Multiple Quantum Phases in Graphene with Enhanced Spin-Orbit Coupling: From the Quantum Spin Hall Regime to the Spin Hall Effect and a Robust Metallic State
我们报告了一个有趣的过渡，从量子自旋霍尔相的自旋霍尔效应后分离的铊吸附原子吸附到石墨烯表面。Landauer-Büttiker和Kubo-Greenwood模拟用于访问实际尺寸的无序铊功能化石墨烯系统中的边缘和体输运物理。我们的研究结果不仅量化了吸附原子聚集在形成的拓扑状态的不利影响，但也提供了证据的出现自旋积累在相对的样品边缘驱动的自旋相关的散射诱导的铊岛，这最终导致在最小的体电导率$\sim 4e^{2}/h$，不敏感的本地化效应。
2014-12-27 cond-mat.mes-hall
Crossover between spin swapping and Hall effect in metallic systems
我们从理论上研究了自旋霍尔效应和自旋交换之间的交叉，这是一种最近预测的现象，其存在于电流与其自旋极化方向之间的互换[Lifshits和Dyakonov，Phys.Rev.Lett. 103，186601（2009）]。采用自旋轨道耦合无序的紧束缚模型，对自旋霍尔效应、自旋弛豫和自旋交换进行了同等处理。我们证明了自旋霍尔效应和自旋交换作为自旋轨道耦合和无序强度的函数呈现出非常不同的依赖性。结果表明，自旋交换甚至可能超过自旋霍尔效应.本文提出了三种用于金属自旋交换效应实验观测的装置。
2015-05-14 cond-mat.mes-hall
d-Wave Hall effect and linear magnetoconductivity in metallic collinear antiferromagnets
本文理论预测金属共线反铁磁体中存在二次且d-波对称的反常霍尔效应，并发现该模型中的线性磁电导，电流、电压降与磁场共面。
2024-07-17 cond-mat.mes-hall
Relative weight of the inverse spin Hall and spin rectification effects for metallic Py,Fe/Pt and insulating YIG/Pt bilayers estimated by angular dependent spin pumping measurements
我们量化的相对重量的逆自旋霍尔和自旋整流效应发生在RF溅射多晶坡莫合金，分子束外延生长的外延铁和液相外延生长的钇铁石榴石双层系统与不同的封盖材料。为了将自旋整流信号与反自旋霍尔电压区分开，外部磁场在平面内旋转以利用主导效应的不同角度依赖性。我们证明，在坡莫合金的各向异性磁阻是自旋整流的主导来源，而在外延铁的异常霍尔效应也具有相当的强度。在钇铁石榴石/铂双层整流揭示了一个角度依赖性模仿自旋霍尔磁阻引起的各向异性磁阻。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall
Origins of the unidirectional spin Hall magnetoresistance in metallic bilayers
最近的研究表明，由于导电性、磁化强度和自旋霍尔或Rashba-Edelstein效应之间的相互作用，层状导体中出现了不对称电子输运。在这里，我们研究的单向磁电阻（UMR）所造成的电流诱导的自旋积累在Co/Pt和CoCr/Pt双层膜。我们确定了三个竞争机制支撑的电阻不对称性，即界面和体自旋相关的电子散射和电子磁振子散射。我们的测量提供了一个一致的描述的电流，磁场，和温度依赖性的UMR和显示，无论是积极的和消极的UMR可以通过调整界面和散装自旋相关的散射项相对于磁振子人口。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall
Weyl fermions and the anomalous Hall effect in metallic ferromagnets
我们重新考虑铁磁SrRuO $_3$中的异常霍尔效应的问题，结合最近发展的Weyl半金属理论的见解。我们证明，SrRuO $_3$具有大量的外尔节点，在动量空间分离，在其能带结构。虽然节点通常不符合费米能量，除非材料是掺杂的，我们表明，即使节点内的费米海有显着的影响材料的物理性质。特别是，我们表明，共同的信念，（非量子化的部分）的铁磁金属的固有的异常霍尔电导率是完全的费米表面属性，是不正确的：一般存在的异常霍尔电导率的贡献，所产生的拓扑费米弧表面状态，与Weyl节点，这是相同的数量级的费米表面的贡献。
2013-09-06 cond-mat.mes-hall
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
Colossal Spin Hall Effect in Ultrathin Metallic Films
