How to enable bulk-like martensitic transformation in epitaxial films
本研究致力于不同的衬底和缓冲层材料的影响，在溅射沉积外延形状记忆Heusler合金的马氏体相变。为此，磁热Heusler合金Ni-Co-Mn-Al \cite{Teichert2015b}在MgO（001）、MgAl $_{2}$ O $_{4}$（001）和MgO（001）/V衬底上生长，这些衬底表现出与$-1.2\%$和$3.6\%$之间的Ni-Co-Mn-Al的晶格失配。由温度依赖的X射线衍射测量结果表明，形状记忆Heusler膜的最佳缓冲层不是具有最小晶格失配的缓冲层，而是具有最小杨氏模量和适度失配的缓冲层，因为弹性缓冲层可以在Heusler层的马氏体相变期间变形。此外，适度的晶格失配引起的外延应变不会显着改变马氏体相变温度。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magnetic properties of epitaxial films of CoIrMnAl equiatomic quaternary Heusler alloy designed from first-principles calculation
具有半金属Heusler合金电极的MgO势垒磁性隧道结在自旋电子学中的应用引起了人们的广泛关注。然而，与材料相关的几个问题仍然有待解决，以供实际使用。近年来，四分之一等原子Heusler合金作为先进的Heusler合金受到人们的关注。CoIrMnZ（Z = Al、Si、Ga和Ge）半金属Heusler合金被设计和预测为具有适中的居里温度并且与MgO势垒晶格匹配，这有利于传统的Co2 Heusler合金[T. Roy等人，J.马格.马格.板牙498，166092（2020）]。在这里，我们实验研究的结构和磁性的薄膜的合金之一，CoIrMnAl与溅射沉积。我们成功地获得了B2化学有序的薄膜，即使没有后退火过程。在500-600 $^\circ$ C退火的薄膜的晶格常数接近预测值。在10 K时的磁化强度接近500 kA/m，居里温度约为400 K，这是预测的完全有序结构的值的70%左右。根据第一性原理计算的预测，在B2有序CoIrMnAl中出现亚铁磁性，并出现Co-Ir和Mn-Al的全交换无序和Co-Mn的几乎全交换无序，很好地解释了这些B2有序薄膜中所观察到的磁性。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Anisotropy on Antiferromagnet Rotation in Heusler-type Ferromagnet/Antiferromagnet Epitaxial Bilayers
采用面内电流结构研究了铁磁/反铁磁Fe $_2$ CrSi/Ru $_2$ MnGe外延双层膜的磁输运性质.在Ru $_2$ MnGe层的临界厚度以上，观察到对称和非对称曲线响应于FM磁晶各向异性的方向。因为每个磁阻曲线显示全部和部分AFM旋转，磁阻曲线暗示Fe $_2$ CrSi磁晶各向异性的影响来支配AFM旋转。双层膜的角度相关电阻变化率的最大值比单层Fe $_2$ CrSi膜大一个数量级以上，这是由于AFM自旋通过FM旋转重新取向所致。这些结果突出了控制AFM旋转的重要作用，并揭示了一种简便的方法来检测AFM的时刻，即使在电流平面配置FM/AFM双层。
2017-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Semi-adsorption-controlled growth window for half Heusler FeVSb epitaxial films
Heusler化合物（组成为$XYZ$或$X_2 YZ$）的电子、磁性、热电和拓扑性质对化学计量和缺陷高度敏感。在这里，我们建立了存在和实验地图的\textit{semi}吸附控制的半导体Heusler FeVSb薄膜的生长窗口，通过分子束外延（MBE）的边界。我们发现，由于高挥发性的Sb，Sb的化学计量是自我限制的生长温度和Sb通量的有限范围内，类似于III-V族半导体，如GaSb和GaAs的生长。通过X射线衍射（XRD）和反射高能电子衍射（RHEED），在该窗口内生长的膜在结构上几乎无法区分。最高的电子迁移率和最低的背景载流子密度获得朝向窗口的富Sb边界，这表明Sb空位可能是常见的缺陷。对于含有挥发性物质$Z=$ \{Sb，As，Bi\}的其它三元金属间化合物，预期类似的\textit{semi}吸附控制边界，例如，CoTiSb、LuPtSb、GdPtBi和NiMnSb。然而，在控制剩余的Fe/V（$X/Y$）过渡金属化学计量方面仍然存在突出的挑战。
2020-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and transport properties of tetragonal- or cubic-Heusler-type Co-substituted Mn-Ga epitaxial thin films
研究了外延生长的Mn-Co-Ga薄膜的结构、磁性和输运性质与组分的关系。随着Co含量的增加，晶体结构从四方晶系变为立方晶系。在饱和磁化强度对Co含量的依赖性方面，对于Mn $_{2.3}$ Co $_{0.4}$ Ga $_{1.3}$膜，在9.2 Merg/cm $^3$的大{ \it K} $_\textrm u$值处获得相对小的值。Mn-Co-Ga薄膜的电阻率比纯Mn-Ga薄膜的电阻率大。对于Mn $_{2.2}$ Co $_{0.6}$ Ga $_{1.2}$膜，电阻率的最大值为490 $μΩ$ cm。Mn-Co-Ga的高电阻率可能是由于Co替代引起的化学无序在膜中存在局域电子态。
2012-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Current-perpendicular-to-plane giant magnetoresistance of a spin valve using Co2MnSi Heusler alloy electrodes
本文报道了以Co_2MnSi（CMS）Heusler合金铁磁电极为电极的自旋阀的电流垂直于平面巨磁电阻效应。在MgO（001）单晶衬底上沉积Cr/Ag/Cr/CMS/Cu/CMS/Fe 25 Co 75/Ir 28 Mn 72/Ru的多层堆叠。底部CMS层外延生长在Cr/Ag/Cr缓冲层上，并在673 K退火后有序化为L21结构。发现上CMS层在Cu间隔层上外延生长，尽管Cu和CMS之间存在大的晶格失配。在室温和6 K下，CPP-GMR的最高MR比分别为8.6%和30.7%。外延CMS层的高自旋极化是高MR比的最可能的起源。
