群对称性，在非零Berry曲率的驱动下，反常霍尔电导率（AHC）对特定类型的磁有序非常敏感。在这里，我们调查的外观AHC在反钙钛矿GaNMn $_{3}$作为更广泛的材料家族ANMn $_{3}$（A是主族元素）的代表，其中可以出现不同类型的非共线磁有序。利用对称性分析和第一性原理密度泛函理论计算，我们表明，几乎相同的能带结构，近简并的非共线AFM $Γ_{5g}$和$Γ_{4g}$相的GaNMn $_{3}$有零和有限的AHC，分别。在非共线亚铁磁$M$-1相中，GaNMn $_{3}$由于存在相当大的净磁矩而表现出大的AHC。在非共线反钙钛矿磁体中，不同磁相之间的转变，表现出不同的AHC状态，可以通过掺杂，应变或自旋转移矩产生，这使得这些材料有希望用于新的自旋电子学应用。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Si doping and O2-flow on arc deposited (Al,Cr)2O3 coatings
(Al Al/（Al+Cr）= 0.5或Al = 70 at.%时，掺杂有0、5或10原子% Si，沉积在硬金属和Si（100）衬底上，以阐明Si对所得涂层的影响。涂层的化学分析显示在3.3和7.4原子%之间。根据阴极Si组成，金属部分Si结合到所有研究的涂层中。掺入的Si含量不改变显着与不同的氧气流量覆盖了广泛的沉积条件，从低到高的O2流量在生长过程中。Si的加入促进了亚稳的B1-类立方结构，而不是介电稳定的立方结构。通过纳米压痕法测定的沉积涂层的硬度略有降低时，Si掺入以及增加Al含量。发现Si在液滴中富集，但在实际氧化物涂层中也可以发现较低含量的Si，均匀分布，在~5 nm范围内没有可见的偏析。改进的阴极侵蚀对Si掺入的积极影响必须与亚稳B1样结构的促进相平衡，与SiO2结构相比，该亚稳B1样结构具有较低的室温硬度和较差的热稳定性。
2019-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Analyzing Nanogranularity of Focused Electron-Beam-Induced Deposited (FEBID) Materials by Electron Tomography
纳米颗粒材料系统在研究和开发中具有各种应用前景。它们的物理性质通常由颗粒尺寸、形状、相互距离和嵌入基质的化学性质决定。通过聚焦电子束诱导沉积，可以设计任意形状的纳米复合材料，其中金属纳米颗粒结构嵌入碳质基质中。使用“生长后”电子束固化，这些材料可以被调整以改善电传输或机械行为。这种优化需要彻底理解和表征化学和形态学的内部变化，这是传统的基于投影的成像技术的不足之处。在这里，我们应用扫描透射电子断层扫描得到一个全面的图片的分布和形态程度的嵌入后，初始制造的Pt纳米颗粒，我们证明了电子束固化的影响，这导致相互连接的金属纳米颗粒的凝聚区。
2021-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Laser ablation of Co:ZnO films deposited from Zn and Co metal targets on (0001) Al$_2$O$_3$ substrates
本文报道了用脉冲激光沉积技术在（0001）-Al $_2$ O $_3$基片上制备高质量的Co掺杂ZnO薄膜。我们首先优化了ZnO薄膜的生长，以获得应变较小的薄膜。采用Zn和Co金属靶交替沉积的方法制备了高结晶度的Co：ZnO薄膜。该过程允许在ZnO纤锌矿结构中的Co的均匀再分配，这通过作为Co掺杂剂的函数的面外晶格参数的线性依赖性来确认。当Co掺杂量为5%时，薄膜具有铁磁性，居里温度接近室温。
2003-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural and magnetic properties of a series of low doped Zn$_{1-x}$Co$_x$O thin films deposited from Zn and Co metal targets on (0001) Al$_2$O$_3$ substrates
报道了在（0001）-Al $_2$ O $_3$衬底上制备低掺杂Zn $_{1-x}$ Co $_x$ O（$0<x<0.1$）薄膜的研究。在氧化气氛中，使用脉冲激光沉积技术从Zn和Co金属靶开始制备薄膜。我们首先研究了ZnO的应变对其结构特性的影响。其次，我们研究了Zn $_{1-x}$ Co $_x$ O薄膜的结构和磁性。结果表明，在低掺杂时，Zn $_{1-x}$ Co $_x$ O薄膜的晶格参数和磁化强度与Co的浓度密切相关.
