High-Resolution X-Ray Studies of the Direct Spin Contact of EuO with Silicon
铁磁半导体一氧化铕（EuO）被认为是一种有效的自旋注入器时，直接集成与硅。通过自旋选择性欧姆接触的注入要求界面EuO/Si的极好的结构质量。最近在制造无缓冲层EuO/Si结方面取得的突破要求对半导体之间的界面进行结构研究。非原位高分辨X射线衍射和反射率伴随着原位反射高能电子衍射揭示了界面处的直接耦合。XRD和XRR数据的组合分析提供了一个通用的结构模型。EuO/Si自旋接触的结构质量远远超过了以前的报道，从而向自旋电子学的最终目标迈进了一步。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Superconductor-metal quantum transition at the EuO-KTaO3 interface
几十年来，超导性一直是物质最迷人的量子态之一。在超导材料中，LaAlO 3/SrTiO 3界面是一种特殊的界面材料，它具有超导性，与体相超导体相比，具有许多独特的应用，是研究量子霍尔效应、电荷密度波、超导性和磁性的理想平台。因此，人们做了大量的努力来寻找新的具有更高超导临界温度（TC）的超导氧化物界面态。最近，在铁磁绝缘体EuO和带绝缘体（111）-KTaO 3的界面上发现了TC ~ 2K的超导态。本文报道了EuO/KTaO_3界面超导体-金属量子相变的实验研究。在跃迁附近，观察到了动力学临界指数的发散，这支持了EuO/KTaO 3界面的量子Griffiths奇异性.量子格里菲思奇异性可以归因于大的稀有超导区和界面处的淬火无序。我们的结果为研究EuO/KTaO_3界面的奇异超导性质铺平了道路。
2020-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Band Structure of EuO/Si Spin Contact: Justification for Silicon Spintronics
硅自旋电子学需要将自旋极化载流子注入Si中。一种新兴的方法是从铁磁半导体直接电注入- EuO是首选。EuO/Si自旋接触的功能由界面能带排列决定。特别地，带偏移应落在0.5-2 eV范围内。我们采用软X射线ARPES探测的电子结构的掩埋EuO/Si界面的动量分辨率和化学特异性。的能带结构揭示了1.0 eV的导带偏移证明的技术潜力的EuO/Si系统。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct epitaxial integration of the ferromagnetic semiconductor EuO with silicon for spintronic applications
电荷和自旋自由度强烈相互作用的材料提供了被称为自旋电子学的应用。在基于巨磁电阻效应的金属自旋电子学取得巨大成功之后，人们在发展较少的半导体自旋电子学方面投入了巨大的努力，特别是以生产三端自旋电子器件为目标，例如自旋晶体管。这种技术的最重要的先决条件之一是将自旋极化载流子从铁磁半导体有效地注入到半导体中，优选地是目前用于工业应用的半导体中的一种，例如Si -现代电子学的主力。铁磁半导体EuO一直被认为是磁性半导体与Si集成的最佳候选材料。尽管EuO被证明为有效的自旋注入到硅中提供了最佳条件，并且尽管付出了相当大的努力，但迄今为止尚未证明在没有任何缓冲层的情况下在Si上直接外延稳定化学计量的EuO薄膜。在这里，我们报道了一种在亚单层水平上控制EuO/Si界面的新技术，这可能对Si上功能氧化物的生长具有普遍意义。使用这种技术，我们解决了一个长期存在的问题，直接外延生长在硅上的薄EuO薄膜，表现出结构和磁性的EuO体材料。这一结果为发展全半导体自旋电子器件开辟了新的可能性。
2014-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Integration of the Ferromagnetic Insulator EuO onto Graphene
我们已经证明了在一个特殊的吸附控制和氧限制制度，这是一个关键的进步，实现交换邻近相互作用（EPI）的反应分子束外延在石墨烯上的EuO薄膜的沉积。已经预测，当铁磁绝缘体（FMI）EuO与石墨烯接触时，FMI/石墨烯界面处的电子波函数的重叠可以在石墨烯内部诱导大的自旋分裂。这种效应的实验实现可能会导致新的路线自旋操纵，这是一个功能自旋晶体管的必要条件。此外，EPI还可以导致新的自旋电子学行为，如可控的磁电阻、可调的门极交换偏置和量子化的反常霍尔效应。然而，在实验上，EuO还没有集成到石墨烯上。在这里，我们报告了高品质的结晶EuO的高度取向的热解石墨（HOPG）和单层石墨烯上的成功生长。外延EuO层具有（001）取向，并且在拉曼光谱中不引起可观察到的D峰（缺陷）。磁光测量表明铁磁性的居里温度为69 K，这是散装EuO的值。在EuO沉积之前和之后对剥离的石墨烯的运输测量表明迁移率仅略微降低。
2013-02-23 cond-mat.mtrl-sci
2D synthetic ferrimagnets by magnetic proximity coupling
该研究通过磁邻近耦合在Fe/EuO和Co/EuO界面实现二维合成亚铁磁体，发现反铁磁耦合为短程界面效应，在二维极限中增强磁有序，有利于自旋器件应用。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Exchange Splitting and Charge Carrier Spin Polarization in EuO
制备了高质量的铁磁半导体EuO薄膜，并利用一种新形式的自旋分辨光谱进行了研究。我们观察到的居里和金属-绝缘体转变温度的电子结构的变化很大。我们发现，这些是由交换分裂的导带在铁磁状态，这是大到0.6 eV。我们还提出了强有力的证据，底部的导带主要由多数自旋。这意味着EuO中的掺杂载流子实际上是完全自旋极化的。
