Antiferromagnetic domain wall motion driven by polarized spin waves
磁畴壁的控制对于基于磁性的存储器和逻辑应用是必不可少的。自旋波作为磁序的基元激发，可以像传导电流一样移动磁畴壁。铁磁自旋波只能是右旋圆极化的。相反，反铁磁自旋波具有完整的极化自由度，包括左圆极化和右圆极化，以及所有可能的线性或椭圆极化。在这里，我们表明，由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，自旋波驱动的反铁磁体畴壁运动强烈依赖于注入的自旋波的线性偏振方向。通过简单地调节自旋波的偏振方向来控制畴壁运动，为基于畴壁的信息处理器件提供了新的设计原理。
2017-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition between canted antiferromagnetic and spin-polarized ferromagnetic quantum Hall states in graphene on a ferrimagnetic insulator
在石墨烯的量子霍尔机制中，在零朗道能级处的反铁磁态和自旋极化铁磁态竞争，导致取决于所施加的磁场的方向和大小的倾斜反铁磁态。在这里，我们调查这种过渡在2.7 K的石墨烯霍尔棒，接近耦合到亚铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$。从非局域输运测量，我们证明了在石墨烯中的诱导磁交换场，这降低了所需的磁场调制的磁性状态在石墨烯。这些结果表明，石墨烯中的磁邻近效应是二维材料开发的重要组成部分，其中期望物质的有序状态可以用相对小的施加磁场（> 6 T）来调节。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized imaging of the antiferromagnetic structure and field-tunable bound states in kagome magnet FeSn
戈薇金属是一个令人兴奋的游乐场，探索拓扑学，电子相关性和磁性交叉的新现象。特别是FeSn基可果美磁体家族因其简单的层状晶体结构和可调拓扑电子能带结构而吸引了大量的关注。尽管在理解它们的体性质方面取得了重大进展，但在许多这些系统中，表面电子和磁性结构尚未得到充分探索。在这项工作中，我们专注于一个原型kagome金属FeSn。使用自旋平均和自旋极化扫描隧道显微镜的组合，我们提供了第一个原子尺度的可视化的层状反铁磁结构在FeSn的表面。与铁磁体Fe3Sn2的场可调电子结构相比，FeSn的电子态密度对外加磁场的影响很强.有趣的是，尽管场不敏感的电子能带结构，FeSn表现出绑定状态绑定到特定的杂质与大的有效力矩，强烈耦合到磁场。我们的实验提供了必要的FeSn的理论建模微观的见解，并作为一般的拓扑磁体的自旋极化测量的弹簧板。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall induced spin-polarized flat bands in antiferromagnetic topological insulators
费米子系统中的平带是一种有效质量发散、群速度接近于零的无色散单粒子态。这些平坦的能带有望支持基态的奇异性质，这可能对广泛的有希望的物理现象很重要。对于许多应用来说，在狄拉克材料中具有这样的态是非常理想的，但到目前为止，它们只在非磁性狄拉克系统中被报道。在这项工作中，我们提出了一个实现的拓扑保护的自旋极化平面带的磁畴壁产生的平面磁性拓扑绝缘体。利用第一性原理材料设计，我们提出了一个家庭的本征反铁磁拓扑绝缘体具有面内亚晶格磁化和高Néel温度。这样的系统可以以自然的方式容纳畴壁。对于这些材料，我们证明了在费米能级附近的自旋极化平坦带的存在，并讨论了它们的性质和潜在的应用。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Subtle competition between ferromagnetic and antiferromagnetic order in a Mn(II) - free radical ferrimagnetic chain
Mn（II）-硝酰基氮氧自由基链（Mn（hfac）2（R）-3MLNN）的宏观磁性表征证明了其在低于3 K时从亚铁磁链的一维行为向铁磁长程序的三维行为的转变。在转变温度附近的单晶上进行的中子衍射实验得出了不同的结论：低于3 K时检测到的磁性布拉格反射对应于倾斜的反铁磁体，其中磁矩主要沿链轴取向。令人惊讶的是，在这一系列磁体中的其他化合物的上下文中，链间耦合是反铁磁的。这种状态被证明是非常脆弱的，因为铁磁链间的安排是在弱磁场恢复。这种奇特的行为可以用偶极相互作用（被证明是3 K以下反铁磁长程序的原因）和交换相互作用之间的竞争来解释，这些相互作用之间的平衡是由强链内自旋相关驱动的。更一般地说，这项研究强调了需要，在这种分子化合物，超越宏观磁化测量。
2006-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-polarized current effect on antiferromagnet magnetization in a ferromagnet - antiferromagnet nanojunction: Theory and simulation
