Spin wave amplification using the spin Hall effect in permalloy/platinum bilayers
我们研究了电流对坡莫合金/Pt双层膜中900 nm波长自旋波衰减长度的影响。自旋波弛豫速率的改变在电流密度中是线性的，对于Pt中的2.3 $\times10^{11} $ A/m $^2$的电流密度，达到高达14%。这种变化归因于自旋霍尔效应引起的自旋转移力矩，并且对应于0.13的有效自旋霍尔角，这是迄今为止报道的最高值。因此，自旋霍尔效应表现为放大/衰减传播自旋波的有效方式。
2016-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Giant anomalous Hall effect in ultrathin Si/Fe bilayers
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究发现超薄Si/Fe双层结构中存在巨异常霍尔效应，其霍尔灵敏度达到433欧姆/特斯拉，远超现有半导体传感器。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Anomalous Hall and Half-metallic Phases in Ferromagnetic (111) Bilayers of 4d and 5d Transition Metal Perovskites
在人工氧化物异质结构中可以形成特殊的电子相，这将为新的物理学提供肥沃的土壤，也会产生新的器件功能。基于系统的第一性原理密度泛函理论研究了4d和5d过渡金属钙钛矿（111）超晶格（ABO 3）2/（AB'O3）10的磁性和电子性质（B = Ru，Rh，Ag，Re，Os，Ir，Au; AB'O_3 = LaAlO_3，SrTiO_3），我们证明了由于量子限制，双层（LaBO_3）_2（B = Ru，Re，Os）和（SrBO_3）_2（B = Rh，Os，Ir）是铁磁性的，有序化温度可达室温。特别是，双层（LaOsO 3）2是一种奇异的自旋极化量子反常霍尔绝缘体，而其他铁磁双层金属具有大霍尔电导可比的电导量子。此外，双层（LaRuO 3）2和（SrRhO 3）2是半金属，而双层（SrIrO 3）2具有独特的巨大的磁各向异性。因此，我们的研究结果表明，4d和5d金属钙钛矿（111）双层是一类准二维材料，可用于探索奇异量子相，也可用于低功率纳米电子学和氧化物自旋电子学等高级应用。
2016-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Topological Hall Effect in Highly Tunable Pt/Ferrimagnetic-Insulator Bilayers
拓扑磁纹理，如skyrmions的电检测目前仅限于导电材料。虽然磁性绝缘体为Skyrmion技术提供了高速和低损耗的关键优势，但它们尚未被电探索。在这里，我们报告了一个突出的拓扑霍尔效应在Pt/Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$双层，其中原始的Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$外延膜的厚度下降到1.25单位电池允许调谐拓扑霍尔稳定性在很宽的范围内从200到465 K通过原子尺度的厚度控制。虽然Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$是绝缘的，我们证明了通过一种新的现象：“自旋霍尔拓扑霍尔效应”（SH-THE），其中界面自旋轨道扭矩允许自旋霍尔效应产生的自旋在Pt中经历独特的拓扑结构的底层skyrmions在Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的拓扑磁纹理的检测。这种新颖的电检测现象为在未来的skyrmion技术中利用大家族的磁性绝缘体铺平了新的道路。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Perfect and controllable nesting in the small angle twist bilayer graphene
费米面（FS）的平行（“嵌套”）区域驱动电子流体的不稳定性，例如元素铬中的自旋密度波。在一维材料中，FS是平凡地完全嵌套的（一个单一的嵌套向量连接两个“费米点”），而在更高的维度中，只有一小部分FS由平行的薄片组成。我们证明了扭曲双层石墨烯（TBLG）的微小角度制度拥有一个阶段，访问层间偏压，其中FS完全由嵌套的“费米线”：第一个例子完全嵌套FS在二维材料。这种嵌套相被发现在理想以及松弛的扭曲双层结构。我们表现出极好的协议与最近的STM图像的拓扑状态，在这种材料，并阐明这些和基础的费米学之间的联系。我们表明，“费米线”网络的几何形状是可控的所施加的层间偏压的强度，从而TBLG提供了前所未有的访问FS嵌套在2D材料的物理。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin Hall-like Phononic States in van der Waals Bilayers with Antiferromagnetic Ordering
