Spin-valley phase diagram of the two-dimensional metal-insulator transition
利用对称性破缺应变来调节AlAs量子阱中二维电子系统的谷占据，同时施加面内磁场来调节自旋极化，我们独立地控制了系统的谷和自旋自由度，绘制出了二维金属-绝缘体相变的自旋-谷相图.绝缘相发生在系统自旋极化和谷极化的象限。这一观察结果建立了自旋和谷自由度在2D金属-绝缘体转变中的等效作用。
2006-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-charge Separated Solitons in a Topological Band Insulator
在本文中，我们建立了一个简单的，可控的，二维模型的基础上的拓扑带绝缘体。它有许多吸引人的特性。(1)我们得到了与$π$通量相关的自旋-电荷分离孤子。(2)提出了一种不依赖于样品边界而对$Z_2$拓扑带绝缘体进行分类的方法。(3)当$π$通量是动力学变量时，如在具有紧急规范通量的相关绝缘体中，这些孤子传播玻色子激发，并且它们的凝聚触发相变成平面铁磁体。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Persistent Coherence and Spin-Polarization of Topological Surface States on Topological Insulators
拓扑绝缘体上的无带隙表面态可以避免非磁性杂质的弹性散射，这使得它们成为低功率电子应用的有希望的候选者。然而，对于广泛的应用，这些状态应该保持相干，并在环境温度下显着自旋极化。在这里，我们研究的相干性和自旋结构的拓扑状态的表面上的模型拓扑绝缘体，Bi 2 Se 3，在高温下的自旋和角度分辨光电子能谱。我们发现一个非常弱的加宽和基本上没有衰减的自旋极化的拓扑表面状态到室温。我们的研究结果表明，拓扑绝缘体表面的拓扑态可以作为室温电子器件的基础。
2013-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Fluctuation-induced Topological Quantum Phase Transitions in Quantum Spin Hall and Quantum Anomalous Hall Insulators
研究了量子涨落在量子自旋霍尔绝缘体和量子反常霍尔绝缘体拓扑量子相变中的作用。采用变分集团近似方法得到了相互作用多体系统的单粒子格林函数，并通过直接计算最近提出的相互作用系统的拓扑序参量来表征不同相.我们在几种模型中精确地指出了量子涨落对量子自旋霍尔到莫特绝缘体跃迁的影响。此外，我们提出了一个一般的机制，拓扑量子相变可以驱动的相互作用引起的自能量的发散。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thin film of a topological insulator as a spin Hall insulator
利用Kubo公式研究了拓扑绝缘体薄膜表面态的自旋电导。膜的不同面之间的杂化在狄拉克点处打开了一个间隙。我们发现，在带隙区自旋电导率仍然是有限的。在带隙附近的无带隙区，自旋电导率增强。这些发现使得拓扑绝缘体薄膜成为自旋电子学应用的有前途的材料。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Transport through a band insulator with Rashba spin-orbit coupling: metal-insulator transition and spin-filtering effects
本文计算了一维带绝缘体在磁场和Rashba自旋轨道耦合作用下的电流-电压特性。没有自旋轨道耦合，我们发现一个完整的自旋过滤效应，这意味着电输运发生在一个自旋通道。对于一个大的磁场关闭的带隙，我们表明，自旋轨道耦合导致从金属到绝缘行为的转变。研究了电流中不同自旋分量随输运通道长度的振荡。
2009-05-05 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Effect Induced Spin Transfer Through an Insulator