研究了自旋极化电流效应对铁磁-反铁磁纳米结中反铁磁体静态和动态磁化强度的影响。将宏观自旋近似推广到反铁磁体。倾斜的反铁磁结构和由此产生的磁矩是由外部磁场引起的。计算了谐振频率和阻尼，以及对应于不稳定性出现的阈值电流密度。示出了在太赫兹范围内产生低阻尼磁化振荡的可能性。讨论了涨落对倾斜反铁磁组态的影响。对自旋极化电流作用下纳米结中反铁磁层的磁化动力学进行了数值模拟。在不稳定范围外，模拟结果与线性近似的解析计算结果完全吻合。在不稳定范围内，纵向和横向磁化分量发生无阻尼振荡。
2011-12-11 cond-mat.mtrl-sci
On the Theory of Stress-Magnetic Field Phase Diagram of the Finite Size Multiferroics: Competition between Ferro- and Antiferromagnetic Domains
多重铁性材料是同时表现出两种有序性的系统，其宏观性质可以通过不同性质的外场来控制。我们分析了具有反铁（AFM）和铁磁（FM）有序的多铁性材料在外磁场和应力场作用下的行为。这两种场的组合使得有可能实现具有不同畴结构的宏观态。以这种方式获得的双畴状态显示出宏观应变与磁场的线性关系，这对于AFM是不寻常的。施加到样品的小但非零的应力也可以导致磁化相对于磁场依赖性的偏置。
2011-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic and Electric Polarized States in Two-Dimensional Janus Semiconductor Fe2Cl3I3
具有镜面非对称性的二维Janus半导体材料具有自旋-轨道耦合（SOC）大、压电极化正常等特性，具有广泛的应用前景。受最近制备的二维铁磁（FM）半导体CrI 3的启发，通过密度泛函理论计算得到了具有正常亚晶格磁化强度（m//z）的二维（x-y平面）反铁磁（AFM）Janus半导体Fe 2Cl 3 I3.通过施加拉伸应变，四种磁性状态依次出现：具有亚晶格m//z的AFM，具有亚晶格m//xy的AFM，具有m//xy的FM，以及具有m//z的FM。这种由应变驱动的新的磁相图可以很好地理解自旋-自旋相互作用，包括第三近邻跳跃与单离子各向异性，其中I原子的SOC被发现起着至关重要的作用。此外，由于反转对称性破缺，Fe_2Cl_3 I_3的电极化的强度随应变而保持不变。我们的结果预测了稀有Janus材料Fe 2Cl 3 I3作为具有自旋和电荷极化的二维半导体的例子，并揭示了高度敏感的应变控制的磁性状态和磁化方向，这突出了二维磁性Janus半导体作为一个新的平台，设计自旋电子材料。
2020-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Observation of spin-splitter torque in collinear antiferromagnetic RuO$_2$
理论上预测了自旋分裂效应通过反铁磁体中的自旋分裂带产生具有$\mathit{x}$ -和$\mathit{z}$ -自旋极化的非常规自旋电流。所产生的转矩，即自旋分裂器转矩，对于在没有用于诸如MRAM的自旋电子器件的外部磁场的情况下操纵相邻磁性层中的磁化是有效的。本文研究了具有（100）、（101）和（001）晶面的共线反铁磁RuO $_2$中转矩的产生。接下来，我们发现所有的$\mathit{x}$ -、$\mathit{y}$ -和$\mathit{z}$ -极化自旋电流取决于RuO $_2$中的Néel矢量方向（101）。对于RuO $_2$（100）和（001），仅存在$\mathit{y}$极化的自旋电流，这与Néel矢量无关。利用$\mathit{z}$极化自旋电流，我们证明了室温下垂直磁化铁磁体的无场开关。从RuO $_2$产生的自旋分裂扭矩被证实是有用的开关现象，并铺平了道路，为进一步了解的详细机制的自旋分裂效应和发展反铁磁自旋轨道电子学。
2021-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast control of spin order by linearly polarized light in noncollinear antiferromagnetic metals
Charles University（查理大学）；Institute of Physics ASCR（捷克科学院物理研究所）；Czech Technical University（捷克理工大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；LoMaRe Technologies Ltd.（洛马雷科技有限公司）；LoMaRe Chip Technology Changzhou Co., Ltd.（洛马雷芯片技术常州有限公司）；Imperial College London（帝国理工学院）
通过线极化光实现非共线反铁磁金属中自旋序的超快控制，揭示了光诱导自旋螺旋态的形成机制。
2026-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Breathing distortions in the metallic, antiferromagnetic phase of LaNiO$_3$