我们预测自旋霍尔角高达80%的替代铋杂质的贵金属薄膜。巨大的自旋霍尔效应是由自旋霍尔电导率在减少样品尺寸的增强和共振杂质散射的电荷电导率的强烈降低引起的。这些发现可以被利用来通过应变工程来创建具有高效率的电荷到自旋电流转换的材料。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect in metallic collinear antiferromagnets
National University of Science and Technology MISIS（国立科技大学MISIS）；L.D. Landau Institute for Theoretical Physics（朗道理论物理研究所）
研究金属列式反铁磁体中异常霍尔效应的机制，通过理论分析和微观计算揭示其起源与Dzyaloshinskii不变量的关系。
2026-01-25 cond-mat.mes-hall
Significant ordinary Nernst effect contribution to spin-orbit torque harmonic Hall measurements in metallic structures
Department of Physics and Astronomy, Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学物理与天文学系）
该研究指出金属结构中普通能斯特效应对自旋轨道转矩谐波霍尔测量有显著贡献，以Cr/Co双层膜为例表明其会高估自旋轨道转矩效率，建议量化金属自旋轨道转矩时需谨慎考虑该效应。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall
Comment on "Weyl fermions and the anomalous Hall effect in metallic ferromagnets"
我们指出，与Chen，Bergman和Burkov [Phys. Rev. B 88，125110（2013）]的断言相反，即使在能带结构中存在外尔点，本征反常霍尔电导率的非量子化部分也确实可以表示为费米面性质。
2013-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Metallic Gates on ac Measurements of the Quantum Hall Resistance
使用具有分裂背栅的样品，观察到交流量子霍尔电阻的线性频率依赖性。由于2DEG和背栅之间的漏电流产生的介电损耗引起的频率系数可以通过增加背栅电压从正值变为负值。更有趣的是，通过去除这些背栅，可以显著地减小损耗，导致（0.03 ± 0.03）ppm/kHz量级的剩余频率系数。此外，在1 kHz时，在1.4 T的磁场范围内观察到非常平坦的平台。这些结果清楚地表明，QHR的音频频率依赖性在很大程度上与测量设备有关，并且不源于2DEG的物理输运性质。
2003-03-17 cond-mat.mes-hall
Localization and Metal-Insulator Transition in Multi-Layer Quantum Hall Structures
研究了整数量子霍尔体系中弱耦合多层电子系统的相结构和霍尔电导量子化。我们推导了一个有效场论，并进行了双圈重整化群计算。结果表明：（i）有限的层间隧穿（无论多么小）引起连续的金属和绝缘相和金属-绝缘体转变的酉普适类。(ii)霍尔电导率在3D制度中的金属相中没有重整化。(iii)霍尔电导在绝缘相被量子化。在体量子霍尔相中，有效场论描述了表面上的输运。
1997-11-07 cond-mat.mes-hall
Spin Hall magnetoresistance in metallic bilayers
研究了由重金属（HM）层和铁磁金属（FM）层组成的双层金属膜中的自旋霍尔磁电阻（SMR）。我们发现近十倍的增加SMR在W/CoFeB相比，以前研究的HM/铁磁绝缘体（FI）系统。SMR随温度的降低而增加，尽管W层电阻率随温度的变化可以忽略不计。一个模型来解释的纵向自旋电流的FM层，金属铁磁体的关键特性之一的吸收。我们发现，该模型不仅定量地描述了HM层的厚度依赖性的SMR，允许准确估计的自旋霍尔角和HM层的自旋扩散长度，但也可以占SMR的温度依赖性通过假设一个温度依赖的FM层的自旋极化。这些结果说明了独特的作用，金属铁磁层在定义跨HM/FM界面的自旋传输。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metallic Quantized Anomalous Hall Effect without Chiral Edge States
本研究在磁性三明治异质结构的拓扑绝缘体薄膜中发现金属量子反常霍尔效应，霍尔电导量子化为e²/h但纵向电导有限，归因于无质量狄拉克锥，不依赖手性边缘态，为拓扑输运提供新见解。
2023-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intrinsic spin Hall effect in graphene: Numerical calculations in a multi-orbital mode