2008-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Twinning in ferromagnetic Heusler Rh2MnSb epitaxial thin films
本研究首次通过直流磁控溅射制备外延Rh₂MnSb全Heusler合金薄膜，表征其多方面性质，发现衬底诱导的规则孪晶、接近块体的磁学参数及半金属潜质，为该薄膜的成分结构调控研究奠定基础。
2025-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of growth mode and thermally induced spin accumulation in epitaxial Al/Co$_2$TiSi/Al and Al/Co$_2$TiGe/Al contacts
采用{ \em ab initio}方法对热驱动自旋注入器的热力学平衡和电子输运进行了研究。我们已经集中在两个主要问题，并发现：（一）之间的界面铝和紧密晶格匹配的Heusler合金的类型Co $_2$ Ti $Z$（$Z=$ Si或Ge）是稳定的各种生长条件下;和（二）在这样的异质结的常规和自旋相关的塞贝克系数表现出强烈的依赖于间隔和原子组成的Al/Heusler接口。后一个量给出了自旋累积的量度，并且在$300$ ~K附近在$+8$ ~ $μ$ V/K和$-3$ ~ $μ$ V/K之间变化，这取决于是Ti-Ge还是Co-Co平面在三层中使Al和Co $_2$ TiGe之间接触。我们的研究结果表明，它是在原则上可以定制的自旋热效应的样品的有针对性的增长控制。
2014-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Near-half-metallic state in the half Heusler PtMnSb film on a III-V substrate
该研究通过分子束外延在GaSb衬底上生长单晶PtMnSb薄膜，结合ARPES和QPGW理论发现其呈现自旋极化率超90%的近半金属态，为III-V基自旋电子学器件应用奠定基础。
2024-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxy of thin films of the Heusler compound Co2Cr0.6Fe0.4Al
用直流磁控溅射法制备了高自旋极化Heusler化合物Co_2Cr_（0.6）Fe_（0.4）Al的外延薄膜。XRD和TEM研究表明，在MgO（100）衬底上使用Fe缓冲层是如何在低沉积温度下支持高度有序的Co2Cr0.6Fe0.4Al的生长的。生长态样品显示出较大的有序磁矩，μ = 3.0 μ_B/f. u。提供了低水平紊乱的证据
2006-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Structural, magnetic, and transport properties of Co$_2$FeSi Heusler films
本文报道了用射频磁控溅射法制备Co $_2$ FeSi薄膜。在MgO（100）衬底上生长的薄膜具有（100）取向的L2 $_1$有序生长。在Al $_2$ O $_3$（110）上的（110）取向膜在膜平面上显示出几个外延畴。磁性能的研究表明，在低温下的饱和磁化强度为5.0 $mu_B/f.u.$。电阻率的温度依赖性$rho_{xx}(T)$表现出从T <50 K时的T^3.5定律到高温时的T^1.65行为的交叉。$rho_{xx}(H)$显示出小的各向异性磁阻效应。正常霍尔效应对外部磁场的弱依赖性表明在费米面处的电子和空穴类贡献的补偿。
2006-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Vanadium sacrificial layers as a novel approach for the fabrication of freestanding Heusler Shape Memory Alloys
在这项研究中，我们报告了一种方法，用于制备独立的磁热薄膜。采用溅射沉积法制备了Ni-Mn-Sn、Ni-Co-Mn-Sn和Ni-Co-Mn-Al非化学计量比Heusler合金。在衬底和Heusler膜之间添加牺牲钒层。通过选择性湿化学蚀刻，可以去除钒层。指出了钒层结晶和Heusler薄膜外延生长的条件。独立和制备的薄膜的磁性和结构特性进行了详细比较。本研究的主要焦点是衬底约束对马氏体相变的影响。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Towards a full Heusler alloy showing room temperature half-metallicity at the surface
利用自旋分辨光电子能谱研究了在MgO（100）衬底上外延生长的100 nm Co2Cr0.6Fe0.4Al（CCFA）薄膜的表面自旋极化特性。我们表明，一个仔细的原位制备的样品表面导致的值为室温自旋极化高达45%的费米能级。据我们所知，这是迄今为止在室温下在全Heusler合金的表面区域测得的最高值。
2006-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Controlling the balance between remote, pinhole, and van der Waals epitaxy of Heusler films on graphene/sapphire
单层石墨烯上的远程外延对于高度晶格失配材料的合成、独立膜的剥离以及昂贵衬底的再利用是有希望的。然而，远程机制的明确实验证据仍然难以捉摸。在许多情况下，由于转移的石墨烯/衬底界面处的污染物，诸如针孔籽晶横向外延或范德华外延的替代机制可以解释所得的可剥离单晶膜。在这里，我们发现，生长的Heusler化合物GdPtSb在蓝宝石衬底上的干净的石墨烯产生30度旋转的外延超结构，不能解释的针孔或范德华外延。随着生长温度的降低，该30度域的体积分数与直接外延0度域相比增加，我们将其归因于有利于远程外延的低温下的较慢表面扩散，与有利于针孔外延的高温下的较快表面扩散相比。我们进一步表明，仔细的石墨烯/衬底退火（$T\sim 700 ^\circ C$）和膜/衬底与膜/石墨烯晶格失配的考虑需要获得外延到底层衬底的各种其他Heusler膜，包括LaPtSb和GdAuGe。30度旋转的超结构提供了远程外延的可能的实验指纹，因为它与领先的替代机制不一致。