2002-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic domains in ultrathin, bulk-like and proximity-coupled Europium Oxide
本文利用磁光克尔显微镜研究了25 nm和3 nm EuO薄膜的磁畴与磁滞回线的温度依赖行为，揭示了矫顽力与临界温度的厚度依赖性及EuO/Co的近邻反铁磁耦合，并结合MuMax3模拟阐明磁化反转动力学。
2024-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent spin-resolved electronic structure of EuO thin films
利用自旋和角分辨光电子能谱（spin-ARPES）和密度泛函理论研究了铁磁半导体EuO的电子结构. EuO表现出独特的性质，托管两个弱色散的几乎完全极化的Eu $4f$带，以及O $2p$水平间接交换分裂的相互作用与Eu最近的邻居。我们的温度依赖的自旋ARPES数据直接证明了交换分裂在O $2p$和它的消失在居里温度。我们的计算与哈伯德$U$长期揭示了一个复杂的性质的本地交换分裂的氧网站和导带。通过分析铁磁相和反铁磁相的轨道分辨能带特征，讨论了O 2 p能级的间接交换机制。由于自旋-轨道耦合的方向性效应的理论预测是显着的，特别是在Eu 4f带流形。在Eu $4f$光谱区域的自旋分辨光谱的形状的分析揭示了与O $2p$的杂化的签名，与理论预测一致。我们还分析了整个居里温度的自旋积分光谱的光谱变化，并证明它们来自磁相变和由于样品老化，这种高活性材料不可避免的影响。
2022-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of spin mixing conductance in determining thermal spin pumping near the ferromagnetic phase transition in EuO_{1-x} and La2NiMnO6
研究了Pt/ EuO_{1-x}和Pt/La 2NiMnO 6（LNMO）混合结构中纵向自旋Seebeck效应随居里温度（Tc）的变化.这两个系统主机低于Tc的铁磁相互作用，因此目前的最佳条件测试磁振子自旋电流为基础的理论对亚铁磁YIG。值得注意的是，我们观察到一个异常的能斯特效应（ANE）产生的电压在裸EuO_{1-x}，然而，我们发现LSSE占主导地位的热信号在双层与Pt。在接近Tc的小T范围内，LSSE的T依赖性可以拟合为形式为（Tc-T）^P的幂律。对于不同的LSSE表示方法和样品结晶度，验证了导出的临界指数P。结果解释的基础上的磁振子驱动的热自旋泵机制，涉及的T-依赖性的LSSE的自旋混合电导（Gmix）在重金属/铁磁体（HM/FM）接口，这反过来又是已知的根据自发磁化（Ms）的平方而变化。此外，T依赖性的Gmix的实部来自自旋霍尔磁阻测量在不同温度下的Pt/LNMO结构，进一步建立的相互依赖性。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Discovery of two-dimensional anisotropic superconductivity at KTaO$_3$ (111) interfaces
在材料之间的界面处发现的独特电子结构可以允许非常规的量子态出现。在这里，我们观察到在（111）取向的KTaO $_3$和EuO或LaAlO $_3$的绝缘覆盖层之间的界面处形成的电子气的超导性。超导转变温度接近2.2 K，比LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$系统高一个数量级。引人注目的是，在（001）KTaO $_3$界面上的类似电子气在低至25 mK时保持正常。临界场和电流-电压测量表明，超导性是二维的。高迁移率的EuO/KTaO $_3$（111）样品在超导开始之前在低温下显示出大的输运性质的面内各向异性，这表明出现了条纹状相，其中超导性在一个方向上几乎是均匀的，但在另一个方向上强烈调制。
2020-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Uniaxial spin texture in a superconducting electron gas revealed by exchange interactions
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University at Buffalo, SUNY（布法罗纽约州立大学）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）；National High Field Magnetic Laboratory（国家高磁场实验室）；University of Notre Dame（圣母大学）
通过磁性和非磁性覆盖层的对比实验，利用交换相互作用揭示了KTaO3(110)界面二维电子气中隐藏的单轴自旋织构及其对超导各向异性的影响。
2025-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Two Dimensional Spin-Polarized Electron Gas at the Oxide Interfaces
采用第一性原理密度泛函方法，预测了在LaMnO $_3$单层嵌入SrMnO $_3$中形成的新型自旋极化二维电子气. La（d）电子在垂直于界面的方向上被限制在La层的势阱中，用作电子供体的带正电荷的层。这些电子通过Anderson-Hasegawa双交换介导Mn t $_{2g}$自旋在界面附近的铁磁对准，并且由于Mn磁矩的内部磁场而转而变得自旋极化。
2008-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional quantum oscillations and evidence of nonparabolic electronic states in quasi-two-dimensional electron system at complex oxide interfaces
