AC magnetometry of van der Waals magnets using ultrasensitive Graphene Hall sensors
Seoul National University（首尔大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
针对探测二维材料动态磁特性需灵敏检测纳米级微弱磁场的需求，本研究利用超灵敏石墨烯霍尔传感器对铁磁性Fe3-xGeTe2纳米薄片实现定量交直流磁测量，首次在范德华磁体中完成高灵敏度高相位精度的交流磁化率测量，确立其为研究二维极限附近磁相和超导相的强大平台。
2025-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum corrections to the conductivity and Hall coefficient of a 2D electron gas in a dirty AlGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well: transition from diffusive to ballistic regime
本文报道了AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱中低迁移率、高密度二维电子气在宽温度范围（1.5 K - 110 K）内纵向电导率和霍尔系数的量子修正实验研究。这个温度范围涵盖了我们的样品的扩散和弹道相互作用制度。因此，可以研究纵向电导率和霍尔效应的交叉区域。
2004-12-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effects in diffusive normal metals
我们考虑正常金属中的自旋和电荷流。我们采用Keldysh形式主义找到存在的自旋轨道相互作用，与磁性杂质的相互作用，和非磁性杂质散射的输运方程。在准经典近似下，我们导出了包含斜散射、边跳散射和反常自旋轨道诱导速度的扩散方程。我们计算各种自旋霍尔效应的大小在实验相关的几何形状和讨论时，不同的散射机制是重要的。
2004-09-06 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect, Hall effect and spin precession in diffusive normal metals
我们研究了正常金属在外磁场中的输运。该系统表现出由自旋-轨道相互作用引起的横向自旋不平衡（自旋霍尔效应）、通过洛伦兹力的霍尔效应以及由于塞曼效应引起的自旋进动之间的相互作用。导出了自旋和电荷流的扩散方程。在实验相关的薄膜几何形状的自旋和电荷积累的数值计算。当Larmor频率大于自旋翻转散射率时，面外自旋霍尔势被抑制。面内自旋霍尔势在磁场为零时消失，在自旋进动开始占主导地位之前，在有限磁场时达到最大值。经由铁磁接触的自旋注入产生横向电荷霍尔效应，该横向电荷在有限磁场中由于自旋进动而衰减。
2005-05-05 cond-mat.mes-hall
Measurement of single electron spin with sub-micron Hall magnetometer
亚微米霍尔磁强计已被证明是探测极弱磁场的有效技术。在这封信中，我们分析了使用它来检测单电子自旋的可能性。信号强度和读出时间的估计和讨论方面的一些实际问题。
2005-04-02 cond-mat.mes-hall
Ballistic-to-diffusive transition in engineered counter-propagating quantum Hall channels
Université Paris-Saclay, CEA, CNRS, SPEC（巴黎萨克雷大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、物理谱与现象实验室）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究所电子与光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究所材料纳米架构研究中心）；Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室、巴黎高等师范学院、巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心、索邦大学、巴黎西岱大学）
研究通过可调的反向传播边缘态实现量子反向传播通道中的球面到扩散转变，展示了通过可控参数模拟电子共轭态和其它量子反向传播效应的实验方法。
2026-05-13 cond-mat.mes-hall
Unified Semiclassical Theory of Nonlinear Hall Effect:Bridging Ballistic and Diffusive Transport Regime
本文基于Boltzmann输运方程建立统一半经典框架，结合广义边界条件桥接弹道与扩散输运区域，揭示非线性霍尔效应源于Berry曲率偶极子与Fermi面积分的竞争，为有限尺寸系统提供理论见解与分析工具。
2025-08-10 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall Effect: From the Ballistic to the Diffusive Regime
自旋-霍尔效应近年来引起了人们的广泛关注，其核心问题是这种效应是由于内禀自旋-轨道相互作用还是由于外禀杂质的自旋非对称散射。本文的目的是阐明这个问题，使用一种新的方法的基础上的非平衡格林函数（NEGF）的形式主义，它允许我们去不断从弹道扩散的限制，我们提出了近似的解析表达式，描述我们的结果相当不错。我们的模型表明，自旋积累成正比的电流，即使在干净的弹道样品应观察到。我们进一步表现出良好的定量协议与最近的实验观察GaAs表明，这些可以理解的内在效应驱动的Rashba相互作用，虽然实验ZnSe可能有不同的起源。