2022-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural and magneto-transport characterization of Co_2Cr_xFe_(1-x)Al Heusler alloy films
研究了Co_2Cr_xFe_（1-x）Al全Heusler化合物的薄膜的结构和磁输运性质。采用磁控溅射法在室温下在不同衬底上制备了薄膜，以分别调节从热氧化Si衬底上的多晶生长到MgO（001）衬底上的高度织构甚至外延生长。我们的Heusler薄膜具有非常软的磁性和铁磁性，居里温度高达630 K。的总磁矩减少相比，理论的体积值，但仍相当于在升高的温度下生长的膜报道的值。多晶Heusler膜结合MgO势垒被纳入磁性隧道结，并在室温下产生37%的磁阻。
2006-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Low damping magnetic properties and perpendicular magnetic anisotropy with strong volume contribution in the Heusler alloy Fe1.5CoGe
我们提出了一个动态磁性的TiN缓冲的Heusler合金Fe $_{1.5}$ CoGe外延薄膜的研究。制备了不同退火温度下的厚度系列样品，测量了磁阻尼，得到了最低的$α=2.18\times 10^{-3}$值。Fe $_{1.5}$ CoGe/MgO的垂直磁各向异性特性也被表征。的界面垂直各向异性常数$K^{\perp}_{\rm S}$与退火温度的演变示出，并与广泛使用的CoFeB/MgO接口。还发现了大的体积贡献的$(4.3\pm0.5)\times 10^{5}$ $\rm J/m^3$的垂直各向异性，在普通的Co和Fe基Heusler合金中的体积贡献消失。
2019-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance and spin-transfer-torque switching in polycrystalline Co2FeAl full-Heusler alloy magnetic tunnel junctions on Si/SiO2 amorphous substrates
研究了在Si/SiO2非晶衬底上制备的多晶B2型Co2 FeAl（CFA）全Heusler合金磁性隧道结（MTJ）。采用MgO缓冲层制备了具有（001）取向、高B2有序度和平整表面的多晶CFA薄膜。在7.5 nm厚的MgO缓冲层上，CFA/MgO/CoFe结构的MTJ的隧道磁电阻（TMR）比高达175%。自旋转移力矩诱导的磁化切换实现在MTJ与2 nm厚的多晶CFA膜作为开关层。使用热活化模型，确定本征临界电流密度（Jc。）为8.2 x 10^6 A/cm ^2，其低于外延CFA-MTJ的值2.9 x 10^7 A/cm ^2 [Appl. Phys. Lett. 100，182403（2012）]。我们发现，吉尔伯特阻尼常数评估使用铁磁共振测量的多晶CFA薄膜为~0.015，几乎是独立的CFA厚度（2~18 nm）。多晶MTJ的低Jc 0主要归因于与外延层中的值（~0.04）相比CFA层的低阻尼。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
A new class of topological insulators from I-III-IV half-Heusler compounds with strong band inversion strength
本文通过第一性原理计算，系统地研究了一类新的半Heusler族的能带拓扑，其组成为I（A）-III（A）-IV（A）.结果清楚地表明，许多I-III-IV半Heusler化合物实际上是有希望的拓扑绝缘体候选者。这些新的拓扑绝缘体的特征在于不含重元素的天然强带反转强度（高达-2eV）。此外，我们发现，带反转强度和拓扑绝缘间隙可以通过应变工程定制，因此将以薄膜的形式外延生长，并在自旋电子学和其他应用中有用。
2013-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Manipulation of Spatially Confined Multiferroic Heuslers by Martensitic Microstructure Engineering
本文提出通过后退火工艺调控Ni-Mn-Ga外延薄膜及微图案的马氏体孪晶构型，将Y型切换为X型，从而在初始无显著磁杂散场的表面增强磁杂散场贡献，为微纳磁功能器件优化提供简单方法。
2025-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical search for half-Heusler topological insulators
为了寻找拓扑绝缘体的新候选者，我们对两千多个半赫斯勒化合物进行了从头算能带结构计算。本文中，LiAuS和NaAuS被发现是最强的拓扑绝缘体，体带隙分别为0.20和0.19 eV，不同于其他Heusler拓扑绝缘体中报道的零带隙特征。由于Heusler结构的反转不对称性，它们在顶面和底面上的拓扑表面态分别呈现p型和n型载流子。因此，这些材料可以作为极性拓扑绝缘体作为实现拓扑磁电效应的理想平台。此外，这些拓扑表面态在上狄拉克锥中表现出右手自旋织构，这将它们与目前已知的拓扑绝缘体材料区分开来。它们的拓扑非平凡的字符仍然强大的面内应变，这使得它们适合于薄膜的外延生长。
2014-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Co2Cr0.6Fe0.4Al thin films and magnetic tunneling junctions
采用直流磁控溅射法在不同衬底和缓冲层上制备了理论预测的半金属Co 2 Cr 0. 6 Fe 0. 4 Al外延薄膜。通过X射线和电子束衍射（RHEED）表征样品，证明Heusler化合物的B2阶在Co位点上仅具有小的无序分区。制备了Co2Cr0.6Fe0.4Al电极、AlOx势垒和Co对电极的磁隧道结。从Julliere模型推导出Co_2Cr_0.6Fe_0.4Al在T=4K时的自旋极化率为54%。研究了Heusler电极的退火温度与隧道磁电阻效应大小之间的关系，并在STM和RHEED原位研究的基础上从形态和表面有序度的角度讨论了结果。