本研究通过高场输运测量，在EuO/KTO和LAO/STO界面二维电子系统中观察到频率和回旋质量随磁场增加的非常规量子振荡，证实了非抛物型电子态，为拓扑类电子态提供证据并建立新范式。
2024-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly spin-polarized conducting state at the interface between non-magnetic band insulators: LaAlO3/FeS2 (001)
第一性原理密度泛函计算表明，自旋极化的二维导电态可以实现在两个非磁性带绝缘体之间的界面。抗磁性绝缘体FeS2（黄铁矿）的（001）表面支持来自导带底附近的Fe d轨道的局域表面态。极性钙钛矿氧化物LaAlO3的几个晶胞的沉积导致电子转移到这些表面带中，从而产生导电界面。这些窄带的占用导致自旋子带之间的交换分裂，从而产生与非磁性绝缘体的其余部分不同的高度自旋极化的导电状态。这样的界面为自旋电子学的应用提供了有趣的可能性。
2011-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of a spin-polarized two-dimensional electron gas at the BaTiO3/LaMnO3 interface
通过从头计算，在反铁磁和铁电钙钛矿的界面处，即，LaMnO_3/BaTiO_3超晶格。我们表明，在异质结构与TiO 2/LaO界面层的二维导电状态主要出现在界面MnO层内本地化。费米能级的态密度可以通过铁电极化反转来调节。导电态与磁性态共存，主要由Mn原子产生。
2022-01-23 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
Enhancement of the Spin Accumulation at the Interface Between a Spin-Polarized Tunnel Junction and a Semiconductor
本文报道了Co/Al $_2$ O $_3$ /GaAs界面的自旋注入实验。在0.34 nA的电流密度下，横向磁场的施加在界面处引起高达1.2 mV的大电压降$ΔV$。$μm^{-2}$。这表示自旋累积信号的急剧增加，远高于通过铁磁体/半导体界面的自旋注入的理论预测。这样的增强是一致的顺序隧穿过程通过位于附近的Al $_2$ O $_3$ /GaAs界面的局域态。对于自旋极化载流子，这些状态充当自旋寿命大的累积层。一个模型，考虑到自旋寿命和逃逸隧穿时间的载流子旅行回到铁磁接触准确再现的实验结果。
2011-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Detection of nano scale thin films with polarized neutron reflectometry at the presence of smooth and rough interfaces
在中子反射计问题中，通过已知反射系数的相位和模，可以确定薄膜散射长度密度的唯一结果，从而准确确定薄膜的类型和厚度。在过去的十年中，人们提出了几种解决相位问题的方法，如驻留时间法、参考层法和改变环境法，其中参考层法和利用磁性衬底和极化中子改变环境法是最适用的方法。所有这些方法都是基于薛定谔方程的解，在每个界面上的一个不连续的和阶梯状的潜力。由于实际样品中存在一些涂抹和粗糙的边界，考虑界面的光滑度和粗糙度将影响最终的输出结果。本文利用光滑变化函数（Eckartpotential）研究了界面光滑性对反射波相位确定的影响以及SLD的反演过程。界面粗糙度对相同参数的影响，也被调查的随机变化的界面周围的平均位置。
2011-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized two-dimensional electron/hole gas at the interface of non-magnetic semiconducting half-Heusler compounds: Modified Slater-Pauling rule for half-metallicity at the interface
每晶胞具有18个价电子的半赫斯勒化合物是众所周知的非磁性半导体。采用第一性原理电子能带结构计算方法，研究了FeVSb、CoTiSb、CoVSn和NiTiSn化合物的半Heusler异质结的界面性质.我们的研究结果表明，这些异质结界面变得不仅金属，而且磁性。自旋极化的出现伴随着界面处二维电子气（2DEG）或空穴气（2DHG）的形成。本文在Stoner模型的基础上定性地讨论了界面自旋极化的起源。对于磁性界面的情况下，半金属性也存在，我们提出了一个修改后的斯莱特-鲍林规则类似的散装半金属半Heusler化合物。此外，我们还计算了磁性界面的交换参数、居里温度和磁各向异性能。我们的研究，结合最近的实验证据的存在下，2DEG在CoTiSb/NiTiSn异质结可能会激励未来的努力和研究，对实验实现的设备使用建议的异质结。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci
The Role of 11B4C Interlayers in Enhancing Fe/Si Multilayer Performance for Polarized Neutron Mirrors
本研究探究了在Fe/Si多层膜中引入11B4C中间层对其界面质量、反射率、偏振度及磁性能的影响，发现该中间层可提升界面锐度、抑制扩散与硅化物形成，增强偏振中子反射镜性能，厚周期多层膜中效果较弱。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Indications for Dzyaloshinskii-Moriya Interaction at the Pd/Fe Interface Studied by \textit{In Situ} Polarized Neutron Reflectometry