在这里，我们提出了量子自旋霍尔类声子态的范德华双层系统与反铁磁有序。在具有小层间相互作用的双层系统中，反铁磁有序使得总陈数为零，其中每层的陈数彼此相反。在双层CrI3反铁磁有序已被实验证明，我们表明，量子自旋霍尔类状态出现空间分离的手征边缘模式。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect in Bernal Stacked and Twisted Bilayer Graphene Grown on Cu by Chemical Vapor Deposition
研究了用化学气相沉积法在铜衬底上生长的双层石墨烯的量子霍尔效应。空间分辨拉曼光谱表明Bernal（A-B）堆叠和旋转故障（扭曲）域的混合物。磁输运测量双层域与宽的2D带显示量子霍尔态（QHS）在填充因子$ν=4, 8, 12$符合Bernal堆叠双层，而磁输运测量在由窄的2D带定义的双层域显示QHS的两个独立的单层的叠加。在扭曲的石墨烯双层中测量的Shubnikov-de Haas振荡的分析提供了每层中的载流子密度作为栅极偏压和层间电容的函数。
2012-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically controllable router of interlayer excitons
允许光信号的重新路由、调制和检测的光电子器件对于电信技术将是极其有益的。这种器件最有前途的平台之一是激子器件，因为它们提供非常有效的光耦合。特别重要的是那些基于间接激子，因为它们的寿命长。在这里，我们展示了激子晶体管和路由器的基础上双层的WSe2。由于其强的偶极矩，双层WSe 2中的激子可以被横向电场控制。同时，与基于过渡金属二硫属化物的人工堆叠异质结构中的间接激子不同，天然堆叠双层提供长激子寿命、较小的非辐射损耗，并且制造简单得多。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantum spin Hall effect in monolayer and bilayer TaIrTe$_{4}$
一般来说，堆叠两个量子自旋霍尔绝缘体会产生一个平凡的绝缘体。在这里，基于第一性原理电子结构计算，我们确认单层TaIrTe $_{4}$是量子自旋霍尔绝缘体，并显着发现双层TaIrTe $_{4}$仍然是量子自旋霍尔绝缘体。理论分析表明，类共价的层间相互作用结合时反不变的$Γ$点处的小带隙导致了双层TaIrTe $_{4}$中新的能带反转，即量子自旋霍尔相的出现.同时，在双层TaIrTe $_{4}$中，随着层间距的增加，可以观察到拓扑相变。考虑到体相TaIrTe $_{4}$是一种II型Weyl半金属，层状TaIrTe $_{4}$为在不同维度上实现不同的拓扑相提供了一个理想的平台。
2019-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect in graphene with twisted bilayer stripe defects
分析了单层石墨烯中存在双层条纹缺陷时的量子霍尔效应。在碳化硅上生长的石墨烯的衬底中的步骤处经常遇到这样的缺陷。我们表明，AB或AA堆叠的双层条纹导致大的霍尔电导率波动，破坏量子霍尔平台。的波动是一个结果的耦合的边缘状态在相对的边缘通过电流穿过条纹。在旋转的第二层相对于连续的单层（扭曲双层条纹缺陷），这样的电流去耦从扩展的边缘状态，并发展成长寿命的离散准束缚态周围的条纹的周长循环。边缘模式的后向散射则只发生在精确的共振能量，因此量子霍尔平台恢复作为扭转角的增长。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect in YIG$|$Pt bilayers
通过磁化方向相关的磁电阻实验测量了钇铁石榴石$|$铂（YIG $|$ Pt）双层膜中的寻常和反常霍尔效应。我们的数据表明，亚铁磁绝缘体YIG的存在下，导致一个异常的霍尔像签名的Pt，敏感的Pt厚度和温度。解释的自旋霍尔反常霍尔效应的实验结果表明，自旋混合界面电导的虚部$G_{\mathrm{i}}$起着至关重要的作用，在YIG $|$ Pt双层膜。特别是，我们的数据表明$10\,\mathrm{K}$和$300\,\mathrm{K}$之间$G_{\mathrm{i}}$的符号变化。此外，我们报告了一个更高阶的霍尔效应，这出现在YIG上的Pt薄膜在低温下。
2015-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inefficiency of orbital Hall effect on the spin torque in transition metal/ferromagnet bilayers