2004-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Biaxial strain in atomically thin transition metal dichalcogenides
在单层半导体过渡金属二硫属化物中的应变工程旨在通过施加外部应变来调节它们的带隙能量并修改它们的光电性质。在本文中，我们研究了过渡金属dichalcogenides单分子膜沉积在聚合物基底的双轴应变下的应用，拉伸和压缩。我们可以通过改变衬底温度来控制施加的双轴应变的量，使衬底热膨胀或压缩。在用有限元模拟模拟了衬底应变传递过程后，我们对四种过渡金属二硫属化合物单层膜（MoS 2，MoSe 2，WS 2，WSe 2）在双轴应变下进行了微差光谱分析，并测量了它们的光学性质。对于拉伸应变，我们观察到红移的带隙，达到高达94毫电子伏/%的单层WS 2沉积在聚丙烯的情况下的值。所观察到的带隙位移作为衬底延伸/压缩的函数遵循顺序WS 2> WSe 2> MoS 2> MoSe 2。
2018-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Size and density controlled metal nanocluster embedded metal-oxide-semiconductor structure for memory applications
金属纳米团簇（NC）由基于磁控管的纳米团簇源与四极质量过滤器（QMF）组件耦合沉积，具有对其尺寸和密度的独立控制，用于制造基于NC的非易失性存储器（NVM）器件。的直径和密度上的NVM电荷存储特性的效果，其中Ag被用作金属NC。通过使用上述两种仪器的组合来沉积夹在HfO $_2$隧道氧化物和控制氧化物之间的Ag-NC。在器件制造的任何阶段都不进行退火。对于1 $\times$ × 10 $^{11}$ cm $^{-2}$的簇密度，观察到金属氧化物半导体（MOS）特性的电容-电压（$C-V$）特性中的最大磁滞回线面积。此外，在NC直径从3到1.5 nm变化的MOS器件中观察到NC尺寸相关的磁滞回线面积，其中NC密度保持在1 $\times$ × 10 $^{11}$ cm $^{-2}$。器件性能随着NC尺寸的减小而提高，并且在NC直径为1.5 nm时表现出最佳性能。NVM器件的存储时间也随着NC直径的减小而增加，并且对于直径为1.5 nm的NC表现出最佳性能。
2016-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Suppressing chemical corrosions of lithium metal anodes
锂（Li）金属阳极对于下一代高能量密度可再充电Li金属电池是必不可少的。尽管已经进行了广泛的研究以延长Li金属电池的循环寿命，但是与Li金属在液体电解质中的化学腐蚀相关的日历寿命尚未被定量地理解。在这里，通过结合滴定气相色谱法（TGC）和低温聚焦离子束（Cryo-FIB），我们建立了化学腐蚀速率和电化学沉积的Li形态在各种液体电解质体系之间的定量关系。我们发现，腐蚀速率是由沉积的锂的孔隙率。沉积Li的孔隙率越大，腐蚀速率越快。我们进一步提出了减轻锂的化学腐蚀从而延长锂金属电池的日历寿命的策略。通过严格控制镀锂过程中的堆积压力，可以获得超低孔隙率的锂沉积物，将腐蚀速率抑制到0.08%/天，而高孔隙率锂的腐蚀速率为1.71%/天。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Phase transformation and water adsorption behavior of ALD deposited and annealed Ru and RuO2 films
本研究通过ALD合成钌薄膜并高温退火实现Ru向RuO₂的逐步相变，结合多种表征技术揭示相变规律，同时分析退火条件对薄膜水吸附与解离的影响，为电化学析水相关表面化学研究提供基础。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin rectification for collinear and non-collinear magnetization and external magnetic field configurations
在共线和非共线磁化以及外加磁场组态下，对单晶Fe/Au/Fe三明治结构中的自旋整流进行了电学检测。分析了其线形、线宽和信号极性。考虑了磁晶各向异性和形状各向异性后，自旋共振理论得到了很大的扩展，解释了非共线共振现象，并与实验数据符合得很好。因此，在这项工作中，一个全面的理解自旋整流铁磁金属证明。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Itinerancy-dependent non-collinear spin textures in SrFeO3, CaFeO3, and CaFeO3/SrFeO3 heterostructures probed via resonant x-ray scattering