用\textit{in situ}极化中子反射计测量了Pd/Fe/Pd三层薄膜在生长过程中磁性和结构的深度分辨演化。Pd/Fe的初始膜结构在底层中显示出小的邻近感应磁性，并且在Fe层中显示出每个Fe原子的$\approx1.6$ 1、$μ_{\text{B}}$的磁化强度，小于$2.2$ 1、$μ_{\text{B}}$的预期体值。Pd覆盖层的沉积最初遵循岛状生长模式，随后合并。随着Pd沉积量的增加，Pd覆盖层中的Fe磁矩和邻近感生磁性降低。在Pd覆盖层的最终沉积之后，磁性分布在整个Fe层上是结构上和磁性上对称的，其中在Pd中感应的磁性距离界面高达0.92nm。在整个Pd沉积过程中，Pd/Fe/Pd三层结构变得越来越对称，这一事实表明Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用是观察到的磁性行为的可能原因。
2019-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Polarized Electron Injection through an Fe/InAs Junction
本文报道了自旋极化电子通过Fe（100）/InAs（100）结的注入。测量了外磁场作用下外延生长的Fe薄膜中电子注入InAs（100）的圆偏振电致发光，研究了自旋注入效率。在温度为6.5 K，外加磁场为10 T时，所获得的电致发光的极化增加了约-12%.这一结果表明，有效的自旋注入是可能的，通过铁磁金属/半导体（FM/SC）界面没有隧穿势垒，尽管在FM/SC界面的电导率失配的基础上的矛盾的论点。
2003-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Detection of Spin Accumulation at a Ferromagnet-Semiconductor Interface
我们表明，自旋极化电子的积累在一个正向偏置的铁和n-GaAs之间的肖特基隧道势垒可以检测到电。自旋积累导致势垒上的额外电压降，该电压降被小的横向磁场抑制，该横向磁场使半导体中的自旋去极化。电积累信号对磁场、偏置电流和温度的依赖性与自旋极化输运的漂移扩散模型的预测吻合得很好。
2006-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Efficient, high-density, carbon-based spinterfaces
在过去的25年里，自旋电子学的研究领域通过几个材料科学轨道，在室温下寻找高度自旋极化电流的来源。有机spinterfaces，其中包括在铁磁金属和分子之间的界面，代表了最有前途的轨道，证明了少数接口候选人。这种影响有多普遍？我们部署地形和光谱技术表明，强自旋极化界面之间已经出现铁磁钴和纯粹的碳原子。扫描隧道显微镜和光谱显示了如何形成一个致密的半导体碳膜与约0.4 eV的低带隙顶部的金属界面。自旋分辨光电子能谱揭示了碳诱导界面态在费米能级处的高自旋极化。从我们以前的研究钴/酞菁spinterfaces和目前的钴/碳界面的X射线光电子能谱研究，我们推断，这些高度自旋极化的界面状态主要来自sp2键合的碳原子。因此，我们证明了spinterface形成的分子不可知论，通用的性质。
2014-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of a highly spin-polarized organic spinterface at room temperature
完全由自旋电子学驱动的大规模电子电路的设计需要一种电源，该电源在室温及室温以上高度自旋极化，制造成本低，纳米级效率高，并且易于与半导体集成。然而，尽管在几个子领域的研究跨越近二十年，这一关键的基石仍然缺乏。我们从实验和理论上展示了钴和酞菁分子之间的界面是如何构成一个有前途的候选者。自旋极化的直接和反向光电发射实验揭示了在室温下在这个接口的自旋极化程度高。我们测量了分子的氮π轨道上的磁矩，这证实了由于每个自旋通道中不同的spinterface形成机制，高度自旋极化的电荷在界面上传导的从头算理论描述。通过这个例子，我们提出了一种设计简单的有机-无机界面的方法，这种界面具有显着的自旋电子学特性，可以承受远高于室温的温度。
2012-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized electron transport in ferromagnet/semiconductor heterostructures: Unification of ballistic and diffusive transport
基于半导体结构中弹道输运和扩散输运的统一半经典描述，发展了铁磁/半导体异质结构中自旋极化电子输运理论。目的是为研究自旋电子器件中自旋弛豫和输运机制的相互作用提供一个框架。在（非简并）半导体内部传输的统一描述中，一个关键要素是由电子组成的热弹道电流，这些电子在由内部和外部静电势产生的电场中弹道运动，并在随机分布的平衡点处被热化。在统一的描述中的弹道组件引起的不连续性的化学势在半导体的边界，这是有关的Sharvin界面电导。通过允许自旋弛豫发生在平衡点之间的弹道运动期间，热弹道自旋极化电流和密度根据自旋输运函数构造。这个函数的积分方程推导出任意值的动量和自旋弛豫长度。对于均匀半导体中的场驱动输运，积分方程可以转换为二阶微分方程，其推广了标准的自旋漂移扩散方程。铁磁/半导体异质结构中的自旋极化是通过调用当前自旋极化的连续性和匹配界面铁磁侧的自旋分辨化学势来获得的。允许自旋选择性界面电阻。例子被认为是说明传输机制和电场的影响。
2005-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Propagation and scattering of TE surface plasmon polaritons on interface between two dielectrics