我们利用一个包含原子自旋轨道相互作用的多轨道紧束缚模型研究了石墨烯中的自旋霍尔效应。发现SHE是由自旋相关的Aharonov-Bohm相引起的。在金属情况下，自旋霍尔电导率（SHC）的计算值远小于金属石墨烯的实际参数值的量子化霍尔电导率。在绝缘情况下，由于多轨道效应，SHC的量子化被破坏。目前的研究表明，在蜂窝晶格的SHE增强的化学掺杂，如用硼原子取代的碳原子。
2008-09-12 cond-mat.mes-hall
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
Spin Hall and Edelstein effects in metallic films: from 2D to 3D
本文研究具有空间依赖 Rashba 界面自旋轨道耦合的金属薄膜，揭示三维维度导致非零且可普适的自旋霍尔电导率，并将 Edelstein 效应分解为动量与自旋弛豫时间贡献的两项。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall
Novel metallic and insulating states at a bent quantum Hall junction
研究了两个量子霍尔系统以直角相交的非平面几何结构的量子霍尔效应。当两个面在相等的填充因子nu时，结托管具有非量子化电导的通道，取决于nu。在nu = 1/3时，状态是金属的，随着温度T的下降，沿着结的电导增加。在nu = 1，2时，它是强绝缘的，而在nu = 3，4时，它只表现出弱的T依赖性。在沿结施加直流电压偏置时，微分电导再次显示出三种不同的行为。Hartree计算的分散在交界处说明了可能的解释，并强调从平面QH结构的差异。
2007-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin precession and spin Hall effect in monolayer graphene/Pt nanostructures
自旋霍尔效应作为自旋逻辑运算中的一种有前途的现象，在没有铁磁体的情况下迅速发展。然而，到目前为止，在室温下金属系统中检测到的电信号的大小并不令人印象深刻。在这里，我们证明了两个数量级的增强信号在单层石墨烯/Pt设备相比，他们的完全金属对应物。这种增强部分源于有效的自旋注入和石墨烯的大电阻率，但我们也观察到Pt中100%的自旋吸收，并发现高达0.15的异常大的有效自旋霍尔角。大的自旋-电荷转换使我们能够在磁场存在下研究石墨烯中的自旋进动。此外，通过开发一个分析模型的基础上的一维扩散自旋输运，我们表明，在石墨烯的有效自旋弛豫时间可以准确地确定使用（逆）自旋霍尔效应作为检测手段。这是充分理解自旋霍尔器件中自旋吸收后果的必要步骤，已知自旋霍尔器件抑制金属和石墨烯系统中的有效自旋寿命。
2017-09-06 cond-mat.mes-hall
Spin Pumping and Inverse Spin Hall Effect in Platinum: The Essential Role of Spin-Memory Loss at Metallic Interfaces
通过Co中的铁磁共振、自旋抽运和逆自旋霍尔效应的组合实验，|Pt双层和Co |Cu| Pt三层，我们证明了一致的值的自旋扩散长度$\ell_{\rm sf}^{\rm Pt}=3.4\pm0.4$ nm和自旋霍尔角$θ_{\rm SHE}^{\rm Pt}=0.051\pm0.004$的Pt。我们的数据和模型强调的部分退极化的自旋电流在每个接口由于自旋记忆损失。我们的模型调和先前公布的自旋霍尔角值，并解释了不同的标度长度的铁磁阻尼和自旋霍尔效应感应电压。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dirac nodal lines and induced spin Hall effect in metallic rutile oxides
我们在金属金红石氧化物IrO $_2$、OsO $_2$和RuO $_2$的能带结构中发现了狄拉克结线（DNL），并揭示了这些结线所贡献的大的自旋霍尔电导，这解释了最近发现的IrO $_2$的强自旋霍尔效应（SHE）.存在两种类型的DNL。第一种类型形成DNL网络，其在整个布里渊区中延伸，并且仅在不存在自旋轨道耦合（SOC）的情况下出现，其在边界上诱导表面态。由于SOC诱导的能带反交叉，在这些化合物中可以实现大的本征SHE。第二种类型出现在布里渊区边缘，由于非对称对称性的保护，对SOC是稳定的。除了报道新的DNL材料外，我们的工作揭示了DNL和SHE之间的一般关系，为Dirac结材料在自旋电子学中的应用指明了一条道路。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Skyrmion Crystals in Metallic Thin Films