2006-12-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The interplay of large two-magnon ferromagnetic resonance linewidths and low Gilbert damping in Heusler thin films
我们报告的宽带铁磁共振线宽测量外延赫斯勒薄膜。一个大的和各向异性的两个磁振子散射线宽展宽的测量与位于膜平面的磁化，而垂直于样品平面的磁化饱和的线宽测量揭示低吉尔伯特阻尼常数的$(1.5\pm0.1)\times 10^{-3}$，$(1.8\pm0.2)\times 10^{-3}$，和$<8\times 10^{-4}$为Co $_2$ MnSi/MgO，Co $_2$ MnAl/MgO，和Co $_2$ FeAl/MgO，分别。面内测量拟合的模型相结合的吉尔伯特和两个磁振子散射贡献的线宽，揭示了一个特征的无序长度尺度为10-100 nm。
2020-04-09 cond-mat.mtrl-sci
THz probing of non-trivial topological states in Co2MnGe Heusler alloy thin films
本研究通过飞秒激光激发Co2MnGe外延薄膜产生THz辐射，利用圆光生伏打效应证实了拓扑非平凡载流子的存在，并发现高温基底生长会抑制拓扑贡献及整体THz产生效率。
2024-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable damping, saturation magnetization, and exchange stiffness of half-Heusler NiMnSb thin films
半金属半Heusler合金NiMnSb由于其低的磁阻尼和丰富的各向异性而在自旋电子器件中具有很好的应用前景。在这里，我们使用铁磁共振（FMR）的测量和计算的第一原理来研究如何组成的外延生长的NiMnSb的影响的磁动力学特性的饱和磁化强度$M_S$，吉尔伯特阻尼$α$，和交换刚度$A$。$M_S$和$A$被示出为具有化学计量组成的最大值，而吉尔伯特阻尼是最小的。我们发现$M_S$和$α$的理论和实验之间的定量协议。计算得到的$A$与实验数据具有相同的趋势，但幅度较大。除了材料的独特的面内各向异性之外，当在磁振子装置中采用NiMnSb膜时，可以利用磁动力学性质的这些可调谐性。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Huge quadratic magneto-optical Kerr effect and magnetization reversal in the Co$_2$FeSi Heusler compound
利用纵向磁光克尔效应（LMOKE）和二次磁光克尔效应（QMOKE）研究了在MgO（100）衬底上沉积的具有L2 $_1$结构的Co $_2$ FeSi（100）薄膜。这些薄膜表现出巨大的QMOKE信号，最大贡献高达30 mdeg，这是迄今为止测量到的反射中最大的QMOKE信号。这个大的值是一个非常大的二阶或更高阶自旋轨道耦合的指纹。Co $_2$ FeSi（100）薄膜在膜厚为22和98 nm时分别表现出350和70 Oe的较大矫顽力。尽管薄膜是外延的，但它们不提供分别超过1%和2%的各向异性和剩磁的角度依赖性。
2007-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional electron-gas-like charge transport at magnetic Heusler alloy-SrTiO$_3$ interface
我们报道了在（001）SrTiO $_3$上生长的Co $_2$ MnSi和Co $_2$ FeSi外延膜中显著低的剩余电阻率、巨大的剩余电阻率比、类自由电子霍尔电阻率和高迁移率（$\approx$ 10 $^4$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$）电荷输运。这种不寻常的行为是没有观察到的薄膜沉积在其他立方氧化物基板的晶格参数相当。缩放的电阻率与膜的厚度允许提取的界面电导，这可以归因于一层氧空位限制在1.9 nm的界面内，如原子分辨电子显微镜和光谱所揭示的。在完全自旋极化金属的界面处观察到的高迁移率输运对于自旋电子学应用具有潜在的重要性。
2013-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and crystalline structures of zero band-gap PdLuBi thin films grown epitaxially on MgO(100)
采用PdBi 2和Lu靶共溅射法在Ta-Mo缓冲MgO（100）衬底上制备了具有C1 b结构的拓扑绝缘体PdLuBi的薄膜。高质量的PdLuBi薄膜的外延生长证实了X射线光谱和反射高能电子衍射。的均方根粗糙度的薄膜是低至1.45 nm，虽然薄膜是在高温下沉积。薄膜成分接近理想的化学计量比。硬X射线光电子能谱学观察到的PdLuBi薄膜的价带谱与从头算计算的态密度完全对应。
2012-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and symmetry of valence states of epitaxial NiTiSn and NiZr$_{0.5}$Hf$_{0.5}$Sn thin films by hard x-ray photoelectron spectroscopy
用偏振相关硬X射线光电子能谱学研究了NiTiSn和$_{0.5}$组成的Heusler化合物薄膜和超晶格的电子能带结构。线性二色性允许区分不同类型的层状结构的价态的对称性。与体样品相比，膜表现出更大量的{ \it“间隙内”}状态。结果表明，以NiTiSn为起始层生长的薄膜和超晶格具有接近体材料的电子结构。
2011-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Co2FeAl Heusler thin films grown on Si and MgO substrates: annealing temperature effect