本文研究了TE极化电磁表面波在具有正、负磁导率材料界面上的传播。与TM极化表面波相反，TE表面波在半无限介质界面处散射时几乎没有辐射损耗。
2009-06-30 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
Ultrafast Spin Injection in Graphene via Dynamical Carrier Filtering at Transition Metal Dichalcogenide Interfaces
Kansai Institute for Photon Science, National Institutes for Quantum Science and Technology (QST)（光子科学关西研究所，量子科学技术研究开发机构）；Department of Nuclear Engineering and Management, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学大学院工学系研究科核工程与管理学专业）
研究通过时域密度泛函理论分析了在圆极化激光照射下WSe₂-石墨烯异质双层中超快自旋注入机制，发现自旋注入并非被动过程，而是由界面的自旋选择性载流子过滤驱动，导致石墨烯中净自旋磁化。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Role of polarized tip-enhanced Raman spectroscopy in the enhancement of interface optical phonon modes in AlGaN multi-quantum wells
基于第III族氮化物的二维多量子阱（MQW）纳米结构在可见光到紫外光光源中具有显著的应用。利用针尖增强拉曼光谱（TERS）研究了c轴取向超晶格[Al 0.35Ga 0.65N（~ 1.75nm）/Al 0.55Ga 0.45N（~2nm）]20多量子阱中的界面光学（IFO）声子模。在环境条件下使用TERS探针与直径约200 nm的Au球形纳米颗粒进行近场研究，显示拉曼强度增强约两到三个数量级。属于E1对称[IFO（E1）]垂直于c轴的MQW振动的界面声子模式似乎是更突出的TERS测量的情况下相比，为其他界面声子模式的A1对称。利用TERS探针激发的极化电磁场产生的平行于MQW界面平面的受限电场，对IFO（E1）声子模的等离子体增强负责。使用时域有限差分模拟验证了限制。
2019-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized light emitting diode using metal/insulator/semiconductor structures
我们已经成功地生长了铁磁金属（Co，Fe和NiFe）/Al_2O_3/ AlGaAs异质结，具有均匀和平坦的界面。由金属/绝缘体/半导体（MIS）结构组成的发光二极管（LED）的电致发光（EL）在室温下取决于铁磁电极的磁化方向。这一事实表明，实现了从铁磁金属到半导体的自旋注入。自旋注入效率在室温下估计为1%的量级。
2002-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Propagation of Spin-Polarized Electrons Through Interfaces Separating Differently Doped Semiconductor Regions
电子的高自旋极化度对自旋电子器件的工作至关重要。研究了自旋极化电子通过两个不同掺杂水平的n型半导体区之间边界的传输。我们假设，非均匀的自旋极化创建/注入本地和驱动通过边界的电场。在双组分漂移扩散输运模型下计算了电场分布和自旋极化分布。我们发现，最初创建的自旋极化的狭窄区域可以进一步压缩和放大的边界附近。由于边界涉及掺杂的变化，但两种半导体材料之间没有真正的界面，预计没有显着的自旋极化损失。因此，建议的机制将是有用的，在设计新的自旋电子器件。
2003-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconductors between spin-polarized source and drain
将自旋注入到半导体沟道中并将自旋信息转换为有效的电输出信号是自旋电子学中的一个长期存在的问题。实际上，这是自旋晶体管的几个概念的前提。在这篇教程文章中，我们将讨论在源极和漏极之间的沟道中自旋输运的一般问题。必须掌握两个问题：i）在扩散机制中，来自磁性金属的自旋极化电流的注入超出弹道输运区需要插入自旋相关的且足够大的界面电阻。ii）在扩散和弹道机制中，以及无论源极/漏极的金属或半导体特性如何，足够小的界面电阻是保持停留时间短于自旋寿命的条件，从而将自旋累积诱导的输出信号保持在最佳水平。实际上，主要困难来自第二个条件。在我们的实验结果介绍中，我们展示了为什么自旋信息转化为一个大的电信号已经更容易实现与碳纳米管比与半导体，我们讨论了如何在后一种情况下可以改善这种情况。
2006-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Theory of spin-polarized transport in ferromagnet-semiconductor structures: Unified description of ballistic and diffusive transport
基于半导体中弹道输运和扩散输运的统一半经典描述，本文概述了铁磁-半导体异质结构中自旋极化电子输运的理论。目的是为研究自旋电子器件中自旋弛豫和输运机制的相互作用提供一个框架。内的（非简并）半导体的运输描述的热弹道电流，其中电子弹道运动的电场所产生的内部和外部的静电势，并在随机分布的平衡点热化。在弹道运动期间允许发生自旋弛豫。对于任意的势分布和任意的动量和自旋弛豫长度，导出了决定半导体自旋极化的自旋输运函数的积分方程。对于均匀半导体中的场驱动输运，积分方程可以转换为二阶微分方程，其推广了自旋漂移扩散方程。铁磁半导体结构中的自旋极化是通过匹配界面处的自旋分辨化学势来获得的，并允许自旋选择性界面电阻。考虑说明性的例子。