当电荷电流通过表现出自旋霍尔效应的正常金属时，自旋在横向方向上累积在样品的边缘。我们预测，这种自旋积累，或自旋电压，使量子隧穿自旋通过绝缘体或真空到达铁磁体没有转移电荷。在一个正常的金属/绝缘体/铁磁绝缘体三层（如Pt/氧化物/YIG），量子隧穿解释了自旋转移力矩和自旋泵随绝缘体的厚度呈指数衰减。在正常的金属/绝缘体/铁磁金属三层（例如Pt/氧化物/Co）中，自旋转移一般不随绝缘体的厚度单调衰减。结合自旋霍尔磁电阻，这种隧穿机制点的可能性，一种新型的隧道光谱，可以探测磁振子态密度的铁磁绝缘体在一个全电和非侵入性的方式。
2016-08-20 cond-mat.mes-hall
Theory of the Spin Seebeck Effect at a Topological-Insulator/Ferromagnetic-Insulator Interface
自旋塞贝克效应是指相邻磁系统中热驱动自旋电流在金属中感应的电压信号。我们提出了一个理论的自旋塞贝克信号的情况下，支持的电压信号的导体是拓扑保护的二维表面态系统之间的界面铁磁绝缘体（FI）和拓扑绝缘体（TI）。我们的理论使用狄拉克模型的TI表面状态，并假设海森堡交换耦合TI准粒子和FI磁化。自旋Seebeck电压是由TI表面态在半无限热驱动FI表面散射非平衡磁振子粒子数引起的。我们的理论很容易推广到任何二维导体中的自旋塞贝克电压是交换耦合到表面的FI。使用Bi $_2$ Te $_3$和钇铁石榴石材料参数计算的表面态载流子密度依赖的信号强度与最近的实验是一致的。
2017-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous temperature dependence of high-harmonic generation in Mott insulators
我们揭示了强自旋-电荷耦合对莫特绝缘体中高次谐波产生的重要影响。在具有反铁磁关联的系统中，HHG信号随着温度的降低而急剧增强，即使间隙增加并且载流子的产生被抑制。这种反常的行为，这也被观察到在最近的高次谐波实验上的Ca $_2$ RuO $_4$，起源于自旋-电荷耦合和热系综之间的协同效应，和强烈的温度依赖的相干性之间的载流子。我们认为高次谐波的温度依赖性是莫特绝缘体的一个普遍特征，它可以通过库仑相互作用和系统的维数来控制。我们的研究结果表明，不同的自由度之间的相关性，这是一个特征的强相关固体，非线性光学响应有显着的和非平凡的影响。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-Momentum Locked Topological Surface States, non-trivial Berry's phase and magnetoelectric quantization in topological insulators
三维拓扑绝缘体表面是一种新型的二维电子气。三维拓扑绝缘体的精确量子化磁光或轴子响应是其表面Berry相位保护自旋动量锁定态的直接结果。(PRL Viewpoint http：//physics.aps.org/node/3810）。
2011-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Non-uniform Spatial Distribution of Spin Polarization in Topological Insulator (Bi2Te3) Surface
通过对Bi 2 Te3拓扑绝缘体表面的微反射差光谱图像的广泛研究，我们发现了第一个明确的实验证据，表明在拓扑绝缘体表面存在非均匀的自旋极化空间分布（自旋畴）。这些自旋畴在不同的温度下，在外部磁场中，并且可以由电流驱动。迄今为止，拓扑绝缘体中的这种表面自旋畴从未被任何理论预言过。
2014-12-14 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium spin density and spin-orbit torque in three dimensional topological insulators - antiferromagnet heterostructure
研究了拓扑绝缘体-反铁磁体异质结构中的非平衡自旋密度和自旋轨道矩的行为。不像铁磁异质结构中的狄拉克锥是缺口由于时间反演对称性破缺，这里的狄拉克锥被保存。当输运能处于拓扑绝缘体表面能范围内时，我们证明了存在一个与阻尼转矩相对应的交错自旋密度，这对标量杂质是相当鲁棒的.我们显示的非平衡自旋密度的贡献，由于表面和散装拓扑绝缘体带。最后，我们发现拓扑绝缘体-反铁磁异质结构中的转矩具有角度依赖性，这与Rashba系统中的标准自旋轨道转矩一致，但界面耦合产生了一些额外的非线性效应.