我用密度泛函理论研究了LaNiO $_3$的结构和磁不稳定性。从非自旋极化的结构弛豫中，我发现几个具有不同格雷泽倾斜的结构在能量上很接近。在我的计算中，与$R\overline{3}c$结构相比，$Pnma$结构略微有利，这表明存在有限温度结构波动，并且可能接近结构量子临界点。在自旋极化弛豫中，两种结构都表现出$\uparrow\!\!0\!\!\downarrow\!\!0$反铁磁有序，并具有八面体呼吸畸变的岩盐排列。由于呼吸扭曲的能量增益大于由于反铁磁有序。这些相是具有小的三维费米口袋的半金属，这与最近通过Li \textit{et al.}在LaNiO $_3$单晶中观察到的反铁磁性和金属性共存基本一致[arXiv：1705.02589]。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Generation of out-of-plane polarized spin current by spin swapping
该研究利用温度依赖的自旋转矩铁磁共振揭示 Mn3Sn/坡莫合金体系中面内极化自旋电流源于手性反铁磁序，而面外极化自旋电流来自界面自旋交换效应。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Polarized Current on the Magnetic State of Antiferromagnet
我们提供了证据的自旋极化电流的影响纳米反铁磁体纳入自旋阀结构。电流引起的效应的签名包括双极步骤的微分电阻，电流引起的变化与这些步骤相关的交换偏置，并从自旋阀的热激活开关预期的统计偏差。我们解释了我们的观察相结合的自旋扭矩施加在界面上的反铁磁矩，和电子磁振子散射反铁磁体。
2007-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature two-dimensional antiferromagnetic Weyl semimetal CrO with giant spin-splitting and spin-momentum locked transport
本文预测二维反铁磁 Weyl 半金属 CrO 具有巨大自旋劈裂、自旋-动量锁定输运和高 Néel 温度，并可通过应变调控 Weyl 点实现四类自旋电子态。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles description of van der Waals-bonded spin-polarized systems using vdW-DF$+U$ method---application to solid oxygen at low pressure
O $_2$的分子固相，特别是其基态反铁磁绝缘相的描述，是众所周知的，在传统的本地和半本地密度泛函近似中使用的密度泛函理论的Kohn-Sham形式主义是相当不令人满意的。最近发展的范德瓦尔斯泛函，考虑到非局部相关性也表现出低于标准的性能在这方面。困难在于分子晶体中反铁磁和铁磁分子对之间的范德华相互作用和交换耦合之间的微妙平衡。在这里，我们报告说，DFT $+U$的方法结合使用的vdW-DF功能在这方面表现得令人惊讶的好，并讨论这种行为背后的推理。我们也应用这种方法来研究最近报道的磁场诱导的固体O $_2$的$θ$相。
2017-12-15 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
Antiferromagnetic Skyrmion: Stability, Creation and Manipulation
磁Skyrmion是铁磁体中的类粒子拓扑激发，其拓扑数为$Q=\pm 1$，由于其拓扑结构产生的马格努斯力效应，表现出Skyrmion霍尔效应（SkHE）。在这里，我们提出了对应的反铁磁（AFM）系统中的磁性skyrmion，即AFM skyrmion，这是拓扑保护，但没有显示SkHE。基于微磁晶格模拟，已经描述了两种用于创建AFM skyrmion的方法：（i）通过将垂直自旋极化电流注入具有AFM基态的纳米盘;（ii）通过转换纳米线结中的AFM畴壁对。结果表明，原子力显微镜skyrmion，驱动的自旋极化电流，可以直线运动的长距离，受益于没有SkHE。我们的研究结果将为基于AFM材料的新型自旋电子器件的设计提供新的思路。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fully Spin-Polarized Current in Gated Bilayer Silicene
通过密度泛函理论计算，我们预测了双层硅烯在一定层间距下的基态可以是反铁磁的。在小的电子或空穴掺杂下，其在所施加的面外电场下变成半金属，这可以用于产生完全自旋极化的场效应驱动电流，即使在没有外部磁场、铁磁衬底、掺杂的磁性离子或自旋轨道耦合的情况下。我们的发现为克服自旋电子学的主要挑战指出了一条新的途径。
2018-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Nonrelativistic spin-splitting multiferroic antiferromagnet and compensated ferrimagnet with zero net magnetization
本文提出并验证了利用铁电极化电控零净磁矩自旋劈裂反铁磁体与补偿亚铁磁体自旋极化的设计原则，为磁电自旋电子器件发展开辟新路径。
2025-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous spin-lattice coupling in a 2D antiferromagnetic semiconductor revealed by surface acoustic Rayleigh waves
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California NanoSystems Institute, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所）；Auburn University（奥本大学）