2005-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Highly polarized injection luminescence in forward-biased ferromagnetic-semiconductor junctions at low spin polarization of current
我们考虑电子从一个双$n$型半导体（$n$ -S）隧穿到一个铁磁体（FM）通过一个非常薄的正偏肖特基势垒导致有效的提取电子自旋从一个薄的$n$ -S层附近的FM-S界面在低自旋极化的电流。我们表明，这种效果可以用于一个有效的极化辐射源中的异质结构，其中积累的自旋极化电子注入从$n$ -S和重组的量子阱中的空穴。辐射极化取决于施加到FM-S结的偏置电压。
2004-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Reduction Of Spin Injection Efficiency by Interface Spin Scattering
我们报告的第一个实验证明，界面微结构限制扩散电自旋注入效率跨越异质外延界面。理论分析表明，界面缺陷对自旋注入的抑制作用直接来自于缺陷势对自旋-轨道相互作用的贡献，从而导致自旋翻转散射的增强。对于自旋注入效率为0 ~ 85%的ZnMnSe/AlGaAs-GaAs自旋发光二极管，自旋极化电子注入效率与界面缺陷密度呈负相关关系。
2001-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical properties of Au upon the injection of hot spin-polarized electrons across Fe/Au(001) interfaces
我们提出了一种新的方法，通过激光诱导热自旋极化电子注入Au/Fe/MgO（001）异质结中，在Au中激发相当大的磁光效应。它是基于Fe/Au界面的能量和自旋相关的电子透射率作为自旋过滤器的非热化电子在Fe中的光激发。我们表明，在穿过界面后，大多数电子通过Au层传播的速度为1 nm/fs（接近费米速度）的数量级和衰减长度为100 nm的数量级。具有超快的功能，不需要强的外部磁场，自旋注入的结果在一个独特的磁光响应的金。我们开发了一个形式主义的基础上的相位的瞬态复杂的MOKE响应，并证明其鲁棒性在大量的实验和理论MOKE研究金，包括我们的从头计算。我们的工作介绍了一个灵活的工具，操纵金属的磁光性能的飞秒时间尺度上，拥有高潜力的主动磁光子学，等离子体，和自旋电子学。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallicity of Wurtzite NiO and ZnO/NiO (0001) Interface: First Principles Simulation
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了纤锌矿ZnO/NiO（0001）界面的结构、电学和磁学性质.用密度泛函理论（DFT+U）方法研究了ZnO/NiO（0001）界面上纤锌矿型NiO（w-NiO）的半金属行为。通过对态密度、电荷布居和磁矩的分析，发现半金属性在界面附近减弱，但界面效应十分局域化。在界面上，系统保持铁磁基态，就像大块w-NiO一样。基于对外延生长情况的模拟，我们预测w-NiO是一种很有前途的自旋极化电流注入电极。
2011-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Highly-confined spin-polarized two-dimensional electron gas in SrTiO$_{3}$/SrRuO$_{3}$ superlattices
我们报道了（SrTiO $_{3}$）$_{5}$ /（SrRuO $_{3}$）$_{1}$超晶格的结构和电子性质的第一性原理表征。我们表明，该系统具有自旋极化的二维电子气，非常局限于4 $d$轨道的钌在SrRuO $_{3}$层。超晶格中的每一个界面都表现为少自旋半金属铁磁体，其磁矩为$μ$ = 2.0 $μ_{\rm B}$ /SrRuO $_{3}$单位。电子态密度的形状，半金属性和磁性的解释在一个简化的紧束缚模型，只考虑$t_{2g}$轨道加上（i）系统的二维性，和（ii）强电子相关。
2012-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Determination of Interface Atomic Structure and Its Impact on Spin Transport Using Z-Contrast Microscopy and Density-Functional Theory
我们结合Z衬度扫描透射电子显微镜和密度泛函理论计算来确定自旋偏振光发光二极管中Fe/AlGaAs界面的原子结构。一个44%的自旋注入效率增加后发生的低温退火，产生一个有序的，连贯的界面组成的一个单一的原子平面交替的Fe和As原子。第一性原理输运计算表明，自旋注入效率的增加是由于退火界面的非线性和相干性。
2006-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable circular photocurrent via local-field induced symmetry breaking at a metal-MoTe2 interface