本研究通过第一性原理计算，系统研究了过渡金属/铁磁体双层中的自旋力矩，发现轨道霍尔效应贡献远低于自旋霍尔效应，且在TM/Ni中轨道霍尔与自扭矩相互抵消。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Localization Prior to Wrinkles and Controllable Surface Patterns of Film Substrate Bilayers Through Patterned Defects in Substrate
介绍了一种新型的双层膜，它由一个硬膜粘附在一个软基底上，在膜和基底界面下有图案化的孔组成。为了揭示表面图案的转变，二维平面应变模拟进行单轴压缩的缺陷双层。尽管基底被认为是线性弹性材料，但缺陷的存在可以直接触发局部脊状的形成，然后从具有相对小的压缩应变的平坦表面折叠构型。随后是在进一步的整体压缩下褶皱和皱纹共存的阶段。这种相变逆转了无缺陷基板的传统褶皱到脊或折叠的转变。研究还发现，初始分叉的发生高度依赖于孔的空间结构和几何形状，因为缺陷的相互作用允许更多的应变消除机制超越了扭曲。此外，丰富多样的周期性表面拓扑结构，包括整体波，局部化，锯齿状和共存的特征的褶皱和皱纹，可以通过改变直径，深度和间距的孔以及压缩应变，这提供了一个潜在的方法来工程各种表面图案的应用。
2017-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Anomalous Hall Effect in Fe/Gd Bilayers
在Fe/Gd双层膜中观察到反常霍尔电阻率对温度和磁化强度的非单调依赖性，包括符号变化。为了理解这些有趣的观察结果，我们同时制备了Fe/Gd双层和Fe和Gd单层。测量了薄膜的纵向电阻率、霍尔电阻率和磁化强度随温度和磁场的变化关系。这些数据的分析表明，这些有趣的功能是由于霍尔电阻率/或自旋极化和不同的居里温度的Fe和Gd单层膜的相反的迹象。
2010-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Energy gaps and layer polarization of integer and fractional quantum Hall states in bilayer graphene
由于自旋、谷和轨道对称性，双层石墨烯中的最低朗道能级（LL）表现出多组分量子霍尔铁磁性。利用输运光谱研究了双层石墨烯中整数和分数量子霍尔态的能隙。在填充因子ν=1的状态有两个不同的阶段：层极化状态，具有较大的能隙，并通过高电场稳定，和迄今未观察到的层间相干态，具有较小的间隙，由大磁场稳定。相反，只有在有限电场和大磁场下才能分辨出ν=2/3量子霍尔态和ν=1/2的特征。这些结果强调的重要性，控制层的偏振在理解竞争的对称性在不寻常的QH系统的BLG。
2016-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature induced valley Hall effect in non-encapsulated hBN/Bilayer graphene heterostructure aligned with near-zero twist angle
本研究在非封装hBN/双层石墨烯异质结构中，通过近零扭转角对齐实现谷霍尔效应，利用非局域电阻测量验证，并可由位移场调控，Berry曲率计算支持实验。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Valley and Sub-valley Hall Effect in the Large Angle Twisted Bilayer Graphene
本文研究了大角度扭曲双层石墨烯中的量子谷与亚谷霍尔效应，发现微小角度偏离会形成一维畴壁导电通道构成的二维网络，诱发非费米液体输运，且可通过层位移和电场调控畴壁模式，为相关效应提供了高可调谐性新平台。
2023-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Anomalous Hall Effect in Single-layer and Bilayer Graphene
量子反常霍尔效应可以发生在具有交换场和自旋轨道耦合的单层和少层石墨烯系统中。本文研究了具有Rashba自旋轨道耦合的单层和栅控双层石墨烯系统中的量子反常霍尔效应。我们计算每个谷点的Berry曲率，发现单层石墨烯的霍尔电导率在$σ_{xy} = 2e^2/h$量子化，每个谷贡献一个单位电导和相应的手性边缘状态。在双层石墨烯中，我们发现当栅压$U$小于交换场$M$时，量子化的反常霍尔电导率是单层情况的两倍，否则为零.虽然当$U > M$时，陈数为零，但系统仍然表现出量子化的谷霍尔效应，相反谷中的边缘态沿相反方向传播。利用外部栅极电压在不同拓扑状态之间调谐的可能性表明了可能的基于石墨烯的自旋电子学应用。
2011-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bilayer Quantum Hall States in an n-type Wide Tellurium Quantum Well