采用磁控溅射法在MgO（001）和Si（001）衬底上制备了10 nm和50 nm $_{2}$-FeAl（CFA）薄膜，并在不同温度下退火。X射线衍射显示，分别在Si和MgO衬底上生长的CFA膜为多晶或外延生长（根据CFA（001）[110]//MgO（001）[100]外延关系）。对于后者，当增加退火温度（Ta）时，化学顺序从A2相变化到B2相，而对于在Si上生长的CFA，仅观察到A2无序类型。微带铁磁共振（MS-FMR）的测量结果表明，在MgO衬底上生长的CFA的单轴和四重对称项的叠加的面内各向异性的结果。这四重各向异性，这完全消失的样品上生长的Si，是符合样品的晶体结构。四重各向异性场随着Ta的增加而减小，而单轴各向异性场在研究范围内几乎不受Ta的影响。MS-FMR数据还允许得出旋磁因子保持恒定并且交换刚度常数随着$T_{a}$而增加的结论。最后，FMR线宽随着Ta的增加而减小，这是由于化学有序性的增强。我们得到了一个非常低的本征阻尼参数（在MgO和Si上生长的50 nm厚的薄膜在615 °C退火时分别为1.3*10^-3和1.1*10^-3）。
2014-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Possible spin gapless semiconductor type behaviour in CoFeMnSi epitaxial thin films
具有独特能带结构的无自旋能隙半导体材料由于其有趣的输运性质而在自旋电子学中有着广泛的应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。利用脉冲激光沉积系统在MgO（001）衬底上成功地沉积了四元无自旋带隙半导体CoFeMnSi Heusler合金薄膜。薄膜沿（001）方向外延生长，表面结晶均匀、光滑。磁性测试结果表明，薄膜沿面内方向为铁磁软磁性，居里温度远高于400 K。该膜的电导率低，并表现出几乎与温度无关的半导体行为。膜的电阻率的估计温度系数为~ 7 x10 ^-10 Ohm.m/K，这与报道的无自旋带隙半导体的值相当。
2017-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Hard X-ray photoelectron spectroscopy on buried, off-stoichiometric CoxMnyGez (x : z = 2 : 0.38) Heusler thin films
完全外延磁性隧道结（MTJ）与非化学计量的Co2基Heusler合金的隧道磁阻（TMR）的Mn组合物的强烈依赖性，表现出巨大的TMR比率高达1995%，在4.2 K为1。本工作报告的电子结构的非化学计量的CoxMnyGez薄膜与固定的Co/Ge的比例为x：z = 2：0.38。通过高能硬X射线光电子能谱学结合第一性原理计算研究了电子结构。非化学计量CoxMnyGez膜的价带的高分辨率测量接近费米能表明与体Co2 MnGe相比的光谱权重的移位。这与计算所预测的态密度的变化是一致的。此外，研究表明，Co2 MnGe与额外的Mn一起共溅射是调整CoxMnyGez薄膜成分化学计量比的合适技术。计算和光电发射实验证实，所得到的价带内的电子结构的变化将允许调整CoxMnyGez基隧道结的磁阻特性。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Tunability of domain structure and magnonic spectra in antidot arrays of Heusler alloy
适用于磁振子晶体的材料要求低磁阻尼和长自旋波（SW）传播距离。在这种情况下，基于Co的Heusler化合物是基于磁振子的应用的理想候选者。本文采用电子束光刻和溅射技术制备了不同形状的外延$\mathrm{Co}_2\mathrm{Fe}_{0.4}\mathrm{Mn}_{0.6}\mathrm{Si}$（CFMS）Heusler合金薄膜反点阵阵列。磁光克尔效应和铁磁共振分析证实了该薄膜中主要存在立方磁各向异性和中等程度的单轴磁各向异性。域成像通过X射线光电子显微镜上的antidot阵列揭示链状开关或相关的更大的域的不同形状的antidot。利用时间分辨MOKE显微术研究了不同形状反量子点的进动动力学和磁振模。我们表明，在这种反点阵列的光致自旋波谱可以通过改变孔的形状进行调谐。内场分布、钉扎能垒和各向异性的变化显著地改变了具有不同形状的反点阵列内的自旋波谱。我们进一步表明，通过结合磁晶各向异性与形状各向异性，可以实现一个额外的自由度来控制这种反点晶格中的磁振子模式。
2019-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and Electronic Structures of Nonstoichiometric Heusler-Alloy Fe_3-xMn_xSi Epilayers Grown on Ge(111)
为了研究与IV族半导体自旋电子学兼容的铁磁材料，我们证明了通过调节Mn组分x来控制外延生长在Ge（111）上的Heusler合金Fe_3-xMn_xSi的铁磁性质。有趣的是，我们得到的L2_1有序结构，即使非化学计量的原子组成。x ~ 0.6的外延层的居里温度超过300 K。理论计算表明，当0.75 < x < 1.5时，非化学计量比Fe_3-xMn_xSi合金的电子结构变为半金属结构。讨论了室温下制备高自旋极化的铁磁Fe_3-xMn_xSi/Ge外延层的可能性。
2009-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manifestation of the Berry curvature in Co2TiSn Heusler films
各种基于CO2的Heusler化合物被预测为Weyl材料。这些对称性破缺的系统具有较大的Berry曲率，并引入了奇异的输运性质。目前对外延生长的Co_2TiSn薄膜的研究是理解和探索这种可能性的初步途径。从实验和理论上研究了有序Co_2TiSn薄膜中的反常霍尔效应。测量的霍尔电导率是在良好的协议计算的Berry曲率。它们之间的小偏差是由于斜散射对霍尔效应的影响。从理论的角度来看，异常霍尔效应的主要贡献来源于轻微的节线间隙，由于对称性的磁化引起的减少。在费米能级一定的情况下，只有部分节线对反常霍尔电导有贡献，这可以从磁对称性分析中得到解释。此外，从硬X射线光电子能谱学测量，我们建立的电子结构的薄膜，是可比的理论态密度计算。这些结果从拓扑学的角度对自旋电子学有了更深的认识。