非共线的多q自旋织构可以产生奇异的、拓扑保护的自旋结构，如skyrmions，但它们在简单的单q结构上形成的原因还不清楚。虽然晶格挫挫和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用已知会产生非共线自旋纹理，但电子巡回在多q形成中的作用研究得少得多。在这里，我们研究了非共线，螺旋自旋结构的钙钛矿氧化物SrFeO 3和CaFeO 3的外延膜的磁输运和共振软X射线磁衍射。金属SrFeO3的磁电阻特性与其最近提出的多q结构相一致。此外，在铁L边共振能量测量的SrFeO 3的磁布拉格峰不对称地加宽，在其多Q状态的温度降低。相反，绝缘CaFeO3具有对称散射峰，其强度比SrFeO3弱10倍。增强的磁散射在O K边缘prepeak能量演示的作用的负电荷转移能量和由此产生的氧配位体孔在这些高铁酸盐的磁有序。通过测量具有厚CaFeO3层的CaFeO3/SrFeO3超晶格的磁衍射，我们发现CaFeO3螺旋有序在1个晶胞厚度的SrFeO3层上是相干的，而不是6个晶胞厚度的层。我们得出结论，绝缘CaFeO3只支持一个简单的单q螺旋结构，而金属SrFeO3主机多q结构。我们的结果提供了重要的洞察力的作用，电子巡回形成的多q自旋结构。
2019-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-transport characteristics of La1.4Ca1.6Mn2O7 thin film deposited by spray pyrolysis
用喷雾热分解法在单晶LaAlO_3衬底上制备了双层锰氧化物La_（1.4）Ca_（1.6）Mn_2 O_7（DLCMO）多晶薄膜。这些单相薄膜的晶粒尺寸在70-100 nm之间，在T_C ~ 107 K时发生铁磁转变。在225 K附近的较高温度下，由于面内自旋相干而产生的短程铁磁有序被证明是存在的。绝缘体/半导体到金属的转变发生在较低的温度T_P ~ 55 K。T_C以上的输运机制属于Mott变程跳跃型。在T_C以下，电流-电压特性表现出随温度降低而变得更强的非线性行为。在低于T_CA ~ 30 K的低温下，观察到磁阻挫自旋倾斜态。DLCMO薄膜表现出良好的低场磁电阻效应，在77 K时，0.6kOe和3 kOe的磁电阻比分别为5%和13%。
2005-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Metal induced gap states and Schottky barrier heights at non-reactive GaN/noble metal interfaces
我们提出了非反应性N-终止[001]有序GAN/Ag和GAN/Au界面的从头局部密度FLAPW计算，并将结果（如金属诱导的间隙状态和肖特基势垒高度）与GAN/Al的结果进行比较，以了解相关的电子性质对沉积金属的依赖性。结果表明，带隙态密度仅在靠近界面的第一半导体层中才是可观的。在半导体侧的带隙态的衰减长度约为2.0 $\pm$ ± 0.1 $\:$，并且与沉积的金属无关，因此在很大程度上是GAN的体特性。我们计算出的肖特基势垒高度值为$Φ_{B_p}(GaN/Ag)$ = 0.87 eV和$Φ_{B_p}(GaN/Au)$ = 1.08 eV;这两个值都小于GAN/Al值（$Φ_{B_p}(GaN/Al)$ = 1.51 eV），并且这个相当大的值范围排除了GAN带隙内费米能级钉扎的可能性。由于GAN中的低屏蔽，结处的势垒受到界面处的第一金属层的结构布置的强烈影响。这导致肖特基势垒高度作为金属的函数的相当大的变化，与GaAs/金属界面的行为相反。
2000-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Electrical Spin-Splitter Based on Non-Relativistic Collinear Antiferromagnetism
电自旋电流的产生是驱动自旋电子学领域的核心现象之一。使用{ \em从头算}计算，我们表明，室温金属共线反铁磁体RuO $_2$允许高效的自旋电流产生，所产生的各向异性分裂带与保守的上下自旋沿Néel矢量轴。零净磁矩反铁磁体充当电自旋分裂器，在自旋向上和自旋向下电流之间具有34 $^\circ$传播角。相应地，自旋电导率比20，000种非磁性自旋霍尔材料的调查记录值大三倍。我们提出了一个多功能的自旋分离器扭矩的概念，利用反铁磁RuO $_2$膜与铁磁体接口。
2020-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Metal surface induces strong acoustic plasmons in chemically doped graphene
最近的理论研究表明，掺杂有碱金属（AC x）的独立石墨烯支持强狄拉克和弱声学等离子体。在这里，我们表明，当AC x沉积在金属表面上，强烈的库仑屏蔽完全洗出这些集体模式。然而，即使AC X和金属表面之间的分离的小的增加也会导致AC X等离子体特性的恢复，特别是在独立的情况下不存在的声等离子体强度的增强。我们进一步提供了这些有趣的现象的物理背景。所研究的系统由沉积在Ir（111）表面上的锂和铯掺杂的石墨烯组成。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable quantum anomalous Hall effect in 5d transition-metal adatoms on graphene