2007-04-15 cond-mat.mes-hall
Topological Hall effect in diffusive ferromagnetic thin films with spin-flip scattering
通过求解自旋翻转散射下的玻尔兹曼输运方程，研究了扩散铁磁金属薄膜中的拓扑霍尔效应。导出了一个广义的自旋扩散方程，该方程包含一个附加的源项，该源项与产生的出射磁场的梯度有关，其解表明自旋积累可以在磁skyrmions附近建立.我们发现，自旋积累引起的自旋极化扩散电流，在一般情况下，抑制散装拓扑霍尔电流。只有当自旋扩散长度远小于skyrmion尺寸时，拓扑霍尔电阻率才接近Bruno \textit{et al.} [Phys.Rev.Lett. \textbf{93}，096806（2004）]。我们推导出适用于自旋翻转散射的薄膜几何形状的TH电阻率的一般表达式，并表明当室温skyrmions的尺寸进一步减小到几十纳米时，TH电阻率的校正变得很大。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall
Skyrmion-deriven topological spin and charge Hall effects in diffusive antiferromagnetic thin films
本文基于玻尔兹曼动力学方程，研究了扩散型反铁磁薄膜中斯格明子诱导的拓扑自旋与电荷霍尔效应，发现自旋积累在远距边缘处有限且电荷霍尔效应受自旋依赖弛豫时间影响，为电学探测反铁磁斯格明子提供了理论依据。
2024-01-04 cond-mat.mes-hall
Quantum corrections to the conductivity and Hall coefficient of a two-dimensional electron gas in a dirty AlGaAs/GaAs/AlGaAs quantum well: from the diffusive to the ballistic regime
本文报道了AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱中低迁移率、高密度二维电子气在宽温度范围（1.5K -110 K）内的量子电导修正的实验研究。这个温度范围涵盖了我们的样品的扩散和弹道相互作用制度。因此，有可能研究纵向电导率和霍尔效应的这些制度之间的交叉。我们执行一个参数自由比较我们的实验数据的纵向电导率在零磁场，霍尔系数，和磁阻最近的理论相互作用引起的修正的传输系数。这些理论和我们的实验结果之间的定量协议已被发现。
2005-05-19 cond-mat.mes-hall
On-chip Integration of High-Frequency Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy and Hall-Effect Magnetometry
提出了一种在单个半导体芯片上集成高灵敏度微霍尔效应磁力测量和高频电子顺磁共振光谱能力的传感器。霍尔效应磁力计由十字形形式的二维电子气GaAs/AlGaAs异质结构制成，具有50 × 50 μ m 2的感测区域。高频微带谐振器通过两个小间隙耦合到具有50欧姆阻抗的传输线。不同的谐振器长度被用来获得准TEM基本谐振模式的频率范围为10-30 GHz。谐振器位于霍尔效应磁力计的有源区的顶部，其中基模的磁场最大，从而优化微波功率到样品位置处的磁场的转换。耦合谐振器和传输线的两个间隙被不同地设计。到微波源的间隙被设计为优化谐振器的加载品质因数（Q = 150），而用于发射信号的间隙较大。后一间隙最小化损耗并防止谐振失真，同时能够测量发射信号。谐振器的大填充因子允许与高品质因数谐振腔的灵敏度相当的灵敏度。集成的传感器能够测量应用微波场时微米级样品的磁化响应。特别地，利用分子磁体单晶在连续微波辐照下的磁化强度变化和微波功率的联合测量来确定分子自旋态的能量弛豫时间。此外，实时测量的磁化动态应用快速微波脉冲的演示
2008-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin Hall and spin swapping torques in diffusive ferromagnets
从量子动力学方法出发，导出了考虑非本征自旋-轨道耦合的铁磁体中电荷-自旋耦合动力学的广义漂移-扩散方程，包括自旋和反常霍尔效应、自旋交换、自旋进动和弛豫过程等主要输运现象.我们认为，在铁磁体中的自旋交换效应是由于自旋极化增强，而整体自旋纹理的自旋轨道和自旋进动效应的相互作用引起的显示复杂的空间依赖性，可以利用产生扭矩和核/传播域壁中心对称的几何形状，而不使用外部偏振器，而不是传统的理解自旋轨道介导的扭矩。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
Hopping conduction in strongly insulating states of a diffusive bent quantum Hall junction
在整数填充因子的弯曲量子霍尔结的输运研究表明，在较高的领域强绝缘状态。在本文中，我们分析了作为温度T和直流偏置V的函数的强绝缘行为，为了分类的本地化机制负责的绝缘状态。温度依赖性表明，从激活的最近邻跳跃在较高的T到可变范围的跳跃传导在较低的T的交叉。的基础温度电场的依赖性是一致的一维可变范围跳跃传导。我们观察到几乎相同的行为在填充因子1和2，并讨论如何弯曲量子霍尔结电导似乎是独立的体自旋状态。比较了包含或忽略相互作用的一维变程跳跃的各种模型，它们都与无序耦合反向传播量子霍尔边的基本模型一致.