研究了铁磁金属薄膜中Skyrmion晶体（SkX）的集体动力学。我们发现，晶体的电流驱动运动减少了拓扑霍尔效应和Skyrmion轨迹弯曲远离电流的方向（Skyrmion霍尔效应）。我们发现了一种新的耗散机制在非共线自旋纹理，可以导致一个更快的自旋弛豫比吉尔伯特阻尼，计算的声子在SkX的色散，并讨论杂质钉扎的Skyrmions的影响。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall
Emergence of topological Hall effect in half-metallic manganite thin films by tuning perpendicular magnetic anisotropy
具有拓扑自旋织构的磁性材料（如磁性Skyrmion）表现出非平凡的霍尔效应，即拓扑霍尔效应（THE）。在这项研究中，我们证明了出现在半金属钙钛矿锰氧化物的薄膜的THE。为了稳定磁skyrmions，我们控制的垂直磁各向异性施加压缩外延应变，以及通过引入一个小的Ru掺杂。当垂直磁各向异性被调整，使其与磁偶极相互作用平衡时，该膜在磁化反转过程中表现出相当大的THE。实空间观测表明存在Skyrmion的形成，其中一些具有高拓扑电荷数。目前的结果开辟了新的功能，出现在skyrmion相和其他丰富的阶段之间的激烈竞争的钙钛矿锰氧化物与各种订单的自旋，电荷和轨道自由度的可能性。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Probing quantum criticality using nonlinear Hall effect in a metallic Dirac system
在金属（掺杂）狄拉克系统中，相互作用驱动的对称性破缺可以在费米能级下的节点处自发产生能隙。在这个过渡过程中，线性电导率仍然有限，使得在线性传输中难以直接观察。我们提出了非线性霍尔效应作为这种转变时，反转对称性破缺的直接探针。具体来说，对于一个二维狄拉克材料与倾斜的低能量色散，我们首先预测的特征带间共振峰转化为非洛伦兹形式的碰撞制度。此外，我们还证明了反转对称破缺量子相变是由一条奇异的依赖于倾斜的临界点线控制的。当从有序侧接近这条线时，由于强耦合的非相干费米子和玻色子激发之间的散射，非线性霍尔电导率被抑制。我们的研究结果应该激励进一步研究强相互作用狄拉克材料的非线性响应。
2020-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous spin Hall angle of a metallic ferromagnet determined by a multiterminal spin injection/detection device
本文报道了铁磁金属合金钴铁（Co $_{25}$ Fe $_{75}$，CoFe）中反常自旋霍尔角的测定。这是通过测量自旋注入/检测效率的多终端设备与纳米线的铂（Pt）和CoFe沉积到磁性绝缘体钇铁石榴石（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$，YIG）。应用自旋电阻模型，我们的多终端自旋输运数据，我们确定在YIG的磁振子电导率，在YIG/CoFe界面的自旋电导，最后的异常自旋霍尔角CoFe作为其自旋扩散长度的函数在一个单一的设备。我们的实验清楚地揭示了一个负的反常自旋霍尔角的铁磁金属CoFe，但一个消失的普通自旋霍尔角。这与铁磁金属Co和坡莫合金的结果相反。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional orbital Hall insulators
与自旋霍尔效应（SHE）类似，轨道霍尔效应（OHE）是指由纵向施加的电场引起的轨道角动量的横向流动的产生.对于自旋-轨道耦合（SOC）相当大的系统，轨道和自旋角动量自由度耦合，并且电荷、自旋和轨道角动量激发之间的相互关系自然建立。OHE主要在金属系统中进行探索，在那里它可以非常强大。然而，它的几个功能在二维（2D）材料中仍然未被探索。在这里，我们调查的作用，轨道纹理的OHE显示的多轨道二维材料。我们预测在这些系统中，无论是在其金属和绝缘相的外观一个相当大的轨道霍尔效应。在某些情况下，轨道霍尔电流大于自旋霍尔电流，它们作为信息载体的使用拓宽了新型自旋轨道电子器件的发展可能性。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effects in magnetic weak topological insulator films
本文系统研究弱拓扑绝缘体薄膜中的铁磁、反铁磁和交变磁效应，揭示其可在无外磁场下产生多种反常霍尔效应，为探索弱拓扑绝缘体磁效应提供新见解。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall
1/2 Z Topological Invariants and the Half Quantized Hall Effect
本文提出一种新型$\frac{1}{2}\mathbb{Z}$拓扑不变量，用于区分半整数量化霍尔相与普通金属铁磁体，并通过半磁性拓扑绝缘体和拓扑晶体绝缘体薄膜验证了该拓扑序。