2017-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Mn$_2$VAl Heusler alloy thin films: Appearance of antiferromagnetism and an exchange bias in a layered structure with Fe
采用超高真空磁控溅射法在MgO（100）单晶衬底上外延生长Mn $_2$ VAl Heusler合金薄膜。A2和L2 $_1$型Mn $_2$ VAl顺序由沉积温度控制。A2型Mn $_2$ VAl薄膜没有自发磁化，L2 $_1$ VAl薄膜在室温下表现出亚铁磁行为，最大饱和磁化强度为220 emu/cm $^3$.在室温下用中子衍射观察到在400 $^\circ$ C沉积的A2型Mn $_2$ VAl膜的反铁磁反射。反铁磁A2 Mn $_2$ VAl和Fe的双层样品在10 K时显示出120 Oe的交换偏置。
2017-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Epitaxial film growth and magnetic properties of Co_2FeSi
我们用射频磁控溅射法生长了Heusler化合物Co_2FeSi的薄膜。在（100）取向的MgO衬底上，我们发现了完全外延的（100）取向和L2_1有序生长。在Al_2O_3（11-20）衬底上，薄膜生长为（110）取向，并观察到多个面内外延畴。电阻率的温度依赖性在低温下表现出指数为7/2的幂律。体磁性质的研究表明，外推的饱和磁化强度在0 K时为5.0 μ B/fu.在Al_2O_3衬底上的薄膜表现为面内单轴各向异性，而外延薄膜在面内表现为磁各向同性。测量的X-射线磁圆二色性的薄膜，使我们能够确定元素的特定磁矩。最后，我们已经测量了自旋极化在表面区域的自旋分辨近阈值光电发射，发现它强烈减少，与预期的体值的100%。磁化强度降低的可能原因进行了讨论。
2006-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Growth, electrical, structural, and magnetic properties of half-Heusler CoTi$_{1-x}$Fe$_x$Sb
用分子束外延法在InAlAs/InP（001）衬底上生长了半Heusler系列CoTi $_{1-x}$ Fe $_x$ Sb外延薄膜，其浓度为0.0 $\leq$ x $\leq$ 1.0。研究了Fe对结构、电子和磁性的影响，并与密度泛函理论的预期结果进行了比较。薄膜是外延和单晶，通过反射高能电子衍射和X射线衍射测量。使用原位X-射线光电子能谱学，仅检测到x $\leq$ 0.5的价带的微小变化。对于x $\geq$ 0.05的膜，在SQUID磁强计中观察到铁磁性，其饱和磁化强度与Fe含量成线性比例。当Fe在Co位点上置换合金化时，每分子式单元的磁矩发生急剧下降，这表明磁矩与位点占有率的强烈依赖性。对于较高浓度的Fe，从面内和面外磁矩到仅面内磁矩的交叉发生。铁磁共振表明，从弱到强相互作用的过渡与减少非均匀加宽的Fe含量的增加。依赖于温度的运输揭示了半导体到金属的过渡与热激活行为的x $\leq$ 0.5。在高Fe含量的薄膜中观察到反常的霍尔效应和大的负磁电阻（x=0.3时，在100 kOe处可达-18.5%）。x=0.3和x=0.2的超顺磁性的证据表明，对于中等水平的Fe，可能存在CoTi $_{1-x}$ Fe $_x$ Sb膜分层成富Fe和缺Fe区域。用原子探针层析法研究了x=0.3薄膜中Fe的分布。统计分析揭示了整个膜，这是用来解释所观察到的磁和电行为的Fe原子的非均匀分布…
2017-11-14 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
Structure and magnetism in Fe-doped FeVSb and epitaxial Fe/FeVSb nanocomposite films
University of Wisconsin--Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
Fe掺杂FeVSb及epitaxial Fe/FeVSb纳米复合膜的结构与磁性研究，发现弱铁磁性和铁磁性纳米结构的形成及界面诱导磁性。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Observation of a topologically non-trivial surface state in half-Heusler PtLuSb (001) thin films
拓扑绝缘体（TI）是一种具有体带隙和受保护的交叉带隙表面态的材料，在Bi2Se3等化合物中的发现引起了人们对识别其他类型材料中拓扑表面态（TSS）的兴趣。特别是，最近的理论计算表明，TSS可能会发现在半Heusler三元化合物。如果实验上可行，这将为全新的异质结构自旋电子器件提供一个材料平台，该器件利用了Heusler化合物的结构相同但电子变化的性质。在这里，我们表明存在的TSS在外延生长的薄膜的半Heusler化合物PtLuSb。自旋和角度分辨光电子能谱（ARPES），辅以理论计算，揭示了线性色散和螺旋切向自旋纹理与以前的预测一致的表面状态。TI行为的实验验证是建立半Heusler化合物作为未来自旋电子器件的可行材料系统的重要一步。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure of fully epitaxial Co2TiSn thin films
本文报道了用直流磁控共溅射法制备的全Heusler化合物Co_2TiSn薄膜的性质。在衬底温度高于600°C的情况下，通过在MgO（001）衬底上沉积获得完全外延的化学计量薄膜。薄膜具有良好的L21结构，居里温度略高于体相温度。它们表现出显著的各向同性磁电阻，并且在顺磁状态下电阻率变得强烈异常。薄膜具有弱铁磁性，Co原子上的B原子数接近1 μ，Ti原子的反平行磁矩很小，与理论预期一致。从比较的X射线吸收光谱的Co L3/L2边缘，包括圆和线性磁二色性，与从头计算的X射线吸收和圆二色性光谱，我们推断，Co2 TiSn的电子结构具有本质上非定域的字符。之前没有详细解释的光谱特征，在这里根据最终状态能带结构进行解释。
2010-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic tunnel junctions with a B2-ordered CoFeCrAl equiatomic Heusler alloy