研究揭示二维反铁磁半导体中异常自旋-晶格耦合，通过表面声波探测其磁序诱导的弹性常数重整化。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci
All-magnonic Stern-Gerlach effect in antiferromagnets
Stern-Gerlach（SG）效应是众所周知的，因为磁场梯度使携带磁矩的原子束分裂，导致电子自旋的概念。反铁磁体可以容纳两个自旋极化方向相反的磁振子模，这与电子的自旋性质相当。本文提出了反铁磁子系统中存在全磁子SG效应，即线偏振的自旋波束被直的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）界面偏转成两个沿两个离散方向传播的相反偏振的自旋波束.此外，我们观察到反铁磁自旋波的双聚焦弯曲的界面，这也可以空间分离的热磁振子与相反的极化。我们的研究结果为理解反铁磁振子自旋的丰富现象提供了一个独特的视角，并将有助于反铁磁自旋电子器件的极化相关应用。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twist-induced spin splitting and spin-Hall-like effect in antiferromagnetic bilayers
本研究通过扭转范德华磁性半导体CrSBr单层，在无晶格共格性与强自旋轨道耦合的条件下实现强自旋极化能带与类自旋霍尔效应，并筛选出231种候选二维磁性材料。
2024-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Bidirectional spin-wave-driven domain wall motion in antiferromagnetically coupled ferrimagnets
我们从理论和数值上研究了圆极化自旋波诱导的亚铁磁畴壁动力学。我们发现畴壁运动的方向既取决于自旋波的圆极化，也取决于亚铁磁体净自旋密度的符号。在角动量补偿点以下，左（右）圆极化自旋波将畴壁推向（远离）自旋波源。另一方面，在角动量补偿点以上，畴壁运动的方向相反。这种双向运动起源于自旋波引起的磁振子扭矩的符号取决于圆极化和畴壁对磁振子扭矩的后续响应由净自旋密度决定的事实。我们的发现提供了一种利用自旋波作为双向畴壁运动的通用驱动力的方法。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic coupling across silicon regulated by tunneling currents
我们报告的增强反铁磁耦合外延Fe/Si/Fe结构的电压驱动的自旋极化隧穿电流。使用弹道电子磁显微镜，我们建立了热电子集电极电流反映磁化取向和磁电流超过200%，在室温下。对应于平行排列的磁化的集电极电流的饱和磁场随着隧穿电流而上升，从而证明了反平行排列的稳定性和增加的反铁磁耦合。我们将反铁磁耦合的增强与隧穿电子介导的局域动态自旋力矩联系起来
2011-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic opto-spintronics: Part of a collection of reviews on antiferromagnetic spintronics
控制和检测铁磁体中的自旋序是当今技术中允许存储和读取磁信息的主要原理。另一方面，反铁磁体的大类很少被利用，尽管它对自旋电子学应用非常有吸引力。例如，没有净磁化和杂散磁场消除了相邻器件之间的串扰，并且没有主要宏观磁化使得反铁磁体中的自旋操纵固有地比铁磁体中的自旋操纵更快。然而，控制反铁磁体中的自旋需要非常高的磁场，并且反铁磁有序不能用常规的磁力测量法检测。在这里，我们提供了一个概述和说明性的例子，如何电磁辐射可以用于探测和修改反铁磁体的磁序。反铁磁体的自旋泵浦、太赫兹自旋激发的传播、多铁性材料中反铁磁和铁电序参量的反转等将是决定该领域未来的主要课题。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Picosecond creation of switchable optomagnets with giant photoinduced Kerr rotations in polar antiferromagnetic (Fe$_{1-x}$Zn$_{x}$)$_{2}$Mo$_{3}$O$_{8}$
具有长极化寿命和易于检测的信号的按需自旋取向是自旋电子学的最终目标。然而，在自旋极化的可控性和稳定性之间仍然存在权衡，等待重大突破。在这里，我们证明了可切换的光磁效应（Fe $_{1-x}$ Zn $_{x}$）$_{2}$ Mo $_{3}$ O $_{8}$，从中我们可以获得可调的磁化强度，从-40 $\%$到40 $\%$的饱和磁化强度，从零磁化强度在反铁磁状态下没有磁场。它可以通过利用圆偏振激光脉冲来激发极性反铁磁体中的自旋翻转跃迁，这些反铁磁体没有自旋倾斜，传统上在没有非常强的磁场的情况下难以控制。（Fe $_{1-x}$ Zn $_{x}$）$_{2}$ Mo $_{3}$ O $_{8}$中的自旋可控性源于其极性结构，该极性结构打破了晶体反转对称性，允许不同的原位$d$ - $d$跃迁用于选择性自旋翻转。通过化学掺杂，我们利用反铁磁态和亚铁磁态之间的相位竞争来增强和稳定光磁体效应，从而产生长寿命的光致克尔旋转。本研究在极性反铁磁体中创造了可切换的巨光磁效应，为反铁磁自旋电子学的功能勾画了一幅新的蓝图。