2008-07-15 cond-mat.mes-hall
Effective field analysis using the full angular spin-orbit torque magnetometry dependence
自旋-轨道力矩保证了超高效的磁化切换，用于基于涌现准粒子（如畴壁和skyrmions）的先进设备。近年来，自旋结构动力学、自旋-轨道力矩可定制的材料和系统正在发展之中。一种允许检测给定系统中作为磁化方向的函数的作用转矩的方法是基于异常霍尔效应的高次谐波分析的转矩-磁力测量法。在这里，我们表明，有效领域的磁畴墙壁上的管理效率，他们的动态需要一个复杂的分析，考虑到完整的角度依赖的扭矩。使用1-D模型，我们比较了自旋轨道扭矩效率的脱钉测量和自旋扭矩磁强计。我们表明，有效领域可以准确地确定，我们发现很好的协议。因此，我们的方法现在允许我们快速筛选材料并预测由此产生的准粒子动力学。
2019-02-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit-Induced Spin, Charge, and Energy Transport in Diffusive Superconductors
本文研究了扩散超导体中自旋轨道诱导的自旋霍尔效应和自旋交换。采用准经典近似下的非平衡Keldysh Green函数方法，导出了弹性散射区自旋和粒子谱分布以及能量密度的耦合输运方程.我们计算四个贡献的自旋霍尔电导率，即，斜散射，侧跳，异常速度，和Yafet的贡献。超导体中态密度的降低导致自旋霍尔角的重整化。我们证明，所有这四个贡献的自旋霍尔电导率重整化以同样的方式在超导状态。在其最简单的表现形式中，自旋交换将主自旋流转换为具有交换的电流和极化方向的次级自旋流。我们发现，自旋交换系数不是显式的，但只有隐含的超导关联通过重整化扩散系数的影响。我们讨论的（逆）自旋霍尔效应和自旋交换在四端几何测量的实验结果。在我们的几何结构中，低于超导转变温度，自旋交换信号增加一个数量级，而（逆）自旋霍尔信号的变化是温和的。
2016-10-18 cond-mat.mes-hall
Induced currents, frozen charges and the quantum Hall effect breakdown
本文介绍了在量子霍尔效应（QHE）范围内用转矩磁力仪得到的令人困惑的结果，并提出了一种理论解释。磁矩饱和，这是通常归因于QHE击穿，被证明是有关的电荷重新分布在整个样品。
2003-10-14 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect in a Diffusive Rashba Two-dimensional Electron Gas
本文用非平衡格林函数方法研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的二维扩散电子系统的自旋-霍尔效应。在长程杂质的存在下，耦合的量子动力学方程在自洽玻恩近似下解析求解。结果表明，内禀自旋霍尔效应源于直流场引起的态密度微扰。此外，还有一个额外的无序介导的过程，它涉及两个自旋轨道耦合带之间的非平衡电子的跃迁。它导致额外的碰撞无关的自旋霍尔电导率，并导致即使在非零温度下的总自旋霍尔电流的消失。
2005-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically induced spin-dependent diffusive transport in the presence of spin-orbit interaction for all-optical magnetization reversal
我们考虑了短脉冲激光作用下不同自旋轨道相互作用机制对退磁过程的影响。垂直磁化的薄膜如果有足够强的自旋霍尔、斜散射和Rashba相互作用，则可以发生全光磁化反转。在存在自旋-轨道相互作用的情况下，瞬态电荷电流提供横向自旋电流和累积的产生，其最终对磁化施加自旋转移力矩。通过将光激发的自旋相关扩散输运与由于斜散射、自旋-霍尔、逆自旋-霍尔和Rashba相互作用引起的自旋和电荷电流结合到一个数值模型中，我们证明了超快全光磁化反转的可能性。这一认识引发了有趣的，更深入的实验研究自旋轨道相互作用机制的作用，在优化结构的全光学磁化反转。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall
Vanishing spin-Hall current in a diffusive Rashba two-dimensional electron system: A quantum Boltzmann equation approach
本文用量子Boltzmann方程分析了二维Rashba扩散电子系统的自旋霍尔效应。在自洽玻恩近似的框架内，我们考虑了无序诱导的准经典弛豫，准粒子的碰撞加宽，以及碰撞内场效应对自旋霍尔动力学的作用。我们提出了一个分析证明，自旋霍尔电流消失，独立的耦合强度，准粒子加宽，温度和各向同性散射势的具体形式。在螺旋度的基础上的碰撞项的总和关系也进行了检查。
2006-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vanishing of the Dissipationless Spin Hall Effect in a Diffusive Two-Dimensional Electron Gas with Spin-Orbit Coupling