四元Heusler合金CoFeCrAl是一种新型的无自旋带隙半导体材料。然而，到目前为止，还没有实验性的尝试来制造结器件。报道了一种在Cr缓冲层上生长CoFeCrAl电极的完全外延（001）取向MgO势垒磁性隧道结（MTJ）。X射线衍射和电子衍射分析表明，（001）CoFeCrAl电极薄膜具有原子级的平整表面，具有$B2$有序相。饱和磁化强度为380 emu/cm $^3$，与类Slater-Pauling规则给出的值几乎相同，在300 K和10 K下的最大隧道磁电阻比分别为87%和165%.横截面电子衍射分析表明，MTJ具有MgO界面，位错较少。的温度和偏置电压依赖性的运输测量表明磁振子诱导的非弹性电子隧穿重叠的相干电子隧穿。X射线磁性圆二色性（XMCD）测量显示了$B2$有序CoFeCrAl的Co和Fe磁矩的铁磁排列，与预测的具有SGS特征的$Y$有序态的亚铁磁排列相反.从头计算考虑的Cr-Fe交换无序定性解释XMCD的结果。最后，Cr-Fe交换无序的电子态的能力，允许相干电子隧穿的影响进行了讨论。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferrimagnetism and disorder in epitaxial Mn(2-x)Co(x)VAl thin films
四元全Heusler化合物Mn（2-x）Co（x）VAl（x = 1）被预测为半金属反铁磁体。四元化合物的薄膜，其中x = 0.采用直流和射频磁控共溅射法在加热的MgO（001）衬底上制备了2.磁结构的X-射线磁性圆二色性和化学无序进行了研究，其特征在于通过X-射线衍射。Mn_2VAl（x = 0）中观察到V与Mn的铁磁耦合。当x = 0.5时，我们还发现V和Co反平行于Mn的亚铁磁有序。利用相干势近似下的能带结构计算，对观测到的约化磁矩进行了解释。Mn 2 VAl对涉及Mn的无序非常敏感，因为最近邻Mn原子反铁磁耦合。Co_2VA_1具有B_2有序性，具有降低的磁化强度。在x >= 0.9的情况下，观察到常规的铁磁性，这与这些化合物中的原子无序密切相关。
2011-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-charge conversion in ultrathin films of the MnPtSb half-Heusler compound
本研究制备了1-6nm厚的外延MnPtSb半赫斯勒超薄膜，证实其即使低至1nm仍可高效产生自旋流，室温下界面起源的逆Edelstein效应自旋-电荷转换效率达λIEE~3nm，展现出自旋电子学应用潜力。
2023-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Hall effect in laser ablated Co_2(Mn,Fe)Si thin films
采用脉冲激光沉积法生长了Heusler化合物Co_2MnSi和Co_2FeSi的薄膜。直接在MgO（100）和Cr或Fe缓冲层上实现外延生长。通过X射线和电子衍射的结构分析表明，这两种材料的有序L2_1结构。用SQUID磁强计测定体磁化强度。该值符合半金属Heusler化合物的Slater Pauling规则。对直接生长在衬底上的薄膜进行了霍尔效应的测量。正常的霍尔效应几乎与温度无关，并且指向补偿的费米表面。的异常贡献被发现是主要由斜散射。当价电子数从29（Mn）变为30（Fe）时，正常和反常霍尔系数的符号都发生了显著的变化。
2008-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Growth, strain and spin orbit torques in epitaxial NiMnSb films sputtered on GaAs
我们报告电流诱导的自旋扭矩在外延NiMnSb薄膜上的市售外延准备GaAs衬底。采用优化的工艺参数，从三个靶上共溅射生长了NiMnSb。将膜加工成微尺度条以进行电流诱导的自旋扭矩测量。磁动力学激发微波电流和沿杆的电压进行了测量，以分析电流感应扭矩的对称性。我们发现，提取的对称性的自旋力矩相匹配的预期从自旋轨道相互作用在一个四边形扭曲的半Heusler晶体。在所有表征的样品中均观察到类场和类阻尼转矩，并且电流引起的转矩的效率与铁磁金属/重金属双层的效率相当。
2021-01-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Role of magnetic exchange interactions in chiral-type Hall effects of epitaxial Mn$_{x}$PtSn films
四元Mn基Heusler化合物具有丰富的交换作用和奇异的拓扑磁性织构，如反回旋共振，并伴有手性霍尔效应。这使得材料类对于设备应用很有意义。本文报道了磁控溅射法生长的Mn $_{x}$ PtSn薄膜的磁交换作用与薄膜厚度和Mn浓度的关系。磁交换相互作用的竞争决定了有限温度下的磁织构，从而决定了外磁场中的手征型霍尔效应。我们研究了磁性和输运性质作为磁场和温度的函数。我们专注于反常和手征型霍尔效应和直流磁化的行为，与手征自旋织构。我们进一步确定了稳定的结晶相的相对Mn浓度在1.5和1.85之间的$I\overline{4}2d$结构。我们观察到的自旋重取向的转变，在所有的化合物研究，这是由于竞争的交换相互作用在不同的Mn亚晶格。我们讨论我们的结果交换相互作用，并比较它们与理论原子自旋计算。
2020-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Structural, magnetic and transport properties of Co$_2$CrAl epitaxial thin films
本文报道了用脉冲激光沉积技术在单晶MgO（001）衬底上外延生长的CoPDMATHABMM CrAl Heusler合金薄膜的物理性质。X射线$θ$-2PDMATHABMN模式衍射表明，薄膜生长为单相B2型有序立方结构，具有（002）和（004）峰，薄膜沿MgO（001）方向取向。沿（220）平面的$ϕ$~扫描证实了四重对称性，发现外延生长关系为Co $_2$ CrAl（001）[100] $\vert$ $\vert$ MgO（001）[110]。通过对X射线反射率数据的分析，提取出了约12 nm的厚度。等温磁化强度（M-H）曲线证实了薄膜的铁磁性质，在5和300 K下具有明显的磁滞现象。从面内M-H曲线，确定饱和磁化强度值为2.1~$μ$ $_{\rm B}$/f. u.~在5~K和1.6~$μ$ $_{\rm B}$/f. u.在300 K时，薄膜的矫顽场为$\approx$ 522 Oe，表明薄膜在5 K时具有软FM行为。在500 Oe磁场下的热磁化测量表明，在100 K以下，场冷和零场冷曲线出现分叉。归一化场冷磁化曲线遵循T_PDMATHABMT依赖关系，居里温度在335 $\pm$ 11 K附近。此外，低温电阻率指示半导体行为与温度，我们发现一个负的温度系数的电阻率（5.2 $\times$ 10 $^{-4}$/K）。