2024-09-24 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Effect and Quantum Point Contact in Bilayer-Patched Epitaxial Graphene
我们研究了外延单层石墨烯双层夹杂物通过磁输运测量和扫描门显微镜在低温下。我们发现，双层夹杂物可以是金属或绝缘的初始和门控载流子密度的依赖。金属双层作为边缘电流的等电位短路，而紧密间隔的绝缘双层引导电子在单层收缩，这是局部门控使用扫描门探针的流动。
2014-10-27 cond-mat.mes-hall
Quantization of Hall Resistance at the Metallic Interface between an Oxide Insulator and SrTiO$_{3}$
在氧化物绝缘体和SrTiO 3之间的界面处形成的二维金属为氧化物电子学提供了新的机会。然而，量子霍尔效应，其中一个最迷人的效果，电子限制在两个维度，仍然在这些复杂的氧化物异质界面探索不足。在这里，我们报告的调制掺杂的非晶LaAlO $_{3}$ /SrTiO $_{3}$异质结构的基础上，SrTiO 3异质界面中的量子化霍尔电阻的实验观察，它具有高电子迁移率超过10000厘米$^{2}$ /Vs和低载流子密度的顺序为~10 $^{12}$ cm $^{-2}$。随着明确的Shubnikov-de Haas振荡，量子化霍尔电阻的间距表明，界面是由一个量子阱与10个平行的导电二维子带。这为导电氧化物界面的电子结构提供了新的见解，并代表了设计和理解先进氧化物器件的重要一步。
2016-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening model of metallic non-ideal contacts at integer quantized Hall regime
在这项工作中，我们计算的电子和电流密度分布的边缘和体积的二维电子系统，专注于理想和非理想的接触。自洽地求解三维泊松方程，以获得在没有外部磁场的情况下的电势分布，考虑由栅极（接触）和蚀刻（横向限制）限定的霍尔条。在垂直磁场作用下，考虑电子-电子相互作用，在高斯-费米近似下，得到了不可压缩带的空间分布.使用本地版本的欧姆定律，连同相关的电导率模型，我们还计算了电流分布。我们观察到，不可压缩的带可以驻留在边缘或在体积取决于场强。我们的数值结果表明，由于密度差的区域就在前面的接触，不可压缩带不渗透到注射区域时，考虑非理想的接触配置。这种非理想接触与传统的边缘通道图像形成强烈对比，因此对传输具有强烈影响。我们还以唯象的方式考虑了加热效应，并提出了从可压缩区域到不可压缩区域的电流注入机制。本文提出的模型与局部探测实验结果完全一致，并伴有热点的形成。
2010-03-31 cond-mat.mes-hall
Investigating the current distribution of parallel-configured quantum point contacts under quantum Hall conditions
电场控制的电荷传输是现代计算机的关键概念，即体现在场效应晶体管中。金属栅极电压控制电荷分布，因此可以定义逻辑元素，这些逻辑元素是计算过程的关键。在这里，我们研究了一个类似的系统所定义的金属门诱导准一维的高迁移率的电子系统中存在的强垂直磁场的传输通道。首先，我们求解三维Poisson方程，自洽地施加相应的边界条件，并以输出为初始条件，计算了在外加磁场存在下二维电子系统平面内的电荷密度和电势分布。随后，我们施加一个外部电流，并获得运输电荷的空间分布，考虑各种磁场和栅极电压强度在足够低的温度（< 10开尔文）。我们发现，磁场打破了空间对称性的电流分布，而施加到金属栅极的电压确定的散射过程。
2020-07-29 cond-mat.mes-hall
Cryogenic Cooling and Power Generation Using Quantum Hall Systems
研究了利用量子霍尔系统进行热电能量转换的可能性。结果表明，大量的简并和部分填充朗道能级的金属性，使热电制冷和发电在低温下前所未有的效率。的品质因数是明确的横向热电器件使用的狄拉克材料的$ν=0$量子霍尔态在电荷中性，其中由于电子-空穴对称性电霍尔效应消失，但热电霍尔效应峰。
2019-09-20 cond-mat.mes-hall
Giant orbital Hall effect and orbital-to-spin conversion in 3d, 5d, and 4f metallic heterostructures