本文提出了一种非平衡格林函数方法来研究具有Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的二维电子系统中的自旋霍尔效应。通过考虑电子与杂质的长程散射，对导出的动力学方程进行了数值求解。发现零温无耗散自旋霍尔效应的消失是由内禀过程和无序过程共同作用的结果。这一结果已在较宽的自旋轨道耦合常数和电子密度范围内得到验证。
2005-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect versus Rashba torque: a Diffusive Approach
电流驱动的重金属/铁磁体双层膜中的单个铁磁体的磁化动力学最近已经实现。在这项工作中，自旋力矩引起的所谓的Rashba自旋轨道耦合和自旋霍尔效应被认为是在一个扩散模型。的铁磁体和重金属的厚度作为一个函数的扭矩的依赖性进行了分析。我们表明，（i）这两个扭矩的形式${\bf T}=T_{||}{\bf m}\times{\bf y}+T_\bot{\bf m}\times({\bf y}\times{\bf m})$，（ii）的比例$T_{||}/T_\bot$强烈依赖于层的厚度和（iii）的自旋扭矩的厚度依赖性提供了一个指示的起源（Rashba-或自旋霍尔效应-诱导）的自旋扭矩。
2012-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak coupling theory of topological Hall effect
拓扑霍尔效应（THE）是由非共面自旋织构引起的，其特征是标量自旋手征，通常用Berry相或相关的有效磁场来描述。当传导电子与自旋织构的耦合$M$很强（强耦合区）且绝热条件满足时，该图像是合适的。然而，在弱耦合区，当耦合$M$小于电子散射率时，绝热条件不满足，Berry相位图不成立。在这样的制度，有效的磁场的自旋织构的关系可以是“非本地的”，在强耦合的情况下，与“本地”的关系。针对连续但一般自旋织构的情况，我们研究了弱耦合区域中各种特征区域的THE，即（1）扩散和局域，（2）扩散和非局域，以及（3）弹道。在自旋弛豫的存在下，在“最弱耦合”区域中又出现了两个区域：（1 '）扩散和局部区域，以及（2'）扩散和非局部区域。我们推导了每个区域的拓扑霍尔电导率（THC）的解析表达式，并发现有效场局域性的条件取决于电子的横向自旋扩散。在区域1中，自旋弛豫可以忽略，有效场是局部的，THC被发现是成比例的$M$，而不是$M^3$的最弱的耦合制度。在扩散的非局域区域（2和2 '）中，有效场由电子在扩散运动期间看到的“有效自旋”形成的自旋手征给出。将结果应用到Skyrmion晶格中，我们发现在2 '区，THC随Skyrmion密度的增加而减小，反映了有效场的非定域性，并在“定域”区的边界处出现极大值。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall
Magnetic hallmarks of viscous electron flow in graphene
我们提出了一个协议，以确定石墨烯和其他二维粘性电子流体的粘性电子流的空间标志。我们预测，由流体动力学电子电流在受限的几何形状流动所产生的磁场的轮廓显示明确的功能链接到电流注入器附近的回流池和回流。我们还表明，相同的配置文件揭示的性质的边界条件描述的摩擦施加在电子流体的边缘的样品。我们的预测范围内的矢量磁力学的基础上嵌入在金刚石板安装到石墨烯层的氮空位中心。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in infinitely large and finite-size diffusive Rashba two-dimensional electron systems: A helicity-basis nonequilibrium Green's function approach
采用非平衡格林函数方法研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子扩散系统中的自旋霍尔效应。在自洽玻恩近似下考虑电子与杂质的长程散射势，我们发现自旋霍尔效应是由两种不同的带间极化引起的：一种是由电场直接引起的与无序无关的极化，另一种是由电子与杂质的散射引起的极化.与无序无关的极化与费米面以下的所有电子态相关，并产生原始的本征自旋霍尔电流，而无序介导的极化则与费米面附近的电子态的贡献有关，并对自旋霍尔电流产生额外的贡献。在扩散制度，总自旋霍尔电导率消失在{ \it无限大}样品，独立于温度的自旋轨道耦合常数，杂质密度，和特定形式的电子杂质散射势。然而，在{ \it有限尺寸} Rashba二维半导体中，自旋霍尔电导率不再总是消失。取决于微米范围内的样品尺寸，它可以是正的、零的或负的，最大绝对值在低温下达到$e/8π$数量级。随着样品尺寸的增加，总自旋霍尔电导率振荡的幅度减小。我们还讨论了不同尺寸样品的自旋霍尔电导率的温度依赖性。
2006-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffusive-hydrodynamic transition in the anomalous Hall effect
本文建立二维电子气反常霍尔效应理论，研究扩散与流体动力学输运区之间的转变，并揭示不对称散射导致的霍尔电压可随坐标非平庸变化甚至改变符号。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
A kinetic equation approach to the anomalous Hall effect in a diffusive Rashba two-dimensional electron system with magnetization