石墨烯的独特性质与自旋极化和磁性相结合，用于设计新的自旋电子概念和器件，这受到原始石墨烯中碳的小库仑相互作用和微小自旋轨道耦合的阻碍。这样的器件概念将利用电子学中广泛可用的电场或拓扑输运机制（例如量子反常霍尔效应）来控制自旋自由度。在这里，我们表明，使用第一性原理方法，5d过渡金属（TM）吸附原子沉积在石墨烯显示显着的磁性。所有考虑TM吸附原子具有显着的自旋矩巨大的磁晶各向异性能量高达50毫电子伏每TM原子。我们发现，沉积的TM原子的磁电响应是非常强的，在某些情况下，甚至提供了可能性，通过一个温和的外部电场切换的自发磁化方向。我们预测在这种类型的杂化材料中可以观察到电可调的量子反常霍尔效应。
2011-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Control of growth morphology of deposited fcc metals through tuning substrate-metal interactions
通过调节基底-金属相互作用强度，研究了fcc金属生长形态的控制方法，发现Au、Pd和Pt对基底相互作用敏感，可有效改善表面平整度和减少缺陷密度。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetocrystalline anisotropy and exchange probed by high-field anomalous Hall effect in fully-compensated half-metallic Mn2RuxGa thin films
研究了半金属亚铁磁体Mn $_2$ Ru $_x$ Ga的薄膜在高达58 T的脉冲磁场中的磁输运特性。在155 K的补偿温度范围内，观察到了非零的霍尔信号，在此温度范围内，净磁矩严格为零，反常霍尔电导率为6673 $Ω^{-1}.m^{-1}$，反常霍尔电导率超过9 T.分子场模型被用来确定内部和内部的子晶格交换常数和自旋翻转过渡，我们推断的电活性子晶格的各向异性为216 kJ/m $^3$和预测的磁共振频率。交换和各向异性是可比的，并且难磁化轴施加的磁场导致磁矩从它们的共线基态倾斜。我们的分析适用于共线亚铁磁半金属系统。
2018-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Exploration of trivial and non-trivial electronic phases and of collinear and non-collinear magnetic phases in low-spin d$^5$ perovskites
由于原位库仑排斥（$U$）和自旋轨道耦合（SOC）之间的竞争，$4d$和$5d$过渡金属氧化物已经成为新兴量子材料家族的重要成员。特别地，在八面体环境中，具有$d^5$电子组态的系统被发现能够具有不变的半金属态，并且微扰可以导致不同的磁相。在这项工作中，通过制定一个多带哈伯德模型和执行SOC可调DFT+ $U$计算的原型SrIrO $_3$和扩展的分析，以其他同构和等价的化合物，我们提出了八种可能的电子和磁性配置的$U$-SOC相图中，可以观察到在家庭的低自旋$d^5$钙钛矿。它们包括受保护的狄拉克半金属态、金属和绝缘体态、共线和非共线自旋有序。后者解释通过连接跳跃相互作用的旋转和倾斜的八面体中观察到的GdFeO $_3$。几个软相界的存在使得$d^5$钙钛矿家族成为研究在外部刺激下的电子和磁性相变的理想平台。
2022-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Swift-heavy-ion-irradiation-induced enhancement in electrical conductivity of chemical solution deposited La0.7Ba0.3MnO3 thin films
用200 MeV的Ag+15离子辐照用化学溶液沉积技术沉积的La0.7Ba0.3MnO3锰氧化物外延薄膜，最大离子剂量达到1 × 10^12 ions/cm 2。温度和磁场依赖的电阻率测量所有的膜（照射前后）揭示了持续的电阻率随离子剂量的增加而下降。在330 K [绝缘体-金属（I-M）转变]和10 K下，最大剂量为1 × 10^12离子/cm 2时，电阻率分别降低3倍和10倍。另一方面，随着离子注入剂量的增加，磁电阻（MR）在I-M转变附近增强，但在低温下降低。这些结果，证实了薄膜的表面形态，表明这种性能的起源在于辐照诱导的结晶度和外延取向的改善，晶粒之间的连接性增强，以及晶粒的聚集，从而导致在晶界处更好的导电性。
2006-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Non-collinear Magnetic states of Mn5Ge3 compound