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Bulk spin conductivity of three-dimensional topological insulator
我们在Kubo形式下研究了三维拓扑绝缘体体态的自旋电导率。自旋霍尔效应是产生垂直于所施加电压的自旋电流。在三维拓扑绝缘体的情况下，沿$x$方向施加的电压产生沿$y$和$z$方向具有可比值的横向自旋电流。我们发现，由于能带的反转，在带隙区存在一个有限的非普适自旋电导率值。顶点修正对自旋电导率的贡献增强了填充态的自旋电导率。这些发现解释了在拓扑绝缘体中观察到的大自旋电导率。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Spin-Pairing Correlations and Spin Polarization of Majorana Bound States in Two-Dimensional Topological Insulator Systems
我们证明了在二维拓扑绝缘体边缘形成的铁磁绝缘体（FI）-超导体（SC）结中的零能Majorana束缚态具有三种自旋-三重态配对关联，其自旋极化方向与铁磁绝缘体中的位置无关.当一个电子以平行于这个方向的自旋（反）注入时，等自旋安德烈耶夫反射表现出最宽的（最窄的）共振峰。当调用FI-SC-FI结中的两个Majorana束缚态之间的耦合时，发现了类似的行为，尽管产生了额外的弱自旋单线态配对相关。这些签名可以很容易地促进实验检测自旋三重态的相关性和自旋极化的马约拉纳束缚态。
2016-12-29 cond-mat.mes-hall
Spin-plasmons in topological insulator
研究了三维强拓扑绝缘体表面螺旋电子液体中的集体等离子体激元激发。这些激发的性质和内部结构进行了研究。由于拓扑绝缘体表面上的螺旋液体中的自旋动量锁定，集体激发应该表现为耦合的电荷和自旋密度波。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Pure spin current devices based on ferromagnetic topological insulators
二维拓扑绝缘体具有两个自旋方向相反的反向传播边缘通道。最近的实验进展允许创建铁磁拓扑绝缘体实现量子反常霍尔（QAH）状态。在QAH状态下，由于强铁磁交换场，两个边缘通道之一消失。本文通过数值输运计算研究了拓扑绝缘体和铁磁拓扑绝缘体的异质结构。我们表明，在这种异质结的自旋电流流动可以控制高保真度。具体来说，我们提出了自旋电子器件，能够创建，开关和检测纯自旋电流使用相同的技术。在这些器件中，电流被直接转换成自旋电流，从而允许高转换效率。能量独立的输运性质与某些拓扑绝缘体材料中的大块间隙组合可允许甚至在室温下操作。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall
Spin diffusion and magnetoresistance in ferromagnet/topological-insulator junctions
研究了金属-铁磁体/拓扑绝缘体结中的自旋和电荷扩散。耦合扩散方程推导微扰相对于层间隧道的强度。我们计算自旋积累的铁磁体和结磁阻与沿界面的电流偏置。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin Hall effect in silicene: transition from spin Hall to normal insulator
在线性响应理论和格林函数理论的框架下，从理论上研究了二维硅烯自旋霍尔效应的内禀贡献。当施加一个外部电压垂直于硅烯平面时，自旋霍尔电导率显示出从低电压下的自旋霍尔绝缘体相到高电压下的常规绝缘体相的转变。这种转变类似于最近报道的双层石墨烯中的相变。硅烯中导致这种转变的自旋-轨道相互作用比石墨烯中的强得多，这应该可以在实验中观察到这种转变。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin polarization in topological insulator-graphene heterostructures
全电自旋电子学领域的进一步发展需要自旋输运通道与自旋注入器/发生器元件的成功集成。虽然随着石墨烯和相关2D材料的出现，高性能自旋通道材料是可用的，但纳米结构自旋发生器的使用仍然是一个主要挑战。对于后一个目的，特别有希望的是3D拓扑绝缘体，其2D表面态具有自旋-动量锁定的无质量狄拉克费米子。在这里，我们证明了自旋极化电流从拓扑绝缘体注入石墨烯，使其紧密耦合到一个超导Bi 2 Te 2Se纳米片内的范德华外延异质结构。自旋开关信号的大小与温度成反比，在~15 K的温度下都可以检测到。我们的研究结果确立了拓扑绝缘体作为自旋电子器件的未来组件，其中自旋操纵是通过纯电气手段实现的。
2016-03-29 cond-mat.mes-hall
Large unidirectional spin Hall and Rashba-Edelstein magnetoresistance in topological insulator/magnetic insulator heterostructures