本文提出了一种双带动力学方程方法来研究均匀磁化下Rashba二维电子系统的反常霍尔效应。在自洽玻恩近似下考虑了电子与杂质的散射。结果表明，无杂质密度的反常霍尔电导率是由费米面下和费米面附近的电子态分别引起的本征机制和无序机制引起的.内在机制涉及到一个直流场诱导的过渡过程，或者换句话说，一个线性稳态拉比过程。无序介导的一个对应于杂质和参与纵向传输的电子之间的散射。数值上，反常霍尔电导率的自旋-轨道耦合常数和磁化强度的依赖关系被证明为短期和长期的碰撞。
2005-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Oxygen vacancy-induced anomalous Hall effect in a nominally non-magnetic oxide
反常霍尔效应是时间反演对称性破缺和自旋轨道耦合的标志，在磁极化系统中经常观察到。然而，它在非磁性系统中的实现仍然难以捉摸。在这里，我们报告的观察异常霍尔效应在名义上非磁性KTaO 3。还原态KTaO3中出现了反常的霍尔效应，并表现出非本征到本征的交叉。利用第一性原理计算和定量磁力测定法在还原样品中观察到顺磁性行为。观察到的异常霍尔效应遵循氧空位诱导磁化响应，这表明氧空位的局部磁矩不对称地散射传导电子并引起异常霍尔效应。在低温极限（T<5 K），反常霍尔电导率对散射率不敏感，表明费米面电子的Berry曲率控制了反常霍尔效应。我们的观测描述了一个多体相互作用的详细图片，触发异常霍尔效应在非磁性系统。
2022-12-27 cond-mat.mes-hall
Nonuniversality of the intrinsic inverse spin-Hall effect in diffusive systems
研究了在Rashba和立方Dresselhaus自旋轨道相互作用下，二维电子气中自旋电流诱导的电流。我们发现，与这些电流相关的因素并不普遍，而是取决于自旋电流的起源。在两种情况下发现了显著的区别：由非均匀自旋密度的扩散产生的自旋流和纯均匀自旋流。我们发现，在前一种情况下，ISHE电流是有限的，而在后一种情况下，它变成零，如果自旋轨道耦合Rashba相互作用。
2012-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Quantifying inhomogeneous magnetic fields at the micron scale using Graphene Hall-Effect sensors
本文数值研究石墨烯霍尔传感器对上方偶极子非均匀磁场的响应，表明弹道器件在近距纳米磁强测量中具有更高校正精度和取向选择性，并通过微磁模拟验证其磁滞回线测量优势。
2024-10-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Anomalous Hall Effect in ZrTe5
ZrTe $_5$作为一种潜在的Dirac/Weyl半金属材料最近引起了人们的兴趣。在这里，我们报告的结果进行了实验，通过在原位三维双轴旋转提取完整的$4π$固体角依赖性的运输性能。一个明确的异常霍尔效应（AHE）检测到的每个样品，没有观察到在系统中的转矩磁强计的实验灵敏度的磁有序。有趣的是，当磁场在平面内旋转时，AHE取大的值，其中值在$\sim 60$ K以上消失，其中负纵向磁阻（LMR）也消失。这表明它们的起源有密切的关系，我们将其归因于Weyl节点产生的Berry曲率。
2017-09-20 cond-mat.mes-hall
Extrinsic Orbital Hall Effect: Orbital Skew Scattering and Crossover Between Diffusive and Intrinsic Orbital Transport
本文在带隙二维狄拉克材料中建立非微扰轨道输运理论，揭示轨道斜散射机制主导扩散型轨道霍尔效应，并阐明内禀与外禀OHE随费米能和杂质密度发生平滑转变。
2025-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
The response function of a Hall magnetosensor
图案化的二维电子气（2DEG）系统到微米霍尔条可以用作霍尔磁传感器，以提供详细的信息的磁场分布。以这种方式，弹道霍尔探头已经被研究和成功地使用。这里，霍尔传感器的响应函数是在扩散状态下确定的，这使得该器件可以用作用于确定不均匀磁场分布的磁传感器。此外，霍尔条的几何形状对该响应函数的影响，如在探针的圆角和不对称性，也被调查，似乎是不可忽略的。
2001-12-17 cond-mat.mes-hall
Hall plateaus at magic angles in bismuth beyond the quantum limit
我们提出了一个研究的电阻率张量的角度依赖性高达35 T元素铋补充扭矩磁力测量在类似的配置。对于至少两个特定的磁场方向偏离三角轴几度，霍尔电阻率被发现在有限场窗口中的实验分辨率内变得与场无关，所述有限场窗口对应于大约是量子振荡频率的三倍的场。当磁场偏离这些魔角时，霍尔平台迅速消失。我们确定了这些特定方向的两个不同的特殊性，这可能会在霍尔高原的出现中发挥作用。
2009-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Nanoscale magnetic field sensing with spin-Hall nano-oscillator devices