National Gravitation Laboratory, MOE Key Laboratory of Fundamental Physical Quantities Measurement, Huazhong University of Science and Technology（引力实验室，教育部物理量基本测量重点实验室，华中科技大学）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；Kunming Institute of Physics（昆明物理研究所）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics（凝聚态物理北京国家实验室；中国科学院物理研究所纳米物理与器件重点实验室）；Key Laboratory for Nanoscale Physics and Devices, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences
本研究通过局部金-MoTe2界面电场诱导对称性破缺，实现了电可调圆光电流，为开发电压可调的圆极化光电探测器和谷电子器件提供了有效策略。
2026-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Fullerene on domain size and relaxation in a perpendicularly magnetized Pt/Co/C60/Pt system
当巴克敏斯特富勒烯（C60）与铁磁体（FM）相邻放置时，它可以在界面（称为spinterface）处表现出铁磁性。这种spinterface的形成是由于界面处的轨道杂化和自旋极化电荷转移。spinterface可以影响域的大小和动力学的有机/铁磁异质结构。在此，我们对具有垂直各向异性的Pt/Co/C60/Pt体系进行了磁畴成像和弛豫动力学研究。并与其母体Pt/Co/Pt体系进行了比较。据观察，在Pt/Co/Pt系统中的C60的存在下增加的各向异性和气泡域的尺寸减小。此外，Pt/Co/C60/Pt系统的开关时间比Pt/Co/Pt系统快近两倍。我们还进行了自旋极化的密度泛函理论（DFT）计算，以了解下面的机制。DFT结果表明形成了自旋极化的spinterface，导致各向异性的增强。
2021-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption-induced surface magnetism
Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究所）；Nanosurf Lab, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所纳米镜实验室）；National Center for Electron Microscopy, Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室分子发现中心电子显微镜国家中心）；Department of Chemistry, The Maharaja Sayajirao University of Baroda（瓦多达拉 Maharaja Sayajirao 大学化学系）
研究通过吸附异手性烯分子在Cu(100)表面诱导自旋极化磁性，揭示了分子与金属界面间强化学吸附导致的自旋极化机制。
2026-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature spin polarized magnetic semiconductor
采用可控脉冲激光烧蚀沉积技术，在低氧室气压下，在（100）LaAlO（$_3$）基片上制备了Fe和钛白（$_{2-δ}$）交替层。膜的总厚度为约200 nm。薄膜在4 ~ $400 ^oK$温度范围内表现出铁磁行为。层状膜结构的特征在于在$300 ^oK$的p型磁性半导体，具有$10^{20} /cm^3$数量级的载流子密度。未掺杂的纯TiO $_{2-δ}$薄膜被表征为n型磁性半导体。空穴载流子在颗粒Fe和TiO $_{2-δ}$层之间的界面处被激发，类似于在金属氧化物半导体（MOS）器件中通常观察到的金属/n型半导体界面中被激发的空穴。在界面处的孔在施加的磁场中被极化，提高了这些颗粒MOS结构可用于实际自旋电子器件应用的可能性。
2007-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct and alternating magnon spin currents across a junction interface irradiated by linearly polarized laser
量子光学领域的发展提高了人们的期望，即激光-物质耦合是一个有前途的构建模块的磁。本文提出了一种利用线偏振激光在结界面上产生磁振子直流和交流自旋电流的方法。在具有大电子能隙的铁磁绝缘体结中，自旋角动量在磁振子穿过结界面的隧穿过程中发生交换。等离子体和超材料领域的先进技术实现了激光场照射的自旋通过塞曼耦合仅与激光的磁性分量相互作用。利用解析微扰理论，我们给出了由反转对称破缺引起的磁振子输运的一般公式。然后，我们证明了这些自旋电流被铁磁共振增强，并且交流自旋电流的周期是激光磁场的一半。最后，我们估计的自旋电流的大小，并发现它将在实验范围内。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct probe of ferromagnetic proximity effect at the interface in Fe/SnTe heterostructure by polarized neutron reflectometry
本研究通过偏振中子反射法直接探测Fe/SnTe异质结构界面，证实铁磁邻近效应在SnTe表面诱导约3纳米深的铁磁有序并保持至室温，为拓扑器件应用提供新途径。
2019-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-ph
Interface states in CoFe2O4 spin-filter tunnel junctions