由于其独特的对称性，单向自旋霍尔和Rashba-Edelstein磁阻（USRMR）是非常重要的基本和实际的利益，特别是在读取磁化状态的两端自旋轨道转矩开关存储器和逻辑器件的上下文中。最近的研究表明，拓扑绝缘体可以提高USRMR幅度。然而，迄今为止在此上下文中研究的拓扑绝缘体器件配置，即铁磁金属/拓扑绝缘体双层和磁性掺杂的拓扑绝缘体，分别受到金属层的电流分流和低居里温度的影响。在这里，我们报告了一种新的材料类别-磁性绝缘体/拓扑绝缘体双层异质结构中的大USRMR。这样的结构表现出USRMR是大约一个数量级大于迄今为止在全金属Ta/Co双层中报道的最高值。我们还演示了电流诱导的磁化切换辅助的奥斯特场，和电读出的USRMR，作为一个原型存储器设备。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
Surface state dominated spin-charge current conversion in topological insulator/ferromagnetic insulator heterostructures
本文报道了在室温下用分子束外延技术在钇铁石榴石薄膜上生长的三维拓扑绝缘体薄膜--Bi_2Se_3和（Bi，Sb）_2 Te_3中观察到的铁磁共振驱动的自旋泵浦信号。通过系统地改变Bi 2Se 3膜的厚度，我们表明，自旋-电荷转换效率，其特征在于由逆Rashba-Edelstein效应长度（lambda_IREE），随着膜厚度从2个五重层增加，饱和以上6个五重层显着增加。这表明在拓扑绝缘体/铁磁体异质结构中，表面态在自旋和电荷相互转换中起主导作用。通过对一系列YIG/（BiSb）2 Te 3异质结的研究，进一步证实了我们的结论。最后，我们使用铁磁共振线宽展宽和反Rashba-Edelstein信号来确定有效的界面自旋混合电导和lambda_IREE。
2016-07-13 cond-mat.mes-hall
Even-odd effect for spin current through thin antiferromagnetic insulator
研究了金属-反铁磁绝缘体-铁磁绝缘体异质结构中的磁振子自旋输运。自旋电流是通过自旋塞贝克效应产生的，并且在清洁样品的限制下，界面缺陷和晶格缺陷的影响被排除在外。对于NiO作为反铁磁绝缘体，我们有一个反铁磁组合的平面，其内部在铁磁顺序的磁性秩序。我们发现自旋电流的符号依赖于金属旁边的平面的磁化方向，导致自旋电流的奇偶效应。此外，只要阻尼被排除在外，这种奇偶效应是唯一剩下的依赖于NiO厚度的高温。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall
Spin-charge transport driven by magnetization dynamics on disordered surface of doped topological insulators
利用格林函数方法，研究了掺杂三维拓扑绝缘体/磁性绝缘体结无序表面上的自旋、电荷产生和电子输运.我们发现掺杂拓扑绝缘体的无序表面上的自旋杂质散射不仅由局域磁化动力学引起，而且由非局域磁化动力学引起。我们还澄清了自旋电流以及电荷密度诱导的空间非均匀磁化动力学，和自旋电流扩散传播的无序表面上。利用这些结果，我们讨论了自旋和自旋流在表面产生前后的局域和非局域自旋力矩，并提供了一个检测自旋流的方法。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall
Spin Superfluidity in Biaxial Antiferromagnetic Insulators
由于偶极相互作用很弱，反铁磁体可能表现出自旋超流性。我们试图建立这种现象发生在绝缘体，如NiO，这是一个很好的自旋导体根据以前的研究。研究了具有弱单轴各向异性的平面反铁磁绝缘体中的非局域自旋输运。各向异性通过创建电流必须克服的实质性阈值来阻碍自旋超流性。然而，我们表明，施加高磁场消除了反铁磁体的自旋翻转过渡附近的这个障碍。重要的是，自旋超流性可以持续许多微米，甚至在脏的样品中。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall
Thermal Spin-Accumulation in Electric Conductors and Insulators
最近的一些测量自旋相关的电压的解释，其中导电不发挥作用，提出了一些新的基本问题的影响自旋相关的热流。本文提出了一个双自旋通道模型来描述电导体和绝缘体中自旋相关热载流子的非平衡效应。结果表明，无论是电导体还是电绝缘体，只有在任意长的距离上，热流才能产生热自旋积累。导出了两种情况下的热自旋积累扩散方程，并描述了基于自旋能斯特效应的热自旋积累探测原理。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall
Fermi Level Dependent Spin Pumping from a Magnetic Insulator into a Topological Insulator
拓扑自旋电子学的目标是利用拓扑绝缘体螺旋表面态的自旋-动量锁定来实现自旋-轨道力矩器件。我们解决一个基本的问题，仍然没有得到解决，在这种情况下：单独的拓扑表面状态产生的自旋-电荷转换效率的最大值，或者可以强烈的自旋-轨道耦合体状态也有显着的贡献？通过研究拓扑绝缘体/亚铁磁绝缘体双层膜中自旋抽运的费米能级依赖性，我们发现自旋霍尔电导率在费米能级跨体带隙调谐时是恒定的，与完整体带计算结果一致.结果提出了一个新的观点，其中“体-表面对应”允许自旋-电荷转换同时被视为来自完整的体带，或从自旋-动量锁定的表面状态。