碲（Te）是一种具有独特手性晶体结构的窄带隙半导体。利用原子层沉积（ALD）技术在二维（2D）Te薄膜上实现n型掺杂，可以研究Te导带中电子的拓扑性质。在这项工作中，我们制作和测量的双栅n型碲霍尔栅器件，它可以作为两个单独的或耦合的电子层控制的顶栅和背栅。深刻的Shubnikov-de Haas（SdH）振荡中观察到的顶部和底部的电子层。分析了填充因子为4、6和8时两层、化合物和电荷可转移双层量子霍尔态之间的朗道能级杂化。我们的工作打开了大门外尔物理在耦合双层系统的二维材料的研究。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous spin Hall magnetoresistance in Pt/Co bilayers
我们研究了Pt/Co双层膜的自旋霍尔磁电阻（SMR），即横向于电流的平面内的磁电阻。我们发现，SMR随Co厚度的增加而增加：当使用传统的漂移扩散模型时，厚Co双层的有效自旋霍尔角超过Pt的报道值。包括Co层内自旋输运的扩展模型无法解释大的SMR。为了确定其来源，研究了其他来源的贡献。对于大多数双层膜，SMR随温度降低和磁场增加而增加，这表明Co层中的磁振子相关效应起的作用很小。如果没有Pt层，我们没有观察到大的SMR的Pt/Co双层厚Co。实施所谓的界面磁阻和纹理诱导的各向异性散射的效果不能占Co厚度相关的SMR。由于W/Co存在较大的SMR，但其幅度在W/CoFeB中减小，因此我们推断其起源与Co的特定性质有关。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large gap quantum spin Hall insulator, massless Dirac fermions and bilayer graphene analogue in InAs/Ga(In)Sb heterostructures
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）态已经在两个半导体系统- HgTe/CdTe量子阱（QWs）和InAs/GaSb量子阱双层中得到证实。与HgTe/CdTe量子阱不同，InAs/GaSb量子阱双层结构的反向带隙在布里渊区的$Γ$点处不开放，从而阻止了无质量狄拉克费米子的实现。在这里，我们提出了一类新的半导体系统的基础上InAs/Ga（In）Sb多层膜，托管QSHI状态，石墨烯类相和双层石墨烯类似物，这取决于它们的层厚度和几何形状。QSHI间隙在新的结构可以达到60 meV的现实设计和参数。该值是室温下热能的两倍，显著扩展了基于III-V族晶闸管的拓扑器件的应用潜力。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interlayer sliding direction as a symmetry selector in altermagnetic bilayer Fe2WS4: Switchable anomalous Hall and anomalous valley Hall effects
Jishou University（吉首大学）
研究交替磁双层Fe2WS4，通过第一性原理计算表明层间滑动方向是对称性选择控制参数。对角滑动可实现铁电可切换的反常霍尔效应，轴向滑动能导致可切换的反常谷霍尔效应，确立其为控制多种特性的非易失性对称性选择器。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall States Stabilized in Semi-magnetic Bilayers of Topological Insulators
在三维拓扑绝缘体中，通过引入自发磁化或外加磁场破坏时间反演对称性，使表面态产生带隙，当化学势位于带隙内时，产生量子反常霍尔效应或量子霍尔效应.进一步打破反转对称性是可能的，通过采用磁性拓扑绝缘体异质结构，主机非简并的顶部和底部表面状态。在这里，我们展示了定制材料的方法，实现强大的量子霍尔态的双层系统，其中的合作或取消组合的异常和普通霍尔响应从各自的磁性和非磁性层的例子。填充因子为0和+1时量子霍尔态的出现可以通过两个独立表面态的能带图关系来理解。磁性拓扑绝缘体的可设计异质结构可能为有趣的拓扑输运和功能性探索一个新的舞台。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependence of unidirectional spin-Hall magnetoresistance in metallic bilayers
最近在实验上发现了一种非线性磁电阻--单向自旋霍尔磁电阻--存在于由重金属和铁磁金属组成的双层金属膜中。为了研究USMR的基本机制，在室温下，在Pt/Co/AlOx三层中，提出了USMR的铁磁和重金属层厚度依赖性。为了避免歧义，二次谐波霍尔测量用于分离自旋霍尔和热贡献的非线性磁阻。实验结果拟合通过使用漂移扩散理论，与参数提取的纵向电阻率的Co层的Fuchs-Sondheimer模型的框架内的分析。结果表明，超磁电阻不仅受重金属层中自旋霍尔效应的影响，而且受铁磁层中金属扩散过程的影响.