自旋过滤隧穿是产生高自旋极化电流的一种很有前途的方法，是自旋电子学应用的关键组成部分。在这项工作中，我们探讨了跨自旋过滤器材料CoFe 2 O 4与Au电极，几何形状，它提供了几乎完美的晶格匹配在CoFe 2 O 4/Au（001）界面的隧穿电导。使用密度泛函理论计算，我们证明了界面态在控制该隧道结中的输运自旋极化中起着决定性的作用。对于一个现实的CoFe 2 O 4势垒厚度，我们预测隧道自旋极化约为-60%。我们表明，这个值低于预期的基础上考虑的自旋极化能带结构的CoFe 2 O 4，因此，这些界面状态可以发挥不利的作用。我们认为，这是亚铁磁性铁氧体的一个相当普遍的特点，并可能对自旋过滤器隧穿应用产生重要影响。
2013-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating the fully spin-polarized edge currents in graphene ribbon
在紧束缚模型下，考虑了磁场的轨道分裂效应和塞曼分裂效应，数值研究了非均匀磁场作用下石墨烯中电子的完全自旋极化边缘态.我们表明，完全自旋极化电流可以操纵的栅极电压。为了在自旋相关输运中利用全自旋极化电流，设计了一个三端实验，并期望输出全自旋极化电流。这可能在基于自旋的纳米器件中具有重要应用。
2011-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nano granular metallic Fe - oxygen deficient TiO$_{2-δ}$ composite films: A room temperature, highly carrier polarized magnetic semiconductor
采用脉冲激光烧蚀沉积（PLD）技术，在低氧室气压下，在（100）铝酸镧（LaAlO $_3$）基片上共沉积纳米颗粒金属铁（Fe）和钛白（TiO $_{2-δ}$）。Fe和TiO $_2$的共沉积导致$\approx$ 10 nm金属Fe球形颗粒悬浮在TiO $_{2-δ}$基质中。该薄膜在室温下具有3100高斯的饱和磁化强度，表现出铁磁行为。根据Fe球的尺寸和分布，我们对饱和磁化强度的估计与测量值吻合得很好。薄膜复合结构的特征在于在300 K下为p型磁性半导体，具有$ 10^{22} /{\rm cm^3}$量级的载流子密度。空穴载流子在纳米颗粒Fe和TiO $_{2-δ}$基质之间的界面处被激发，类似于在金属氧化物半导体（MOS）器件中通常观察到的金属/n型半导体界面中被激发的空穴。从这些薄膜中直接观察到的大的反常霍尔效应可以看出，在界面处的空穴是强自旋极化的。结构和磁输运性质表明，这些PLD薄膜具有潜在的纳米自旋电子学应用。
2008-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Femtosecond control of electric currents at the interfaces of metallic ferromagnetic heterostructures
在电子设备的操作中不仅利用电子的电荷而且利用电子的自旋的想法导致了自旋电子学的发展，引起了信息存储和处理方式的革命。一个新的进展将是利用飞秒激光脉冲发展超快自旋电子学。采用太赫兹（10 $^{12}$ Hz）发射光谱，我们证明了在飞秒时间尺度的金属铁磁异质结构的界面处的自旋极化电流的光产生。光电流的方向由圆偏振光的螺旋度控制。这些结果为在前所未有的太赫兹领域实现自旋电子学开辟了新的机会，并为磁的全光控制提供了新的见解。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural, magnetic and superconducting characterization of the CuNi/Nb bilayers of the S/F type using Polarized Neutron Reflectometry and complementary techniques
用极化中子反射法和互补技术研究了沉积在硅衬底上的Nb/Cu_（40）Ni_（60）S/F双层膜的结构、磁性和超导性质。该研究允许确定S和F层的实际厚度以及r.m.s. S/F界面的粗糙度。后者不超过1 nm，显示了S/F界面的高质量。利用超导量子干涉仪和互感装置，我们测定了样品的超导转变温度，与文献数据一致。对单个S层使用PNR允许确定超导层的屏蔽长度λ，λ = 120 nm。该值高于纯铌的伦敦穿透深度，这可能表明超导体处于脏极限。PNR和SQUID的CuNi层的磁性能的研究表明，在所有的调查样品的铁磁性的存在。
2014-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-dependent Transparency of Ferromagnet/Superconductor Interfaces
由于点接触Andreev反射（PCAR）决定的铁磁体的自旋极化的物理解释是不平凡的，我们已经进行了无参数计算的PCAR光谱的基础上的Andreev反射的散射理论公式推广到自旋极化系统和紧束缚线性松饼罐轨道方法计算相应的散射矩阵。PCAR被发现测量自旋相关的界面透明度，而不是体极化的铁磁体，这是强烈高估的自由电子模型拟合。
2002-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical injection and detection of spin-polarized electrons in silicon through an Fe_3Si/Si Schottky tunnel barrier
我们利用外延生长的Fe_3Si/Si肖特基隧道势垒接触实现了自旋极化电子在硅中的电注入和探测。通过在铁磁Fe_3Si/Si接触和Si沟道（~ 10^15 cm^-3）之间的界面附近插入δ掺杂的n^+-Si层（~ 10^19 cm^-3），我们实现了Fe_3Si/Si肖特基二极管反向偏置特性的隧道电导的显著增强。利用横向制备的四探针结构和改进的Fe_3Si/Si接触，我们在低温下探测了Si沟道中自旋积累引起的非局域输出信号。
2009-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