在这项工作中，我们开发了一种基于自旋霍尔纳米振荡器（SHNO）器件的纳米级磁场传感器。我们制作基于收缩的SHNO设备使用Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ /Au $_{0.25}$ Pt $_{0.75}$双层膜，并使用它们来展示在样品平面中的400 Oe的偏置场下的千赫兹尺度频率的准直流传感。磁场感测基于SHNO振荡频率对外部磁场的线性依赖性。传感器的检测率低至0.21 $μ$ T/ $\sqrt{\mbox{Hz}}$在100 Hz，与0.32 $μ$ m $^2$的有效传感区域，使SHNO设备适合于扫描探针纳米级磁力测定。
2023-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipole excitation of collective modes in viscous two-dimensional electron systems
我们描述了一个垂直的赫兹电偶极子源辐射在一个无限大的，平移不变的二维电子系统的时谐电磁场的结构。我们的电子流模型考虑到剪切和霍尔粘度的影响，以及外部静态磁场垂直于表。我们确定两种波模式，即表面等离子体激元和扩散模式。在存在外部静态磁场的情况下，扩散模式结合了常规扩散和霍尔扩散的特征，并且可以表现出负群速度。在我们的分析中，我们精确地解决了一个边值问题的时谐麦克斯韦方程组耦合线性流体动力学方程的平面，二维材料。通过数值计算片上电磁场的积分，我们发现等离子体的贡献占主导地位的偶极子源的中间场区域。相反，扩散模的振幅在近场区域达到最大值，并随着离源的距离而迅速衰减。我们证明了在静态磁场的存在下，当高振荡的等离子体激元被带隙并趋于消失时，扩散模式可以从等离子体激元中区分出来。
2020-08-02 cond-mat.mes-hall
Theory for electrical detection of the magnon Hall effect induced by dipolar interactions
我们推导了磁绝缘体中偶极相互作用对自旋扩散输运的反常霍尔贡献。磁振子，在这些系统中的角动量的载体，被证明有一个非零的Berry曲率，导致在一个可测量的霍尔效应。对于钇铁石榴石（YIG）薄膜，我们计算了反常和磁振子自旋电导率。我们表明，对于一个磁场垂直于薄膜的反常霍尔电导率是有限的。这导致非零霍尔信号，其可以使用在YIG薄膜的顶部上布置成霍尔条的坡莫合金条进行实验测量。我们表明，电检测和注入自旋是可能的，通过解决由此产生的扩散弛豫方程的霍尔酒吧。我们预测的实验测量的霍尔系数的温度和磁场强度的范围。最引人注目的是，我们表明，有一个符号的变化与增加的薄膜厚度的霍尔系数。
2021-04-22 cond-mat.mes-hall
Spin Hall magnetoresistance as a probe for surface magnetization in Pt/CoFe$_2$O$_4$ bilayers
研究了在CoFe $_2$ O $_4$（CFO）铁磁绝缘（FMI）薄膜上生长的Pt $\textit{in situ}$的自旋霍尔磁电阻（SMR）.仔细分析的角度依赖性和场依赖性的纵向磁阻表明，SMR包含的贡献，不遵循体磁化的CFO，但它是一个指纹的复杂的磁性在表面的CFO层，从而信号SMR作为映射表面磁化的工具。一个系统的研究SMR为不同的温度和CFO厚度给我们的信息不可能获得任何标准的磁力测量技术。一方面，表面磁化的行为独立的CFO厚度，并不饱和高场，证明表面有自己的各向异性。另一方面，特征零场磁化步骤不存在于表面，而它们是相关的散装，强烈表明，反相边界是负责这种有趣的功能。此外，从普通的Pt的磁阻的贡献被识别，这是唯一可区分的，由于低电阻率的$\textit{in-situ}$生长的Pt。
2016-07-28 cond-mat.mes-hall
Spin Hall phenomenology of magnetic dynamics
研究了自旋轨道相互作用在涂有导电体的铁磁薄膜的磁电耦合动力学中的作用。虽然这项工作的主要推力是现象学的，几个流行的简单模型被认为是微观上的一些细节，包括Rashba和狄拉克二维电子气体耦合到磁绝缘体，以及扩散自旋霍尔系统。我们专注于长波长的磁动力学的经验，电流感应扭矩和产生虚拟电动势。我们的现象学提供了一个合适的框架，用于分析实验电流感应磁动力学和相互电荷泵，包括磁阻和吉尔伯特阻尼各向异性的影响，而不需要诉诸任何微观考虑或建模。最后，对自旋-轨道相互作用和磁织构的相互作用作了一些评论。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall
Crossover between Thermally Assisted and Pure Quantum Tunneling in Molecular Magnet Mn12-Acetate
采用微霍尔效应磁力测量法研究了高自旋（S=10）单轴分子磁体Mn12单晶中热辅助与纯量子隧穿之间的交叉。磁滞和弛豫实验已被用来调查的能级，确定作为磁场和温度的函数的磁化反转。这些实验表明，交叉发生在一个狭窄的（0.1 K）或广泛的（1 K）的温度间隔取决于横向于各向异性轴的字段的大小。
2001-01-02 cond-mat.mes-hall
Magnetic field Characterization of edge currents in quantum spin Hall insulators
本研究计算了量子自旋霍尔绝缘体边缘的磁场，探讨了金刚石NV中心作为局部探针表征边缘态的潜力，发现带隙和费米速度影响磁场强度及自旋积累的可检测范围。
2024-11-18 cond-mat.mes-hall