2021-09-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Switching on and off the spin polarization of the conduction band in antiferromagnetic bilayer transistors
本研究通过双栅 CrPS4 双层晶体管中的垂直电位移场调控对称性，实现导带自旋极化的开关及电子总磁化的完全静电控制。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Curvilinear manipulation of polarized spin wave
极化是自旋波的固有自由度，是自旋波相对于背景磁化的进动方向。引入对称性破缺机制是提高极化自旋波模间简并度的关键，也是构造极化磁振子器件的关键。在这里，我们表明，极化自旋波可以自然地利用在弯曲的反铁磁线通过调整其曲率和扭转。具体来说，我们研究的自旋波旋转器和自旋波干涉仪的基础上的磁性圆螺旋线的极化自旋波的演变，并将这些曲线效应的Berry相位沿线积累。
2021-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-Optical Generation of Antiferromagnetic Magnon Currents via the Magnon Circular Photogalvanic Effect
介绍了由受激喇曼散射引起的磁振子圆光电流效应。这为蜂窝状反铁磁绝缘体中圆偏振光产生定向磁振子电流提供了一条全光路。这种效应是光场对磁振子光电流产生的主要贡献。的磁振子电流的偏振和入射角的激光的控制证明。实验检测相当大的反自旋霍尔电压在铂接触提出。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Tunable Topological State in [111] Perovskite Materials with Antiferromagnetic Exchange Field
基于交错电势和反铁磁交换场的能带工程，在存在内禀自旋轨道耦合的情况下，蜂窝晶格上的电子可能同时具有非零的Chern数和自旋Chern数的拓扑态.通过第一性原理计算，我们证实了该方案可以通过材料改性来实现，在钙钛矿G型反铁磁绝缘体中，沿[111]方向生长，d电子在单个弯曲的蜂窝晶格上跳跃。这种材料对于自旋电子学应用是理想的，因为它提供了自旋极化的量子化边缘电流，对磁缺陷和磁缺陷都是鲁棒的，并且自旋极化可通过反转电场来调节。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological spin textures in an antiferromagnetic monolayer
University of Hamburg（汉堡大学）；University of Kiel（基尔大学）；Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尼克先进材料研究所）
本研究通过自旋极化扫描隧道显微镜在反铁磁单层中观察到拓扑自旋结构，并通过计算和模拟揭示其稳定机制及调控方法。
2026-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Superfluorescence as a cooperative amplifier of hidden anisotropy in a ferroelectric hybrid perovskite
Physikalisch-Chemisches Institut, Universität Heidelberg（海德堡大学物理化学研究所）；Institute for Molecular Systems Engineering and Advanced Materials, Universität Heidelberg（海德堡大学分子系统工程与先进材料研究所）
本研究证明多晶铁电二维钙钛矿薄膜的超荧光可实现高达86%的线性偏振度，无需外部偏置，通过协同增益机制将微弱局部各向异性放大为宏观有序，为探测隐藏对称性和偏振量子光源提供新框架。
2026-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin configuration in a frustrated ferromagnetic/antiferromagnetic thin film system
我们利用自旋极化扫描隧道显微镜/光谱和从头算参数化的实空间紧束缚计算方法研究了Fe（001）表面单原子台阶周围生长的反铁磁Mn薄膜的磁性结构。Mn在Fe（001）上生长时呈现层状反铁磁结构。在Mn膜覆盖Fe台阶的区域中，表面层的磁化在台阶上反转。在这些缺陷周围，反铁磁序发生了挫折。由于在中央Mn层的磁耦合减弱，挫折的量小于在Cr和由步骤引起的壁的宽度不随厚度变化，至少对于覆盖率高达7个单层。
2007-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Chaotic spin precession in antiferromagnetic domain walls