2022-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing atomic ordering, magnetic and transport properties of Mn2VGa Heusler alloy thin films toward negatively spin-polarized charge injection
本文研究了偏离化学计量比对Mn2+xV1-xGa Heusler合金薄膜原子有序性、微观结构和磁输运性质的影响，发现富Mn成分（x=+0.2）可获得高质量L21有序薄膜，并通过抑制V反位缺陷保持高负自旋极化，为自旋电子器件中的负自旋极化电荷注入提供了有前景的材料方案。
2024-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Structure, site-specific magnetism and magneto-transport properties of epitaxial D0$_{22}$ Mn$_2$Fe$_x$Ga thin films
铁磁性Mn $_2$ Fe $_x$ Ga $(0.26 \leq x \leq 1.12)$薄膜的特征在于通过X射线衍射，SQUID磁强计，X射线吸收光谱，X射线磁圆二色性和穆斯堡尔谱，目的是确定这个四元，D 0 $_{22}$结构的Heusler化合物的结构和特定的位置的磁性。采用磁控共溅射法制备了表面粗糙度（$\sim 0.6$ nm）较低的高质量外延薄膜。四元畸变沿$c$ -轴诱导强垂直磁各向异性，具有典型的矫顽场$μ_0 H\sim 0.8$ T和范围从$6$到$8$ T的各向异性场。在增加Fe含量$x$时，可以在整个$x$范围内保持基本的单轴各向异性$K_\mathrm{u} \geq 1.0$ MJ/mPDMATHABMX，而化合物的磁化强度从$400$降低到$280$ kA/m。总磁化强度几乎完全由亚铁磁性Mn和Fe亚晶格产生的自旋矩之和给出，后者与前者之一铁磁耦合。轨道磁矩实际上是淬灭的，对磁化强度的贡献可以忽略不计。通过点接触Andreev反射测量，具有$x=0.73$的膜表现出$2.5$ %的高反常霍尔角和高于$51$ %的高费米能级自旋极化。Fe取代的Mn $_2$ Ga膜是高度可调的，具有高各向异性、低磁化强度、明显的自旋极化和低表面粗糙度的独特组合，使它们成为横向尺寸低至$10$ nm的热稳定自旋转移矩开关纳米磁体的非常强的候选者。
2017-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical signal from $\mathrm{Co_2Mn}$-based Heusler thin films in MOKE and BLS
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Laboratoire d’Ecologie Alpine, Université Grenoble Alpes, CNRS（阿尔卑斯生态实验室，格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心）；École Normale Supérieure Paris-Saclay（巴黎萨克雷高等师范学院）
本研究针对基于Co₂Mn的赫斯勒薄膜，采用MOKE与BLS技术分析其磁光响应，明确了不同组分薄膜的磁光效应差异，为该类材料的探测波长选择提供了指导。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reversible tuning of magnetocaloric Ni-Mn-Ga-Co films on ferroelectric PMN-PT substrates
通过机械应力调节热薄膜的功能特性是当前的高度兴趣。特别地，期望可控的磁化或转变温度以改善磁热装置中的可用性。在这里，我们提出的结果外延磁热Ni-Mn-Ga-Co薄膜的铁电Pb（Mg $_{1/3}$ Nb $_{2/3}$）$_{0.72}$ Ti $_{0.28}$ O $_3$（PMN-PT）衬底。利用X射线衍射测量，我们表明，通过施加电场在衬底中引起的应变可以转移到薄膜，导致晶格参数的变化。我们研究的后果，这种应变的磁性薄膜的温度和电场依赖的测量。我们没有观察到马氏体相变温度的变化，但在奥氏体状态下，我们归因于这种变磁性Heusler合金的内在磁不稳定性的磁化强度的可逆变化。
2017-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelastic coupling induced magnetic anisotropy in Co$_2$(Fe/Mn)Si thin films
本文报道了外延应变对生长在（001）SrTiO $_{2}$（STO）和MgO上的CoPDMATHABMM FeSi（CFS）和CoPDMATHABMM MnSi（CMS）Heusler合金薄膜单轴磁各向异性的影响。面内双轴应变易于通过改变STO上的膜的厚度来调谐，而在MgO上，膜显示面内易磁化轴（\overrightarrow{M}）而与它们的厚度无关。在Stoner-Wohlfarth相干旋转模型下对STO薄膜的磁自由能泛函进行了变分分析，结果表明，STO薄膜存在磁弹性各向异性，其磁致伸缩常数为$\approx$（12.22 $\pm$ 0.07）$\times 10^{-6}$和（2.02 $\pm$ 0.06）$\times 10^{-6}$，除了CFS和CMS固有磁晶各向异性$\approx$-1.72 $\times 10^{6}$ erg/cm $^{3}$和-3.94 $\times 10^{6}$ erg/cm $^{3}$之外，分别单畴相图揭示了一个逐渐过渡，从面内到面外的磁化取向与薄膜厚度的减少。预测STO上最薄（12 nm）CFS膜的磁化强度最大倾斜角为41.5 $^{\circ}$。STO上较薄薄膜中\overrightarrow{M}的独特行为归因于应变诱导的四元畸变。
2013-10-23 cond-mat.mtrl-sci