在Ge（111）衬底上外延生长的Mn_5Ge_3薄膜在300 K温度下具有金属导电性和强铁磁性。最近的实验表明，一个非共线的自旋结构。为了深入了解该化合物的磁性结构，我们在密度泛函理论中进行了完全无约束的从头赝势计算，研究了对应于共线（C）和非共线（NC）自旋构型的不同磁性状态。重点研究了它们在压力场和应变场作用下的相对稳定性。在压力下，C和NC配置是简并的，这表明可能发生的意外磁简并也在Mn5Ge3真实样品。我们发现了一个连续的过渡，从铁磁C低自旋状态在小体积的NC高自旋状态在更高的体积。值得注意的是，简并性在单轴应变的作用下被明确地去除：特别是，NC自旋配置在拉伸单轴应变下是有利的。
2006-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Chiral Spin and Orbital Angular Momentum Textures in Mn Chains on W(110): Interplay of Spin-Orbit Coupling and Crystal Field Effects
本研究通过第一性原理计算发现W(110)上Mn原子链具有手性螺旋非共线自旋构型，并揭示轨道磁矩与自旋磁矩取向差异源于自旋-轨道相互作用与晶体场劈裂的竞争。
2025-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between magnetism and energetics in FeCr alloys from a predictive non-collinear magnetic tight-binding model
磁性是控制Fe-Cr系热力学和动力学性质的关键驱动力。我们提出了一个新开发的TB模型的Fe-Cr，磁处理超出了通常的共线近似。该模型的主要优点在于相当简单的拟合过程。特别地，在拟合数据库中没有明确要求二元系统的特定属性。本模型被证明是准确的和高度transfer-able的电子，磁性和能量特性的各种各样的结构和化学环境：表面，界面，嵌入式集群，和整个组成范围的二元合金。成功地预言了由磁挫挫引起的非共线磁位形的出现。本TB方法可适用于其他二元磁性过渡金属合金。如果合金元素之间的尺寸差异相当小并且电子性质占优势，则预计特别有希望。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Complete long-term corrosion protection with chemical vapor deposited graphene
尽管关于该主题有许多报道，但是能够提供长期保护（即，几个月）的金属仍然不可用。在这里，我们最终提出了一种聚合物-石墨烯混合涂层，包括两个单层的CVD石墨烯夹在三层聚乙烯醇缩丁醛之间，即使在暴露于模拟海水120天后，也能为商业铝合金提供完全的腐蚀保护。当我们比较相同厚度的仅聚合物涂层的结果时，石墨烯在混合涂层中发挥的重要作用是显而易见的，该涂层在仅仅30天后就无法保护金属。随着商业上可用的大面积CVD石墨烯的出现，我们的工作展示了一种直接的方法，可以扩展到其他二维材料和聚合物，用于长期保护各种相关金属和合金。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Collinear and non-collinear spin ground state of wurtzite CoO
采用第一性原理密度泛函理论计算方法研究了纳米材料中常见的纤锌矿相CoO的共线和非共线自旋结构。我们研究了几种不同自旋组态的总能量、电子结构和有效磁耦合强度。结果表明，AF 3型反铁磁有序是能量最稳定的可能的共线配置。此外，我们发现，一个新的螺旋自旋秩序可以稳定，包括相对论自旋轨道耦合和自旋方向的非共线性。我们的研究结果表明，在过渡金属氧化物纳米结构中可以观察到非共线的自旋基态，这为纳米磁性的研究增添了一个有趣的新方面。
2013-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topology analysis for anomalous Hall effect in the non-collinear antiferromagnetic states of Mn$_3\mathit{A}$N ($A$ = Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Pd, In, Sn, Ir, Pt)
利用第一性原理计算研究了反钙钛矿锰氮化物非共线反铁磁金属态产生大的反常霍尔效应的电子结构拓扑特征.我们首先预测这些化合物的稳定磁性结构是非共线的反铁磁结构，其特征在于无论是$T_{1g}$或$T_{2g}$不可约表示通过评估的总能量为所有的磁性结构分类根据对称性和多极矩。接下来对从第一性原理能带结构得到的Wannier紧束缚模型进行拓扑分析。结果表明，在$k$ -空间积分后，布里渊区费米面附近广泛分布的自旋-轨道耦合导致的小Berry曲率对反常Hall电导率的贡献占主导地位，而Weyl点附近的局部发散Berry曲率对反常Hall电导率的贡献相对较小.