相对于反铁磁织构平移的大量研究，反铁磁织构中的自旋旋进由于缺乏有效的驱动方法而很少受到关注。然而，在这项工作中，我们表明，在一个交替的自旋极化电流与自旋沿AFM各向异性轴，自旋进动可以激发在AFM DW。特别地，在中等界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）下，混沌自旋进动发生，这有助于DW进动动力学方程中的非线性项。当电流密度大于某一临界值时，系统会出现由危机引起的间歇混沌。这项工作不仅为揭示AFM织构中丰富的自旋进动行为铺平了道路，而且为基于新物理原理开发超快自旋电子器件提供了指导。
2022-07-06 cond-mat.mtrl-sci
PT-symmetry enabled spin circular photogalvanic effect in antiferromagnetic insulators
从超快自旋电子学的观点来看，反铁磁体中的短时间尺度自旋动力学是一个很有吸引力的特性。然而，在室温下产生高度极化的自旋电流仍然是反铁磁体的一个基本挑战。提出了一种自旋圆光电流效应（spin-circular photocalvanic effect，spin-CPGE），即圆偏振光在室温下通过“类注入电流”机制在宇称时间（parity-time，PT）对称反铁磁（antiferromagnetic，AFM）绝缘体中产生自旋电流而不产生净电荷电流.我们证明了这种效果的第一性原理模拟双层CrI 3和室温AFM赤铁矿。我们的计算表明，自旋CPGE是显着的，并且自旋光电流的大小与铁电材料中广泛观察到的电荷光电流相当。有趣的是，这种自旋光电流对自旋轨道相互作用不敏感，而自旋轨道相互作用被认为是产生自旋电流的基本机制。鉴于光-物质相互作用的快速响应，大的能量尺度，以及对自旋-轨道相互作用的不敏感性，我们的工作有望在广泛的PT对称AFM材料中实现快速动态和温度鲁棒的纯自旋电流，包括弱相对论磁性绝缘体和拓扑轴子绝缘体。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Macroscopic polarization in the nominally ergodic relaxor state of lead magnesium niobate
研究了纯Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3（PMN）晶体和陶瓷的宏观极性及其对外加电场和温度的动态响应。动态热释电测量提供了持久的宏观极性的样品的证据。低于和高于极化样品的Burns温度的退火实验将这种极性与极性纳米实体及其动力学的存在相关联。宏观极化反转所需的直流电场强度与动态非线性介电常数达到最大值时的交流场的幅度相似。因此，上述最大值与极性纳米实体的重新取向有关。结果质疑存在一个遍历状态的PMN低于伯恩斯温度。
2020-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Direct measurement of antiferromagnetic domain fluctuations
近100年前，首次对铁磁体由于磁畴运动而产生的磁噪声进行了测量，并为许多科学和技术提供了基础。反铁磁体不携带净外部磁偶极矩，但具有在宏观距离上延伸的电子自旋的周期性排列，也应该显示磁噪声，但这必须在原子间间距的空间波长处采样，而不是铁磁体的宏观尺度特征。在这里，我们提出了第一个直接测量的纳米尺度的自旋（电荷）密度波超结构与元素铬的反铁磁性的波动。所使用的技术是X射线光子相关光谱学，其中相干X射线衍射产生散斑图案，其用作特定磁畴配置的“指纹”。图案的时间演变对应于畴壁在微米距离上的前进和后退。虽然畴壁运动在100 K以上的温度下是热激活的，但在较低的温度下并非如此，并且在冷却到40 K以下时确实具有在有限值处饱和的速率-与量子涨落一致。我们的工作是重要的，因为它提供了一个重要的新的测量工具，反铁磁畴工程，以及揭示了一个基本的新事实，自旋动力学在最简单的反铁磁体。
2007-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Current-driven magnetic resistance in van der Waals spin-filter antiferromagnetic tunnel junctions with MnBi$_2$Te$_4$
本研究基于非平衡格林函数方法理论研究含MnBi$_2$Te$_4$的范德华反铁磁隧道结，发现可通过偏压、器件长度及氮化硼层调控TMR，最高达3690%，为超薄自旋电子器件应用提供潜在可能。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized electronic structure of the core-shell ZnO/ZnO:Mn nanowires probed by x-ray absorption and emission spectroscopy
结合X射线能谱分析方法和理论分析，揭示了纤锌矿ZnO纳米线阵列上沉积的Zn_（0.9）Mn_（0.1）O壳层中顺磁和反铁磁相的共存。壳是结晶的，具有朝向ZnO生长轴的取向，如通过X射线线性二色性所证明的。EXAFS分析证实，超过90%的Mn原子取代了壳层中的Zn，而第二相的分数低于10%。由Mn Kβ X射线发射谱估算出Mn的自旋磁矩为4.3μB，与置换Mn_Zn的理论值接近。而L_2，3的X射线磁性圆二色性分析表明，样品具有顺磁性，由自旋和规则直接确定的饱和自旋磁矩值为1.95μB。采用原子多重态模拟的定量分析后，这种差异被解释为共存的顺磁相和Mn的局部反铁磁耦合磁矩。最后，自旋极化电子态密度探测的自旋分辨Mn K边XANES光谱，从而分析了能带结构计算。