轨道霍尔效应提供了自旋霍尔效应的替代手段，以将充电电流转换成角动量流。最近，引人注目的签名的轨道霍尔效应已被确定在三维过渡金属。在这里，我们报告了一个系统的研究，包括3D，5D和4F金属异质结中的轨道电流的产生，传输和转换。我们发现Cr的轨道霍尔电导率达到了5*10^5 Ohm^{-1} m^{-1}量级的巨大值，Pt除了自旋霍尔效应外，还表现出很强的轨道霍尔效应。作为厚度的函数进行测量的Cr-Cr，Mn和Pt层和铁磁Co和Ni层揭示了如何轨道和自旋电流竞争或相互帮助，以确定作用在磁性层上的自旋-轨道扭矩。我们进一步展示了这种相互作用如何可以通过在磁性层和磁性层之间引入4 f间隔物来大幅调制。Gd和Tb充当非常有效的轨道-自旋电流转换器，将Cr产生的自旋-轨道扭矩提高4倍，并反转Pt产生的扭矩的符号。为了解释我们的结果，我们提出了一个广义漂移扩散模型，包括自旋和轨道霍尔效应，并描述了它们的相互转换介导的自旋-轨道耦合。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identifying Majorana bound states at quantum spin Hall edges using a metallic probe
研究了普通金属探针直接与量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）的螺旋边模接触所产生的电导。我们发现，由于形成了一个单一的马约拉纳束缚态（MBS），在QSHI基超导体-铁磁体混合物在零温度下的$2e^2/h$电导峰。在相应的约瑟夫森结托管一对MBS，一个$4e^2/h$电导峰被发现在零温度。电导量化对相关系统参数的变化具有鲁棒性，并且随着探针和MBS之间距离的增加而保持不变。在低温极限下，当探针放置在MBS的定位长度内时，电导峰是稳健的。因此，我们的研究结果可以提供一个有效的方法来检测在QSHI系统中的MBS的存在。
2022-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Voltage-controlled Group Velocity of Edge Magnetoplasmon in the Quantum Hall Regime
利用飞行时间测量方法研究了量子霍尔体系中边缘磁等离子体激元（EMP）的群速度。通过施加电压脉冲从欧姆接触注入EMP，并且通过向量子点接触的栅极施加另一电压脉冲在量子点接触处检测EMP。我们发现，电磁脉冲的群速度沿金属栅电极所定义的边缘沟道强烈依赖于施加到栅极的电压。所观察到的速度变化可以理解为反映了由金属栅极引起的屏蔽程度，金属栅极阻尼面内电场并因此降低了速度。屏蔽的程度可以通过改变栅极和边缘沟道之间的距离与栅极电压来控制。
2010-01-24 cond-mat.mes-hall
Opposite current-induced spin polarizations in bulk-metallic Bi2Se3 and bulk-insulating Bi2Te2Se topological insulator thin flakes
三维拓扑绝缘体（TI）最基本、最奇特的性质之一是其拓扑表面态（TSS）的自旋动量锁定（SML），在未来的自旋电子学中具有潜在的应用前景。然而，其他可能的传导通道，例如具有强Rashba型自旋-轨道相互作用（SOI）和可能具有自旋霍尔效应（SHE）的体导电状态的普通二维电子气（2DEG），可以共存于3D TI中，使得难以确定电流诱导自旋极化（CISP）的起源。在这项工作中，我们直接比较了体绝缘的Bi 2 Te 2Se（BTS 221）和体金属的Bi 2Se 3薄片之间的CISP使用自旋电位法。在体绝缘BTS 221中，观察到的CISP具有与TSS的SML的预期螺旋度一致的符号，但是与其计算的体自旋霍尔电导率（SHC）相反的符号。然而，与BTS 221相比，在块体金属Bi 2Se 3中观察到相反的CISP，这与其带弯曲诱导的2DEG的Rashba-Edelstein效应和体自旋霍尔效应（SHE）的预期一致。我们的研究结果提供了一个电气的方式来区分TSS从其他可能的导电通道在3D TI的自旋输运测量，并开放的方式在电荷-自旋转换器件的潜在应用。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall
Universality in the Crossover between Edge Channel and Bulk Transport in the Quantum Hall Regime
提出了一种新的整数量子霍尔效应的理论方法，它能够描述平台间跃迁以及向霍尔绝缘体的跃迁。我们发现两个政权（金属和绝缘体）的顶部朗道能级，其中耗散体电流出现在不同的方向。这些区域由一个温度不变点分开。
1998-02-05 cond-mat.mes-hall
Interaction effects and the metallic phase in p-SiGe
磁电阻的结果，提出了p-SiGe样品的金属侧的B=0的金属-绝缘体过渡。这些结果不能在弱相互作用二维系统的量子修正的标准理论框架内理解。特别是没有观察到对数依赖于温度，在低场，无论是纵向或霍尔磁电阻率，尽管在弱局部化效应的磁阻证据。此外，霍尔系数表现出很强的对数依赖于字段。结果更好地解释了重整化群理论和反常的霍尔效应与强自旋轨道耦合的背景自旋织构的存在下。
2000-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anderson Localization from Berry-Curvature Interchange in Quantum Anomalous Hall System