2019-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Large magneto-optical Kerr effect and imaging of magnetic octupole domains in an antiferromagnetic metal
当偏振光束入射到磁性材料的表面上时，反射光经历偏振旋转。这种磁光克尔效应（MOKE）已经在各种铁磁和亚铁磁材料中得到了深入的研究，因为它为电子和磁性以及包括磁光记录在内的各种应用提供了强大的探针。近年来，反铁磁体（AFM）作为高密度和超快存储器件的自旋电子材料受到了广泛的关注，这是由于它们的杂散磁场非常小，并且与铁磁材料相比，自旋动力学速度快了几个数量级。事实上，MOKE已被证明是有用的反铁磁（AF）状态的研究和应用。虽然限于绝缘体，但已知某些类型的AFM表现出大的MOKE，因为它们是弱铁磁体，这是由于共线自旋结构的倾斜。在这里，我们报告了在室温下AF金属中首次观察到的大MOKE信号。特别地，我们发现，尽管$M \sim$ 0.002 $μ_{\rm B}$ /Mn的磁化强度非常小，但非共线AF金属Mn $_3$ Sn表现出与铁磁金属相当的具有20毫度的极克尔旋转角的大的零场MOKE。我们的第一性原理计算已经阐明，在非共线的Neel态的磁性八极铁电有序可能会导致一个大的MOKE，即使在其完全补偿AF状态没有自旋磁化。这种大的MOKE进一步允许成像的磁八极域和它们的反转所引起的磁场。AF金属中大MOKE的观察将为使用AFM研究磁畴动力学以及自旋电子学开辟新的途径。
2018-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Potential barrier heights at metal on oxygen-terminated diamond interfaces
实验研究了金属-半导体（M/SC）和金属/氧化物/SC结构的电学特性，并与不同模型进行了比较。金属-半导体（M/SC）和金属/氧化物/SC结构由沉积在（001）取向金刚石膜的氧端表面上的Zr或ZrO 2组成，金刚石膜包括轻p掺杂金刚石和重掺杂层的叠层，重掺杂层本身均匀外延生长在Ib衬底上。在肖特基势垒二极管中，退火前后的高分辨率透射电子显微镜和电子能量损失谱所证实的界面氧化层以及势垒高度不均匀性解释了测量的电特性，直到达到平坦带，根据一个模型，该模型概括了R. T. Tung [Phys.Rev.B45，13509（1992）]的方法，并能提取出三种界面的物理意义参数：（a）未退火的界面;（b）在350 {\textdegree}C退火的界面;（c）在450{ \textdegree }C退火的界面，其特征势垒高度在（a）情况下为2.2-2.5 V，而在（c）情况下低至0.96 V。几种金属沉积在定义良好的氧终止金刚石表面上的势垒的可能模型进行了讨论，并与实验数据进行了比较。它的结论是，在这些化合物的接口和它们的化学演变，由于退火的几种接口偶极子是合适的成分，能够占莫特-肖特基行为时，金属功函数的影响被忽略，并证明观察到的回复斜率关于金属功函数，相反的趋势总是报告的所有其他金属-半导体接口。
2015-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Atomically-Smooth Single-Crystalline VO$_2$ thin films with Bulk-like Metal-Insulator Transitions
过渡金属氧化物（TMO）异质结构中的原子突变界面可以容纳各种奇异的凝聚态相，这些相可能在平衡状态下的体材料中找不到。发展这种原子级尖锐界面的关键步骤是沉积原子级光滑的TMO薄膜。存在用于钙钛矿氧化物的生长的优化的沉积条件。然而，具有原子层精度的金红石氧化物（例如VO $_2$）的沉积一直具有挑战性。本工作采用脉冲激光沉积（PLD）技术在金红石型TiO $_2$（101）衬底上生长原子级光滑的VO $_2$薄膜。我们表明，最佳的衬底制备程序，其次是VO $_2$膜的沉积温度有利于步进流生长模式是必不可少的，实现原子级光滑VO $_2$膜。在最佳衬底温度下沉积的薄膜显示出底层TiO $_2$衬底的台阶和平台结构。在较低的沉积温度下，存在向包括岛状生长和逐层生长模式的混合生长模式的转变。在最佳衬底温度下沉积的VO $_2$膜在$\sim$ 325 K的转变温度下经历金属到绝缘体的转变，其中$\sim$的电阻增加$\sim$ 10倍，类似于体VO $_2$中的MIT。
2019-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Proton Irradiation Temperature on Zinc Oxide Metal-Semiconductor-Metal Ultraviolet Photodetectors
报道了50 nm氧化锌（ZnO）金属-半导体-金属（MSM）紫外探测器在不同温度质子辐照下的电学和结构特性，并进行了比较。我们用200 keV的质子辐照器件，能量密度为1016 cm-2。X射线衍射（XRD）摇摆曲线的检查表明，一个强烈的优先（100）取向的沉积膜的晶粒，与所有辐照样品的晶体质量下降。此外，在XRD和拉曼光谱的对照样品相对于众所周知的理论位置的峰位移是在所沉积的ZnO膜的拉伸应变的指示。我们观察到的位移，这些峰朝向理论上的无应变的位置，在照射的薄膜相对于沉积的薄膜表示部分弛豫这种应变。Raman光谱还表明，相对于对照样品，氧空位（V_O）和锌空位（Zn_i）增加。此外，光电流对时间的测量显示，在辐照数月后，在较低温度下辐照的样品的时间常数增加了2倍，这表明通过抑制热激活动态退火过程引入的缺陷对器件性能具有长期的有害影响。