2013-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Theory for shift current of bosons: Photogalvanic spin current in ferrimagnetic and antiferromagnetic insulators
我们从理论上研究了直流自旋电流的光学产生（即，自旋电流太阳能电池）在有序的反铁磁和亚铁磁绝缘体，最近的研究激发了激光驱动的自旋电流在非中心对称量子自旋链[H. Ishizuka和M. Sato，Phys. Rev. Lett. 122，197702（2019）]。利用磁振子的非线性响应理论，我们分析了线性极化电磁波（通常是太赫兹或千兆赫兹波）产生的直流自旋电流。考虑非中心对称的两个亚晶格磁体作为一个例子，我们发现一个有限的直流自旋电流电导率在$T=0$，其中没有热激发的磁振子存在，这是在相反的情况下的自旋电流，其中费米简并自旋子的光学跃迁起着至关重要的作用。我们发现，直流自旋电流电导率是不敏感的吉尔伯特阻尼，即，它可以被看作是由玻色子（magnon）携带的移位电流。我们的估计表明，$E\sim10^4-10^6$ V/cm的电场强度对于可观测的自旋电流是足够的。我们的理论指出，线极化的电磁波在非中心对称的磁性绝缘体中通常会产生直流自旋电流。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microscopic probe of magnetic polarons in antiferromagnetic Eu$_{5}$In$_{2}$Sb$_{6}$
巨磁电阻（CMR）出现在纠缠的自旋和电荷自由度的铁磁团簇的形式，也被称为捕获的磁极化子。因此，在反铁磁材料中很少观察到CMR。本文用电子自旋共振（ESR）方法研究了反铁磁Eu $_{5}$ In $_{2}$ Sb $_{6}$中磁极化子的形成.首先，我们观察到减少的Eu $^{2+}$ ESR线宽作为所施加的磁场的函数与反铁磁耦合的铁磁簇一致。此外，Eu $^{2+}$的线形在T' ~ 200 K以下发生明显变化，T' ~ 200 K的温度范围与CMR的开始相一致.这两种效应的结合提供了强有力的证据，证明磁极化子的尺寸在T'以下增长，并开始影响系统的宏观性质。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetization switching in polycrystalline Mn3Sn thin film induced by self-generated spin-polarized current
自旋的电操纵对于设计最先进的自旋电子器件是必不可少的，并且通常依赖于从第二重金属材料注入的自旋电流。手征反铁磁体产生自旋电流的事实启发我们利用自生自旋矩来探索手征自旋的磁化翻转。在这里，我们证明了非共线的反铁磁态在Mn 3Sn的电开关通过观察从传统的自旋-轨道扭矩的自生成的自旋扭矩的交叉时，在Ta/MgO/Mn 3Sn多晶薄膜中的MgO厚度的增加。通过改变MgO的厚度可以控制甚至阻止Ta层的自旋电流注入，但是即使在大的MgO厚度下也能维持开关。此外，当MgO厚度超过约3 nm时，开关极性反转，这不能通过由于来自Ta层的自旋电流注入而导致的自旋-轨道扭矩情形来解释。在MgO/Mn 3Sn和Ti/Mn 3Sn双层膜中也观察到明显的电流诱导开关，其中外部注入到Mn 3Sn的自旋霍尔电流可以忽略不计。由自旋极化电流引起的晶粒间自旋转移力矩解释了实验观察结果。我们的研究结果提供了一个替代的途径，而不诉诸于传统的双层结构的非共线反铁磁态的电操纵。
2022-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Planar Hall effect in antiferromagnetic MnTe thin films
我们发现，自旋轨道耦合（SOC）在α-MnTe的影响的输运行为，通过产生各向异性的价带分裂，导致在伽马附近的四个自旋极化口袋。一个最小的k-dot-p模型被构造来捕捉这种分裂的群论分析，紧束缚模型和从头计算。该模型描述了零场平面霍尔效应（PHE）的旋转对称性。的PHE百分比的上限示出从根本上确定的带的形状，并定量估计为约31%的第一原理。
2019-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vector Potential and Surface Magnetic Field in Magnetoelectric Antiferromagnetic Materials
本文提出了一个计算体周期系统平均矢势的一般公式，并给出了磁界面边界条件。对于反铁磁材料，该研究揭示了一个独特的宏观势和取向依赖的磁四极之间的关系，由于不同的晶体和磁对称性。特别是，在没有反转和时间反转对称性的截断体的表面和界面处，平均矢势表现出不连续性，这导致界面磁场。然而，一般来说，由于表面和界面的电子和原子弛豫，可能会导致额外的磁化。对于实验观察到的磁电反铁磁体，特别是，我们的对称性分析表明，弛豫效应很可能是一个系统响应存在这样一个潜在的不连续性。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetically polarized Ir dopant atoms in superconducting Ba(Fe$_{1-x}$Ir$_x$)$_2$As$_2$