2019-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced spin torque resonance of a magnetic insulator
纯自旋电流传输角动量，而没有相关的电荷流。这种独特的性质使它们对自旋电子学应用具有吸引力，例如可用于感测、数据存储、互连和逻辑的纳米器件中的扭矩诱导磁化控制。然而，到目前为止，大多数自旋转移矩的研究集中在金属铁磁体，而磁绝缘体在很大程度上被忽视，尽管优越的磁品质因数。在这里，我们报告的观察自旋力矩诱导的磁化动力学的磁性绝缘体。我们的实验表明，在双磁性绝缘体的自旋扭矩诱导的磁化动力学可以大大大于由奥斯特场产生的。这为铁、铁和反铁磁绝缘体有效集成到电子器件中开辟了新的前景。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall
Spin-circuit representation of spin pumping into topological insulators and determination of giant spin Hall angle and inverse spin Hall voltages
本文构建了自旋泵浦进入拓扑绝缘体的自旋电路表示，考虑体态与表面态平行通道，发现高电导表面态主导了自旋混合电导率与逆自旋霍尔电压的增加，测定出接近最大值1的巨型自旋霍尔角，并引入自旋吸收层使逆自旋霍尔电压翻倍。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Tunable Anderson metal-insulator transition in quantum-spin Hall insulators
数值研究了Bernevig-Hughes-Zhang（BHZ）模型中的无序效应，发现量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）的Anderson跃迁由模型参数决定。BHZ哈密顿量等价于两个属于酉类的解耦自旋块。与通常认为的二维幺正系统除了在某些临界点外都是绝缘体的观点相反，通过计算局域化长度、能级统计和参与比的标度性质，我们发现在InAs/GaSb型BHZ模型中，在QSHI和正常绝缘体相之间可能出现一个奇异的金属相.另一方面，在HgTe/CdTe型BHZ模型中发现了从QSHI到正常绝缘体的直接跃迁。此外，我们表明，金属相起源于贝瑞相，可以生存的内部和外部的差距。
2015-06-30 cond-mat.mes-hall
Temperature dependence of ambipolar diffusion in silicon-on-insulator
通过测量调谐到带隙以下的探测脉冲的自由载流子吸收引起的差分传输，研究了绝缘体上硅结构中通过间接带间吸收局部激发的电子-空穴对的时空动力学，具有200 fs的时间和3微米的空间分辨率。从样品温度为250 K至400 K，双极扩散率降低，并类似于体硅的报道值。从250 K冷却到90 K，观察到双极扩散率的下降，表明缺陷和残余应力对载流子扩散的重要影响。没有检测到的双极扩散系数的密度依赖性。
2008-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced spin torque resonance of magnetic insulators
我们制定了一个理论的交流自旋霍尔磁阻（SMR）在双层系统组成的磁性绝缘体，如钇铁石榴石（YIG）和重金属，如铂（Pt）。基于漂移扩散自旋模型和界面处的量子力学边界条件，推导出了直流电压产生的表达式，揭示了自旋力矩铁磁共振（ST-FMR）。我们预测，ST-FMR实验将揭示有价值的信息，电流感生磁化动力学的磁性绝缘体和交流自旋霍尔效应。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall
Spin Seebeck and Spin Nernst Effects of Magnons in Noncollinear Antiferromagnetic Insulators
我们的联合热自旋转换的理论和计算机实验研究表明，非共线的反铁磁绝缘体是有前途的材料产生磁振子自旋电流时，应用的温度梯度：它们表现出自旋塞贝克和自旋能斯特效应。利用Kubo理论和自旋动力学模拟，我们明确评估这些影响在一个单一的kagome片钾铁黄钾铁矾，KFe $_3$（OH）$_6$（SO $_4$）$_2$，并预测在$20 \mathrm{K}$的温度下的自旋塞贝克转换因子为$0.2 μ\mathrm{V}/\mathrm{K}$。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall
Phase transition between the quantum spin Hall and insulator phases in 3D: emergence of a topological gapless phase
研究了三维空间中量子自旋霍尔相和绝缘体相之间的相变。我们发现，在三维的反转非对称系统中，量子自旋霍尔相和绝缘体相之间出现了一个无隙相，这与二维的情况相反。这种无间隙相位的存在源于三维空间中无间隙点（恶魔点）的拓扑性质，而不是二维空间。