2019-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Anomalous magnetotransport in a non-collinear correlated kagome ferromagnet MgMn6Sn6
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；ISIS Neutron and Muon Source, Science and Technology Facilities Council, Rutherford Appleton Laboratory（ISIS中子与μ子源，科学与技术设施委员会，拉瑟福德阿普尔顿实验室）；School of Physical Sciences, Indian Institute of Technology Goa（印度果阿理工学院物理科学学院）
研究非共线关联kagome铁磁体MgMn6Sn6的磁输运特性，结合单晶中子衍射与第一性原理计算，揭示其非共线磁矩排列及异常霍尔电导的各向异性。
2026-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Disorder-driven carrier transport in atomic layer deposited ZnO thin films
本文通过在4.2 ~ 300 K温度范围内随温度变化的电阻率测量，研究了无序对原子层沉积ZnO薄膜载流子输运机制的影响。在（0001）蓝宝石衬底上，在150 ~ 350 ℃的不同衬底温度下生长薄膜.发现薄膜中的缺陷和结构无序强烈地依赖于它们的生长温度。在150、300和350 ℃下生长的薄膜在整个电阻率测量温度范围内都是类超导体，这是由于这些薄膜中的无序增强所致。然而，在200和250 ℃下生长的薄膜中观察到低温下的金属-半导体转变（MST）。还观察到，在250 ℃下生长的薄膜具有较高的剩余电阻率，与在200 ℃下生长的薄膜相比，由于该薄膜中的无序增加，转变温度向更高的值移动。在转变温度以下的电阻率的回升已经很好地解释了考虑量子校正的玻尔兹曼电导率，其中包括弱本地化和库仑电子-电子相互作用的影响，在这些薄膜中的无序的存在。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Influence of growth parameters on structural properties and bandgap of InN epilayers deposited in a showerhead MOVPE system
从一个详细的分析InN外延层沉积在一个紧密耦合的喷头金属有机物气相外延（MOVPE）系统在各种条件下，我们调查的InN层的晶格常数的生长参数的影响。这些层处于显著的内部流体静压应力下，这影响光学性质。样品通常分为两大类应力，产生的发光发射约为0.8eV和1.1eV。我们可以将层中的内应力与光吸收边的值和PL发射波长相关联。
2007-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electrical Injection and Transport of Coherent Magnons in Non-Collinear Antiferromagnets
本研究预测非共线反铁磁体中由金属接触电注入的相干磁振子可携带 Néel 矢量与磁化强度双重自旋极化，并阐明其张量界面注入及振荡输运机制。
2025-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Irradiation-induced Ag nanocluster nucleation in silicate glasses: analogy with photography
通过光吸收（OA）和电子自旋共振（ESR）实验研究了低（γ射线）和高（MeV离子）沉积能量密度辐照条件下，钠钙硅酸盐玻璃和二氧化硅中Ag纳米团簇的合成。这两种类型的照射产生的电子和空穴的密度和热演化-特别是通过它们与缺陷的相互作用-被证明是确定银纳米晶体的聚集和生长速率。因此，我们建立的缺陷和银（聚）离子的氧化还原相互作用的影响。其机制类似于摄影中的潜像形成：辐射诱导的光电子被捕获在玻璃基质内，特别是溶解的贵金属离子和缺陷上，从而被中和（逆氧化反应也被证明存在）。退火促进金属原子的扩散，这反过来又导致簇核的形成。团簇密度不仅取决于辐照能量密度，而且主要取决于沉积能量的密度和玻璃的氧化还原性质。离子辐照（即，大的沉积能量密度）在团簇形成中更为有效，尽管与伽马光子照射相比其中和效率较低（从Ag+到Ag 0）。
2007-12-23 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of topological phase in chains of $3d$ transition metals
最近的实验表明，在超导衬底上沉积的磁链末端的马约拉纳束缚态的签名。在这里，我们采用第一性原理计算来直接研究$3d$过渡金属纳米链的拓扑性质（即，Mn、Cr、Fe和Co）。与先前的研究[Nadj-Perge等人Science 346，602（2014）和Ruby等人Nano Lett. 17，4473（2017）]，我们在Wannier轨道基础上发现了孤立链和表面沉积线的精确紧束缚模型。在此基础上，我们计算了所有体系的$\mathbb{Z}_2$相的拓扑不变量。我们的结果表明，孤立链的拓扑相的存在，只有在锰和钴系统。我们还考虑了非共线磁序作为非平凡拓扑相的来源，发现这种磁序在Fe和Co孤立链中不是稳定的基态。进一步的研究表明，链和底物之间的耦合导致能带结构的强烈修改。此外，拓扑不变量的分析表明，在所有研究的纳米链沉积在铅表面上的拓扑相的出现的可能性。因此，我们的研究结果表明，沉积原子和衬底之间的耦合的纳米系统的拓扑性质的重要作用。