利用Ir $L_3$边缘X射线共振磁散射（XRMS）研究了磷属元素超导体Ba（Fe $_{1-x}$ Ir $_x$）$_2$ As $_2$ with $x=0.027(2)$中Ir $5d$掺杂态的磁极化.尽管掺杂部分抑制反铁磁过渡的事实，我们发现，磁秩序的生存周围的Ir掺杂剂的网站。的Ir状态的磁极化与相称的条纹状反铁磁秩序和长的相关长度，$ξ_{\text{mag}}>$ 2800和$>$ 850，在$ab$平面和沿c轴，分别由它们的相互作用与Fe自旋。这种Ir磁序一直持续到大多数Fe自旋在$T_N=74(2)$ K下的Néel跃迁。在5 K时，我们发现Ba（Fe $_{1-x}$ Ir $_x$）$_2$ As $_2$中微观上的磁有序与超导电性共存。通过Ir $L_3$边缘的XRMS的能量依赖性示出了非洛伦兹线形，我们解释在Ir共振散射和Fe非共振磁散射之间的干涉。
2012-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Nonreciprocal superposition state in antiferromagnetic optospintronics
没有净磁化，禁止任何杂散磁场，是反铁磁体在器件应用中的最大优点之一。然而，在传统的反铁磁体中，如果没有静态磁场的帮助，就不能提取自旋电流。在这里，我们发展了一个反铁磁光自旋电子学的理论来解决这个根本的困境。通过耦合线偏振光子和非互易磁振子带，我们构造了一个群速度相反的左手和右手磁振子态的叠加态。我们数值计算表明，通过使用这种叠加态，可以有效地产生反铁磁自旋电流没有一个净磁场包括净磁化。我们还发现，叠加态的破裂诱导了二元玻色-爱因斯坦凝聚体的条纹超流相。我们的结果为在器件中操纵出射粒子的叠加态奠定了基础。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric polarization evolution equation for antiferromagnetic multiferroics with the polarization proportional to the scalar product of the spins
本文基于量子流体动力学和自旋-轨道平均场论证自旋流极化模型，重新推导电偶极矩算符，并建立反铁磁多铁材料的极化演化方程。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ultrafast kinetics of the antiferromagnetic-ferromagnetic phase transition in FeRh
了解短程相互作用如何快速地建立长程序是凝聚态物理中最有趣的课题之一。FeRh是研究磁性中这个问题的测试样本，其中微观自旋-自旋交换相互作用最终负责铁磁或反铁磁宏观秩序。飞秒激光激发可以在反铁磁FeRh中诱导铁磁性，但这种转变的机制和动力学是激烈争论的话题。采用双泵浦太赫兹发射光谱，使我们能够显着增加瞬态太赫兹发射探针的时间检测窗口，而不会牺牲任何分辨率或灵敏度的损失。它使我们能够研究从飞秒到纳秒时间尺度的FeRh/Pt双层膜中的紧急铁磁性的动力学。我们的研究结果强烈建议的初始泵浦激发和太赫兹辐射的铁磁核的发射之间的潜伏期。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Macroscopic time reversal symmetry breaking by staggered spin-momentum interaction
时间反演（T）对称性破缺是一个基本的物理概念，支撑着广泛的科学和技术领域，包括拓扑磁体，轴子物理，无耗散霍尔电流或自旋电子存储器。宏观T对称破缺的一个最著名的传统模型是在动量空间中具有各向同性自旋相互作用的巡游布洛赫电子的铁磁序。另一方面，各向异性电子相互作用是相关量子相的一个领域，例如T不变向列相或非常规超导体。在这里，我们报告发现一个破T相的巡回布洛赫电子与非常规各向异性的自旋动量相互作用，其交错的性质导致形成两个铁磁性的山谷在动量空间中具有相反的自旋分裂。我们定性描述的效果，推导出一个非相对论性的单粒子哈密顿模型。接下来，我们确定了非常规的交错自旋动量相互作用的第一性原理电子结构计算在一个四个子晶格反铁磁体Mn 5Si 3与共线棋盘磁序。我们发现，交错自旋动量相互作用是由非相对论自旋对称性，这是以前忽略了自旋相互作用和拓扑准粒子的相对论物理分类。我们在反铁磁Mn_5Si_3外延层中的自发霍尔效应的测量结果与我们的理论预测是一致的。Bloch电子具有非常规的交错自旋相互作用，与丰富的低原子数材料相容，强自旋相干性，共线反铁磁有序，为实现T对称破缺自旋和拓扑量子相提供了前所未有的可能性。
2021-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetism in RuO$_2$ as $d$-wave Pomeranchuk instability
本文对RuO $_2$的反铁磁相变进行了计算研究。具有通过$π/2$旋转耦合的磁性亚晶格的金红石结构导致反铁磁状态下的自旋极化能带结构，这引起自旋三重态通道中费米表面的$d$波调制。我们认为，由于这种能带结构，在$ab$平面上改变符号的有限自旋电导率预计是RuO $_2$。我们分析了反铁磁不稳定性的起源，并将其与费米能级附近的节线的存在联系起来。
2019-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of three-state nematicity and domain evolution in atomically-thin antiferromagnetic NiPS3
本研究结合线二色性、偏振显微、自旋相关 PL 与拉曼光谱，揭示原子级薄 NiPS3 的层数依赖磁性、三态反铁磁畴及热激活畴演化。
2024-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