从理论上研究了自旋翻转无序下量子反常霍尔效应（QAHE）的局域化机制。结果表明，QAHE在弱无序时保持量子化，在中等无序时进入Berry曲率介导的金属相，在强无序时进入Anderson绝缘相.从相图中，我们发现，在电荷中性点，虽然QAHE是最强大的对无序，相应的金属相是更容易被本地化到安德森绝缘相由于\textit{interchange}的Berry曲率分别由导带和价带。最后，我们提供了一个与拓扑荷相关的唯象图像，以更好地理解QAHE安德森局域化的物理根源。
2016-01-27 cond-mat.mes-hall
Spin-flip scattering at quantum Hall transition
我们制定了一个广义的Chalker-Coddington网络模型，描述了在量子霍尔制度的二维电子气的核自旋的影响。我们发现精确的解析表达式的带电粒子通过鞍点势存在的垂直磁场，考虑自旋翻转过程的传输系数。自旋翻转散射在量子霍尔跃迁临界能量附近的有限范围内产生金属态。结果发现，通常的绝缘相与霍尔电导$σ_{xy}=0, 1, 2$分离的新的金属相。
2009-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Giant Planar Hall Effect in Epitaxial (Ga,Mn)As Devices
大霍尔电阻跳跃观察时，从外延（Ga，Mn）As层图案化的微器件受到扫描，在平面磁场。这种巨大的平面霍尔效应比以前在金属铁磁体中观察到的大四个数量级。这使得（Ga，Mn）As的角度依赖性磁性的测量变得非常灵敏。从这些测量推导出的磁各向异性场与理论预测进行了比较。
2002-10-12 cond-mat.mes-hall
Scaling of the Hall effects beyond the quantum resistance threshold in oxidized CoFeB
本文研究了从金属态到强绝缘态六个电阻率量级的非晶态CoFeB铁磁体的普通和异常霍尔效应。当电阻超过量子电阻阈值时，异常霍尔效应的极性反转，并且普通和异常霍尔效应的幅度都与电阻率成二次方地增加。非寻常霍尔效应的绝对值在金属态和绝缘态之间的八个数量级的整个范围内与普通效应成线性比例。该行为在定性和定量上与理论预测和实验已知的其他材料不同。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous Hall effect
我们提出了一个审查的实验和理论研究的异常霍尔效应（AHE），专注于最近的事态发展，提供了一个更完整的框架来理解这种微妙的现象，并在许多情况下，取代了清晰的争议。实验和理论工作之间的协同作用，都发挥了至关重要的作用，一直在这些进步的核心。在理论方面，贝里相位概念的采用建立了AHE和源自自旋轨道耦合的霍尔电流的拓扑性质之间的联系。在实验方面，过渡金属、过渡金属氧化物、尖晶石、辉石和金属稀磁半导体中的AHE的新实验研究已经更清楚地建立了系统的趋势。这两个发展与第一性原理电子结构计算相一致，强烈倾向于在具有中等导电性的金属铁磁体中的内在Berry相相关AHE机制的主导地位。内禀AHE可以用Berry相位曲率表示，因此它是理想晶体的一种内禀量子力学性质。一个外在的机制，从无序斜散射，往往占主导地位的高导电铁磁体的AHE。我们回顾了完整的现代半经典治疗的AHE与更严格的量子力学治疗的基础上的Kubo和Keldysh形式主义，考虑到多频带效应，并证明了所有三个线性响应理论在金属制度的等价性。最后，我们讨论了悬而未决的问题和未来的调查途径。
2009-04-26 cond-mat.mes-hall
Density of quasiparticle states for a two-dimensional disordered system: Metallic, insulating, and critical behavior in the class D thermal quantum Hall effect
本文用数值方法研究了时间反转和自旋旋转对称性均破缺的二维无序超导体的准粒子态密度$\varrho(E)$。作为这类系统（对称类D）的通用单粒子描述，我们使用Cho-Fisher版本的网络模型。这有三个阶段：热绝缘体，热金属和量子化热霍尔导体。在热金属中，我们发现$\varrho(E)$的对数发散为$E\to 0$，正如从西格玛模型计算预测的那样。有限尺寸效应导致叠加振荡，正如随机矩阵理论所预期的那样。在热绝缘体和量子化热霍尔导体中，我们发现$\varrho(E)$在E=0处是有限的。在这些阶段之间的平台过渡，$\varrho(E)$减少到零的$|E|$减少，与结果$\varrho(E) \sim |E|\ln(1/|E|)$来自随机质量狄拉克费米子的计算。
2007-06-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Quantum Breakdown of the Quantized Hall Insulator