2007-10-04 cond-mat.mes-hall
Probing spin entanglement by gate-voltage-controlled interference of current correlation in quantum spin Hall insulators
我们提出了一种纠缠探测器，它由两个量子自旋霍尔绝缘体和一个沉积在边缘通道上的侧门组成。在交流栅压下，纠缠电子对贡献的微分噪声呈现出非平凡的阶跃结构，由此可以很容易地得到自旋纠缠的纠缠度。量子自旋霍尔绝缘体中可能的自旋退相效应也包括在内。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spintronics and Pseudospintronics in Graphene and Topological Insulators
用无质量Dirac方程描述了石墨烯和拓扑绝缘体中的二维电子系统。虽然这两个系统具有相似的哈密顿量，但它们在自旋轨道耦合强度方面是极性相反的。我们简要回顾了在石墨烯中实现长自旋弛豫时间的努力，其弱自旋轨道耦合，并实现大电流诱导的自旋极化的拓扑绝缘体表面状态，具有强自旋轨道耦合的状态。我们还评论了两个系统的磁响应和稀矩耦合特性之间的差异，以及双层石墨烯中巨磁电阻的赝自旋模拟。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Pure spin current in a two-dimensional topological insulator
我们预测了在二维拓扑绝缘体中产生纯自旋电流的机制。当磁性杂质存在于二维拓扑绝缘体的一个边缘上时，在相应的无带隙边缘态中打开了一个能隙，但另一对自旋相反的无带隙边缘态仍然受到时间反演对称性的保护。因此，在磁性杂质诱导的带隙中可以获得半整数值$e^2/h$的电导平台，这意味着在样品中可以诱导纯自旋电流。我们还发现纯自旋流对弱无序不敏感。将产生纯自旋电流的机制推广到二维拓扑绝缘体。
2012-03-30 cond-mat.mes-hall
Microwave-induced spin currents in ferromagnetic-insulator|normal-metal bilayer system
利用微波技术同时研究了YIG中的自旋抽运和自旋塞贝克效应过程|Pt双层体系。实验结果表明，对于这两个过程，自旋电流的流动方向相反。纵向自旋Seebeck效应的时间动力学表明，该效应依赖于铁磁绝缘体中热梯度中的体热磁振子的扩散|正常金属系统
2014-07-22 cond-mat.mes-hall
Spin-Polarized Tunneling Study on Spin-Momentum Locking in the Topological Insulators
我们证明了拓扑绝缘体（TI）的电荷自旋转换效率可以通过注入自旋极化隧穿电子到TI实验确定。通过对硒化铋和碲化锑铋的比较研究，我们证实了所观测到的巨自旋信号的拓扑表面态起源。通过向硒化铋中注入高能电子，我们进一步研究了TI表面有效自旋极化的能量依赖性。实验验证的大自旋极化，以及我们的计算，提供了新的见解优化TI材料近室温自旋电子学应用。
2015-10-20 cond-mat.mes-hall
Spin-Torque Generation in Topological-Insulator-Based Heterostructures
利用拓扑绝缘体的异质结构表现出显著的自旋扭矩效率。然而，强扭矩的确切来源，特别是它是否源于拓扑表面态的自旋动量锁定，或者更确切地说，来自拓扑绝缘体的自旋霍尔物理仍然不清楚。在这里，我们探索了纯粹基于拓扑表面态的自旋扭矩产生机制。我们考虑拓扑绝缘体为基础的双层铁磁金属（TI/FM）和磁掺杂拓扑绝缘体（TI/mdTI），分别。通过将两种设置之间的关键理论差异归因于活性表面态的位置和数量，我们在拓扑表面态的非平衡自旋密度的自旋扩散的相同框架内描述了这两种设置。对于TI/FM双层，我们发现大的自旋扭矩效率大致相等的幅度为平面内和平面外的自旋扭矩。对于TI/mdTI双层，我们阐明了自旋转移类扭矩的主导地位。然而，我们无法解释数量级的增强报告。尽管如此，我们的模型给出了一个直观的图片的自旋扭矩产生的拓扑绝缘体为基础的双层，并提供了理论上的限制自旋扭矩产生由于拓扑表面状态。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall
Two-Fluid Theory for Spin Superfluidity in Magnetic Insulators
我们研究了易平面磁绝缘体中自旋和热的耦合输运。这些材料在正常状态和冷凝状态之间显示出由外部磁场控制的连续相变。利用流体力学方程，辅以Gross-Pitaevski唯象和磁电电路理论，我们导出了一个描述混合正常金属中热磁振子和凝聚磁振子动力学的双流体模型，以及适当的边界条件|磁绝缘体|正常金属异质结构我们讨论了如何通过自旋塞贝克效应测量实验探测新兴的自旋超流性。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin torque resonance of magnetic insulators affected by field-like spin-orbit torques and out-of-plane magnetizations