Superconducting proximity effect through graphene from zero field to the Quantum Hall regime
研究了长扩散结极限下低、高磁场下石墨烯的超导邻近效应。界面质量和样品相位相干性导致低温、零磁场和高掺杂下的零电阻状态。我们发现石墨烯\rq{}的电荷中性点附近的临界电流的一个惊人的抑制，我们归因于安德列夫对的镜面反射在界面上的电荷水坑。狄拉克能带结构特有的这种反射，至今仍是难以捉摸的。在高磁场下，使用具有高临界场的超导电极使得能够研究量子霍尔机制中的邻近效应。虽然在我们的两线配置中不能直接检测到超电流，但可以看到干涉效应，这可能归因于库珀对注入边缘状态。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall
Exciton Spin Hall Effect In Arc-Shaped Strained WSe$_2$
本文提出利用弧形应变WSe₂中的谷间激子动力学，在无外电场条件下实现激子自旋霍尔效应，并证明其诱导的毫特斯拉级磁场可通过磁光或超导量子干涉技术检测。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unidirectional magneto-transport of linearly dispersing topological edge states
量子自旋霍尔边缘被设想为下一代晶体管，但它们仅在短距离内表现出无耗散传输。在这里，我们表明，在一个扩散的样品中，与奇数自旋的电荷水坑导致背散射，一个磁场急剧增加的平均自由程，并驱动系统进入弹道制度的Landauer-Buttiker电导。一个强大的非线性非互易电流出现在扩散制度与相反的符号上的每一个边缘，并消失在弹道极限。我们讨论其检测在国家的最先进的实验。
2021-08-11 cond-mat.mes-hall
Ferrimagnet GdFeCo characterization for spin-orbitronics: large field-like and damping-like torques
自旋电子学在寻找新材料和降低信息技术能耗方面显示出可喜的成果。在这些材料中，亚铁磁体是特别感兴趣的，因为它们可以产生大的自旋电流，触发相邻层的磁化动力学，甚至它们自己的磁化。在这里，我们提出了一个研究的GdFeCo/Cu/NiFe三层的FeCo亚晶格磁化在室温下占主导地位的GdFeCo的自旋电流的产生。磁性能，如饱和磁化强度推导出从磁强计测量，而阻尼常数估计从自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）。我们表明，整体阻尼（DL）和类场（FL）的有效领域，以及相关的自旋霍尔角可以可靠地通过执行ST-FMR的依赖性，通过增加直流电流。自旋霍尔效应（SHE）和自旋反常霍尔效应（SAHE）对称性的自旋霍尔角之和为：$θ_{DL}^{SAHE} + θ_{DL}^{SHE}=-0.15 \pm 0.05$和$θ_{FL}^{SAHE} + θ_{FL}^{SHE}=0.026 \pm 0.005$。从ST-FMR信号的对称性，我们发现$θ_{DL}^{SHE}$是正的，并且由负的$θ_{DL}^{SAHE}$支配。本研究为在高效亚铁磁系统中调节自旋转换的不同对称性铺平了道路。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall
Manifestation of extrinsic spin Hall effect in superconducting structures: Non-dissipative magnetoelectric effects
我们提出了一个全面的准经典方法来研究超导扩散混合结构的输运性质存在的外部自旋轨道耦合。我们推导出一个广义Usadel方程和边界条件，在正常状态下减少到漂移扩散理论的自旋霍尔效应在反转对称材料。这些方程预测了非耗散的自旋电流效应，即由自旋分裂场产生的超电流，以及它的逆--由超电流产生的磁矩。这些效应可以看作是超导态中自旋霍尔效应、反常霍尔效应及其逆效应的对应物。我们的理论为在磁电子学中使用超导结构提供了许多可能性。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin Swapping Transport and Torques in Ultrathin Magnetic Bilayers
从理论上研究了由铁磁体和正常金属组成的无序双磁性双层膜中的平面自旋输运（通常用于自旋泵浦、自旋Seebeck和自旋轨道矩实验）。采用紧束缚模型，将非本征自旋霍尔效应、自旋交换和自旋弛豫放在同等的基础上处理，我们发现自旋轨道耦合输运的性质显著地依赖于层厚$d$和平均自由程$λ$之间的比值.当自旋霍尔效应在扩散极限（$d\ggλ$）中占主导地位时，自旋交换在努森区域（$d\lesssimλ$）中占主导地位。一个值得注意的结果是，施加在铁磁体上的自旋-轨道力矩的对称性在这两个区域中是完全不同的。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall
Effect of inter-layer spin diffusion on skyrmion motion in magnetic multilayers