2017-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral shape deformation in inverse spin Hall voltage in Y3Fe5O12|Pt bilayers at high microwave power levels
我们报告的变形的微波吸收光谱和反自旋霍尔电压信号的薄膜双层钇铁石榴石（YIG）和铂在高微波功率水平在9.45 GHz的TE 011腔。当微波功率从0.15 mW增加到200 mW时，共振场向更高的值移动，并且微波吸收强度的初始洛伦兹谱以及逆自旋霍尔电压信号变得不对称。磁化旋进锥的打开和YIG的加热的贡献不能很好地再现数据。YIG薄膜反自旋霍尔电压的控制测量|Pt系统的线宽范围强调自旋波激发的光谱变形的作用。
2015-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse Spin Hall Effect in NiFe / Normal Metal Bilayers
铁磁体中的自旋抽运提供了纯自旋流的来源。通过逆自旋霍尔效应，自旋电流被转换成充电电流和相应的可检测的DC电压。注入的自旋电流与产生的电荷电流的比率由自旋霍尔角给出。然而，实验的数量或多或少等于自旋霍尔角不同值的数量，即使对于研究最多的正常金属铂也是如此。该出版物提供了一个完整的研究反自旋霍尔效应和各向异性磁阻不同的NiFe（Py）/正常金属双层使用共面波导结构。角度和频率相关的测量强烈地表明，自旋泵浦和逆自旋霍尔效应可以用来量化自旋霍尔角，只有当某些条件得到满足。排除作为寄生电压产生效应的各向异性磁阻，Py/Pt和Py/Au中的反自旋霍尔效应的测量分别产生0.09和0.008的自旋霍尔角。此外，在铁磁共振Py/Pt的直流电压作为温度的函数进行了研究，并将结果与理论模型进行了比较。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Broken-Symmetry Quantum Hall States in Twisted Bilayer Graphene
扭曲双层石墨烯提供了一种独特的双层二维电子系统，其中层分离仅在亚纳米尺度。与Bernal堆叠双层不同，层自由度与自旋和谷分离，在低能态提供八倍简并。我们研究了扭曲双层石墨烯中由于谷、自旋和层极化的相对强度的相互作用而导致的对称性破缺量子霍尔（QH）态及其跃迁。对称性破缺的QH态的能隙表现出电子-空穴非对称性，其对感生位移场的依赖性在偶数和奇数填充因子态之间是相反的。这些结果强烈地表明，具有破谷和自旋对称性的QH态通过层间隧穿而杂化，并且由于层间电荷不平衡，QH态的层次结构对磁场和位移场都敏感。
2016-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust formation of topological Hall effect in MnGa/heavy metal bilayers
研究了MnGa/Pt和MnGa/Ta双层膜中由界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用引起的拓扑霍尔效应。最明显的THE信号已被发现的基础上的MnGa薄膜具有小的临界磁能积常数Dc。在5 ~ 300 K的整个温度范围内提取了总霍尔信号中霍尔信号的大拓扑部分。这些结果为研究基于块体垂直磁各向异性材料的磁感应行为提供了基础物理和磁存储技术的新途径。
2018-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoresistance generated from charge-spin conversion by anomalous Hall effect in metallic ferromagnetic/nonmagnetic bilayers
提出了金属铁磁/非磁双层膜中由异常霍尔效应引起的电荷-自旋转换产生的磁电阻效应的理论公式。通过求解自旋扩散方程，得到了非磁性和铁磁性的纵向和横向磁率的解析表达式。由铁磁体中的反常霍尔效应引起的电荷-自旋转换所产生的磁阻与铁磁体中自旋极化的平方成正比，并且具有固定的符号。我们还发现额外的磁阻在非磁性和铁磁性所产生的自旋霍尔和反常霍尔效应的混合。这种混合电阻的符号取决于非磁体中的自旋霍尔角和铁磁体的自旋极化。
2016-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