我们提出了一个解析标度理论的本地化在一个二维的分层网络模型，旨在代表相位相干电子输运的量子霍尔制度。标度表达式的纵向和霍尔磁阻。与最近的数值研究一致，我们发现霍尔电阻率在金属相是量子化的，但在绝缘相发散。这表明量子化霍尔绝缘体的特性只能在强退相机制存在的情况下发生。
2001-01-29 cond-mat.mes-hall
Perturbation theory of the dynamic inverse spin Hall effect with charge conservation
本文提出了金属系统中自旋-轨道相互作用驱动的动态逆自旋霍尔效应的规范不变理论。电荷守恒是通过包括顶点修正来图解地施加的。我们表明，电荷电流是由一个有效的电场，这是成比例的自旋电流泵的磁化动力学。这一结果与最近的实验结果一致。
2009-08-21 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
Hall effect in ferromagnetic nanomagnets: magnetic field dependence as an evidence of inverse spin Hall effect contribution
我们测量磁场依赖的霍尔角在金属铁磁纳米磁体与稳定的本地磁矩的霍尔效应预测线性加上一个恒定的依赖于外部场起源于普通和异常的霍尔效应，分别采用的机制。我们建议，实验观察到的偏离这种依赖性是由逆自旋霍尔效应（ISHE）和发展的唯象理论，预测一个独特的非线性依赖的ISHE对外部磁场的贡献。理论和实验之间的完美协议支持的ISHE在铁磁金属的霍尔输运中的相当大的作用。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Metallic glasses for spintronics: anomalous temperature dependence and giant enhancement of inverse spin Hall effect
通过反自旋霍尔效应（ISHE）的自旋-电荷转换对于实现自旋电子学的各种应用是必不可少的。自旋霍尔响应通常遵循与纵向电阻率的通用标度关系，并且具有温和的温度依赖性，因为基元激发在电阻率和ISHE中仅起次要作用。在这里，我们报告的ISHE的金属玻璃显示出近两个数量级的增强与温度的阈值从80-100 K的玻璃化转变点的增加。由于电阻率在温度范围内变化很小，因此这种反常的温度依赖性与普遍存在的标度律相悖。这种巨大的温度提高可以很好地描述了一个两级的玻璃热激发模型，并消失后，结晶，提出了一个新的机制，涉及独特的玻璃热激发。这一发现可能为实现自旋电子器件在室温和更高温度下的高自旋-电荷转换效率以及利用自旋电流检测玻璃的结构和动力学铺平了新的途径。
2018-08-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect in Three Dimensional Layered Systems
将具有明显层间隧穿效应的三维层状系统映射到自旋哈密顿量上，在半经典近似下得到了强磁场极限下的相图.该相图，它表现出一个金属相的能量和磁场的有限范围内，和计算出的相关的临界指数，$ν=4/3$，同意与现有的数值计算。讨论了这一工作对三维量子霍尔效应的意义。
1997-12-17 cond-mat.mes-hall
Spin Hall effect in 2D metallic delafossite PtCoO$_2$ and vicinity topology
二维（2D）金属PtCoO $_2$以所有氧化物中最低的室温电阻率而闻名，接近于最高的两种材料Ag和Cu的室温电阻率。此外，我们还从理论上预言了强的内禀自旋霍尔效应。这源于我们在费米表面附近的电子结构中发现的六个强烈倾斜的狄拉克锥，其中大的自旋轨道耦合（SOC）打开了一个间隙。这是由丰富的拓扑性质的基础上，特别是，镜像陈氏金属的现象是实现不完全，但非常准确，在一个近似的晶体对称。我们期望这种“邻近拓扑”是一个功能的相关性远远超出这种材料。我们的威尔逊圈分析表明，进一步精细的功能，如脆弱的拓扑结构。这些发现突出了PtCoO $_2$作为自旋电子学应用的有前途的材料以及研究对称性和拓扑结构的相互作用的平台。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent giant topological Hall effect in twisted Fe3GeTe2 metallic system
Seoul National University（首尔大学）；Nankai University（南开大学）；University of California, Riverside（加利福尼亚大学河滨分校）
研究发现扭曲Fe3GeTe2金属体系中存在巨量拓扑霍尔效应，其源于由交替的平面内和层对比Dzyaloshinskii-Moriya相互作用诱导的拓扑磁纹理，为下一代自旋电子器件提供了新途径。
2026-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