众所周知，由于自旋-霍尔效应，可以使用自旋-轨道力矩来驱动Skyrmions。在这里，我们显示了额外的贡献，在多层堆栈中产生的垂直自旋电流由于层间扩散的自旋积累在skyrmion。这种额外的界面自旋力矩在形式上类似于面内自旋转移力矩，但在超薄膜中显著增强，并且作用方向与电子流相反。这种扩散的自旋扭矩和自旋轨道扭矩的组合结果在skyrmion运动，这有助于解释观察到的小skyrmion霍尔角，即使与中等的磁化阻尼值。进一步研究了材料缺陷对阈值电流和Skyrmion霍尔角的影响。地形表面粗糙度，小到一个单一的单层变化，被证明是一个重要的影响因素，在超薄膜，从而与实验观察结果吻合良好。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Visualization of superparamagnetic dynamics in magnetic topological insulators
量子化霍尔电导是时间反演对称性破缺的二维电子系统的普遍特征。最近在磁性拓扑绝缘体中发现的量子反常霍尔态中，时间反演对称性被认为是被长程铁磁有序打破的，即使在零外部磁场下也观察到量子化电阻。在这里，我们使用扫描nanoSQUID磁成像，以提供一个直接的可视化的动态的量子相变之间的两个异常霍尔平台的Cr掺杂（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$薄膜。与基于宏观磁学的天真预期相反，我们的测量揭示了由弱相互作用的磁畴形成的具有几十纳米特征尺寸的超顺磁性状态。磁相变通过这些局部矩的随机反转发生，这驱动电子霍尔平台转变。令人惊讶的是，我们发现电子系统可以反过来驱动磁系统的动力学，揭示了两个耦合的量子相变之间的微妙的相互作用。
2015-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall transistor with electrical spin injection
基于电子自旋的可行半导体晶体管和信息处理设备的实现推动了对三个关键要素的深入基础研究：半导体沟道中自旋的注入、检测和操纵。利用逆自旋霍尔效应（iSHE）探测二维GaAs中光学注入的自旋，并通过栅压依赖的内部自旋轨道场来控制自旋，最近已经实现了自旋晶体管逻辑器件的实验验证。这里提出的工作的目的是在一个设备中展示与电自旋注入和操纵相结合的iSHE检测。我们使用一个3D GaAs通道，在以前的工作中已经证明了从Fe肖特基接触有效的电自旋注入。为了在实验上将强的普通霍尔效应信号与半导体沟道中的iSHE分离，我们开发了外延超薄Fe/GaAs接触，允许在施加的面内磁场中进行Hanle自旋进动测量。电注入和检测相结合，在我们的晶体管结构与电操纵的自旋分布和自旋电流，不像以前利用的电操纵的自旋轨道场或弹道自旋渡越时间，是非常适合于扩散的3D GaAs自旋通道。测量信号的幅度和外部场的依赖性进行定量分析，使用同步自旋检测的非本地自旋阀效应和建模通过求解漂移扩散和霍尔交叉响应方程的参数的研究的微结构。
2012-02-04 cond-mat.mes-hall
Anomalous and topological Hall effects in epitaxial thin films of the noncollinear antiferromagnet Mn$_{3}$Sn
具有D 0 $_{19}$（空间群= 194，P6 $_{3}$ /mmc）六方结构的非共线反铁磁体在拓扑自旋电子学中具有潜在的应用前景，因而受到广泛关注。在这里，我们报告这样的材料，Mn $_{3}$ Sn的连续外延薄膜的沉积，并使用X-射线衍射和透射电子显微镜的组合表征其晶体结构。获得了具有（0001）c轴取向和（40 $\bar{4}$ 3）织构的Mn $_{3}$ Sn薄膜。在后一种情况下，薄膜表现出一个小的未补偿的Mn矩在基面，通过磁力和X-射线磁性圆二色性实验量化。这不能解释在这些薄膜中同时观察到的大的反常霍尔效应，即使在室温下，幅度$σ_{\mathrm{xy}}$（$μ_{0}H$ = 0 T）= 21 $\mathrmΩ^{-1}\mathrm{cm}^{-1}$和矫顽场$μ_{0}H_{\mathrm{C}}$ = 1.3 T。我们把这种反常霍尔效应的起源归因于Mn $_{3}$ Sn的反三角形自旋结构所产生的动量空间Berry曲率。当冷却通过过渡到玻璃铁磁状态在50 K左右，霍尔电阻率的峰值接近矫顽场表示的拓扑霍尔效应贡献的发病，由于出现的标量自旋手性产生一个真实的空间贝里相。我们证明，这种拓扑霍尔效应的极性，因此，手征性质的非共面磁结构驱动它，可以使用不同的场冷却条件进行控制。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging the diffusive-to-ballistic crossover of magnetotransport in graphene
利用扫描隧道电位测量成像石墨烯中磁输运行为，揭示随磁场增强载流子从扩散到弹道输运的转变，并阐明高场下电位急剧变化源于载流子螺旋图运动导致的霍尔场局域增强。
2024-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent nucleation and annihilation of individual magnetic vortices
我们用微霍尔和弯曲电阻磁强计研究了单个亚微米坡莫合金盘的磁化反转温度依赖性。成核场在低温和高温下分别具有正斜率和负斜率的非单调依赖性，而湮灭场随着温度的升高而单调减小，但在低温和高温下具有明显不同的斜率。我们的分析表明，在低温下的涡旋成核和湮灭的收益通过热激活的能量障碍，而在高温下，它们是由温度依赖性的饱和磁化强度。
2009-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