2020-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Absence of cross-sublattice spin pumping and spin-transfer torques in collinear antiferromagnets
该研究通过对称性分析和自旋相关电子散射计算，解决了反铁磁体中跨子晶格自旋泵浦与自转移矩贡献的争议，证明其在共线状态下完全缺失，非共线时仅为高阶修正。
2023-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unified formulation of interfacial magnonic pumping from non-collinear magnets
我们建立了一个一般的公式，自旋电流的磁振子泵之间的正常金属和磁性绝缘体的界面，有效的任何非共线的磁性配置中的线性自旋波制度。该电流通过在非平衡态下驱动系统来产生，覆盖诸如热自旋注入（自旋塞贝克效应）或通过绝缘体的照射（自旋泵浦）的自旋电压的设置。为了简单起见，我们在蜂窝拓扑铁磁体的特殊情况下说明了该公式，并涵盖了自旋Seebeck和自旋泵浦设置。我们展示了拓扑参数如何影响自旋流，并提出了一种方法，主要是从拓扑边缘磁振子的自旋泵的情况下获得的贡献。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and Electronic Structure study of Fe/MgO/Fe/Co Multilayer Stack Deposited by E-Beam Evaporation
本文研究了用电子束蒸发方法在Si（100）衬底上生长的MgO/Fe/MgO/Fe/Co/Au多层膜的磁性和电子结构。X射线衍射研究描绘了多晶性质的多层膜。从振动样品磁强计（VSM）和近边X射线吸收精细结构谱（NEXAFS）在Fe & Co L-和Mg & O K-边缘获得的结果被应用于了解该堆栈的磁性和电子特性及其界面特性。表面灵敏总电子产额（TEY）模式记录的Fe L边光谱的光谱特征表明在Fe/MgO界面形成了FeOx，体敏总荧光产额（TFY）模式记录的Fe L边光谱的光谱特征表明Fe为金属性质。Co L边光谱揭示了在TEY和TFY模式中钴的金属性质的存在。上述结果与X射线反射法有很好的相关性。
2013-05-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
Non-collinear Magnetoelectronics
混合铁磁材料的电子输运性质|诸如多层和自旋阀的常规金属结构取决于铁磁元件的磁化方向的相对取向。虽然平行和反平行磁化的电阻的对比，即所谓的巨磁阻，在相当长的一段时间内得到了相当好的理解，但非共线磁电子电路和器件的相干图像只是最近才发展起来。在这里，我们回顾这样一个理论的电子电荷和自旋输运一般磁化方向的基础上的半经典概念的矢量自旋积累。结合散射矩阵的第一性原理计算，可以理解和定量预测不同材料组合的许多现象，例如电流引起的自旋转移力矩。
2006-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport between metals and magnetic insulators
我们推导了由温度差、自旋积累或磁场驱动的通过铁磁绝缘体和正常金属界面的涨落介导的自旋共线输运的Onsager响应矩阵。我们预测了磁振子压缩自旋流、磁振子冷却（磁振子Peltier效应）、温度诱导磁化（热磁场）以及普适自旋Seebeck/Peltier系数。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Critical influence of target-to-substrate distance on conductive properties of LaGaO3/SrTiO3 interfaces deposited at 10-1 mbar oxygen pressure
我们研究了脉冲激光沉积的LaGaO 3/SrTiO 3在10-1毫巴的氧气背景压力，展示了关键的效果的目标到衬底的距离，dTS，对界面薄层电阻，Rs。通过逐渐减小dTS，界面从绝缘转变为金属。LaGaO 3羽流的分析证明了羽流传播动力学对界面性质的重要作用。这些结果表明，在10-1毫巴的氧压下的导电界面的生长，一个实验条件，其中良好的氧合异质结构与减少的氧缺陷的含量是预期的。
2012-04-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergent zero-field anomalous Hall effect in a reconstructedrutileantiferromagnetic metal
本研究通过在金红石 RuO$_2$ 中掺杂 Cr，使 Néel 矢量转向 [110] 并增强在位磁矩，从而在共线反铁磁 Ru$_{0.8}$Cr$_{0.2}$O$_2$ 中实现零场反常霍尔效应。
2023-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Response of the Time-Reversal Invariant Helical Metal
我们推导出了三维拓扑绝缘体（TI）表面的干净螺旋金属的自旋-电荷耦合磁化率的解析表达式。这些表达式导致放置在TI表面上的两个杂质磁矩之间的非常规非共线RKKY相互作用，并预测由随时间变化的磁矩产生电流。我们确定的栅极和偏置电压的影响，层间交换耦合两个单畴铁磁单层沉积在顶部的TI。
2010-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