从理论上研究了磁性绝缘体Y_3Fe_5O_（12）和具有自旋-轨道相互作用的普通金属Pt组成的双层膜系统中的自旋矩铁磁共振（ST-FMR）。基于漂移扩散自旋模型和量子力学边界条件，我们对所有磁化方向和类场自旋轨道矩的存在下的ST-FMR进行了建模。ST-FMR实验可以揭示双层膜中电流和磁化强度之间的自旋轨道耦合的关键信息。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall
Angular Momentum Conservation and Phonon Spin in Magnetic Insulators
我们发展了一个微观理论的自旋晶格相互作用的磁性绝缘体，分离刚体旋转和内部角动量，或自旋，声子，同时保持总的角动量。在低能量的限制，微观耦合映射到实验上可访问的磁弹性常数。我们发现，瞬态声子自旋的贡献的激发系统可以占主导地位的磁振子自旋，导致非平凡的爱因斯坦-德哈斯物理。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall
Controlling the Flow of Spin and Charge in Nanoscopic Topological Insulators
控制拓扑绝缘体中自旋电流和电荷电流的流动是量子计算和自旋电子学应用的关键要求。我们表明，这种控制可以建立在纳米级的二维TI通过打破其时间反演对称性，通过磁缺陷。这允许创建几乎完全自旋极化的电荷电流，和高度可调自旋二极管的设计。类似的效果也可以实现中尺度的混合结构，其中TI接口与铁或反铁磁体。
2015-09-28 cond-mat.mes-hall
Heat transport between antiferromagnetic insulators and normal metals
反铁磁绝缘体可以通过相邻金属中的自旋电流来控制和检测它们的动力学，从而成为有源自旋电子器件。这种串扰是通过自旋转移和自旋泵浦发生的，这种现象被预测在反铁磁体中和铁磁体中一样强烈。在这里，我们证明了温度梯度驱动一个显着的热流从磁振子在反铁磁绝缘体的电子在相邻的正常金属。与自旋转移和自旋泵浦过程中相同的系数也决定了热导率。然而，与铁磁体相反，热不通过自旋塞贝克效应传递，这在反铁磁绝缘体-正常金属系统中不存在。相反，热量通过大的交错自旋塞贝克效应传递。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Coherent Single Spin Source based on topological insulator
我们报道了量子化纯自旋电流注入量子导体的情况。特别是，我们提出了一个按需单自旋源产生的周期性变化的栅极电压的两个量子点连接到一个二维的拓扑绝缘体通过隧道势垒。由于拓扑绝缘体的螺旋状态的性质，每个周期可以泵出一个或几个{ \it自旋对}，从而产生纯量子化的交变自旋电流。根据两个栅极电压之间的相位差，该器件可以用作按需单自旋发射器或单电荷发射器。同样由于拓扑绝缘体的螺旋性，单个自旋发射体或电荷发射体是无耗散的并且不受紊乱的影响。所提出的单自旋发射体可能是未来自旋电子器件的重要组成部分。
2015-07-08 cond-mat.mes-hall
Spin and Charge Transport of Multi-Orbital Quantum Spin Hall Insulators
在SiC上制造铋烯为由V族原子制成的室温量子自旋霍尔绝缘体的衬底工程铺平了道路。我们在这些二维材料中进行大规模量子输运计算，以分析拓扑结构、无序、谷和自旋自由度之间相互作用所产生的丰富现象。为此，我们考虑一个最小的多轨道实空间紧束缚哈密顿量，并使用切比雪夫多项式展开技术。我们讨论了无序、亚晶格分辨势和Rashba自旋轨道耦合对量子自旋霍尔态的影响。
2018-11-13 cond-mat.mes-hall
Spin Polarization and Transport of Surface States in the Topological Insulators Bi2Se3 and Bi2Te3 from First Principles
采用第一性原理方法研究了体拓扑绝缘体Bi 2Se 3和Bi 2 Te 3中拓扑保护表面态的能带色散和自旋织构.在这两种情况下，这些材料中强的自旋-轨道纠缠将表面态的自旋极化降低到~50%;这种降低在简单模型中是不存在的，但对基本上任何自旋电子学应用都有重要意义。我们提出了一种通过外加电场来控制拓扑绝缘体薄膜中与电荷电流相关的自旋极化的大小的方法。所提出的双栅极器件配置提供了新的可能性，电控制的自旋。
2010-12-06 cond-mat.mes-hall
Spin Orbit Torque in two dimensional Antiferromagnetic Topological Insulators
研究了二维铁磁（FTI）和反铁磁（AFTI）拓扑绝缘体中的自旋输运。在存在面内磁化的情况下，AFTI支持零能量模式，这使得能够在低能量下进行拓扑保护的边缘传导。我们解决了这些结构中的电流驱动的自旋扭矩的性质，并研究自旋无关的障碍的影响。有趣的是，在强无序的自旋扭矩发展的反阻尼组件（即{ \em甚至}磁化反转后）沿边缘，这可能使电流驱动的操纵反铁磁序参量。当系统尺寸增加时，以及当系统进入平凡绝缘体状态时，该抗阻尼力矩减小。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall
Selective probing of photo-induced charge and spin dynamics in the bulk and surface of a topological insulator
拓扑绝缘体具有完全不同的自旋轨道耦合体和表面电子光谱，每个预测表现出奇异的光响应。在这里，我们报告的时间分辨的基本和二次谐波光学泵浦探测测量的拓扑绝缘体Bi 2 Se 3独立测量其光致电荷和自旋动力学与体积和表面选择性。我们的研究结果表明，在拓扑绝缘体中，光在体相和表面都可以诱导出一个瞬态的净自旋密度，这可能驱动自旋输运。通过利用一种新的旋转各向异性分析，我们能够分别解决自旋去极化，带内冷却和带间复合过程后的光激发，这表明，自旋和电荷的自由度放松在非常不同的时间尺度上，由于强的自旋轨道耦合。
2011-08-09 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall magnetoresistance in quasi-two-dimensional antiferromagnetic insulator/metal bilayer systems
研究了反铁磁绝缘层/金属双层膜系统中自旋霍尔磁电阻的温度特性。我们使用量子蒙特卡罗模拟计算SMR信号的幅度，并研究SMR如何依赖于自旋的幅度，AFI层的厚度，以及交换相互作用的随机性。我们的结果为简单的量子自旋模型提供了一个有用的起点，了解磁性化合物的原子层上的SMR测量。
2022-09-27 cond-mat.mes-hall
Determining complex spin mixing conductance and spin diffusion length from spin pumping experiments in magnetic insulator/heavy metal bilayers
磁性绝缘体是发展高能效自旋电子学的重要材料。与金属对应物不同，磁性绝缘体的特征在于界面自旋混合电导的虚部以及在具有重金属的双层中，并且它负责自旋轨道扭矩器件中的类场扭矩。在这里，我们研究了基本的理论结构，并开发了一个通用的策略来确定复杂的自旋混合电导的铁磁共振和自旋泵的实验结果。结果表明，自旋混合电导的虚部可以比实部大一个数量级，并且与自旋混合电导随重金属厚度变化的临界趋势相吻合。实验结果的解释也表明，在小厚度的界面贡献变得显着，体扩散模型不能解释的结果。厚度依赖的自旋扩散长度也是必要的，这相当于重金属中的Elliott-Yafet自旋弛豫机制。此外，我们有效地解释了实验结果，同时插入不同厚度的铜层之间的磁性绝缘体和重金属使用自旋电路形式主义。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall
Theory of current-driven dynamics of spin textures on a surface of topological insulators
自旋转移矩是拓扑绝缘体在自旋电子学中成功应用的重要物理量之一。在本文中，我们给出了磁拓扑绝缘体表面上自旋转移矩的解析表达式，该表达式包含了高阶动量、$k^2$项和六角翘曲的贡献。我们得到六种不同类型的自旋转移力矩，包括类场和类阻尼力矩;只有当高阶动量贡献包括在内时，它们中的四个才会出现。此外，我们还讨论了自旋转移矩驱动下拓扑绝缘体表面磁skyrmion的动力学行为。与传统金属中的Skyrmion动力学不同，我们发现动力学显著依赖于磁织构的内部结构。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall
Large spin-wave bullet in a ferrimagnetic insulator driven by spin Hall effect
由于其横向性质，自旋霍尔效应（SHE）提供了激发和检测自旋电流和磁化动力学的可能性，即使在磁性绝缘体中。磁绝缘体具有极低的吉尔伯特阻尼，是研究非线性现象和新型低功率自旋电子学应用的优秀材料。在这里，我们报告的直接成像的电驱动自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）的亚铁磁绝缘体Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的激发和检测的基础上的SHE。利用空间分辨微聚焦布里渊光散射（BLS）技术，对Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$中的自旋动力学进行了直接成像.以前，ST-FMR实验假设整个样品的均匀进动，这在我们的测量中是无效的。一个强大的自旋波本地化的样品的中心，观察表明形成一个非线性的，自本地化的自旋波“子弹”。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall
Giant mesoscopic spin Hall effect on surface of topological insulator
研究了具有阶跃势的拓扑绝缘体表面的介观自旋霍尔效应。利用McMillan方法，在弹道输运极限下，解析地导出了横向电流诱导的巨自旋极化，该极化在势能边界上振荡，由于Klein佯谬而不受势垒的限制，在自旋分辨扫描隧道显微镜中应该可以观察到.
2010-09-20 cond-mat.mes-hall
