Emerging Weak Localization Effects on Topological Insulator-Insulating Ferromagnet (Bi_2Se_3-EuS) Interface
Qi I. Yang, Merav Dolev, Li Zhang, Jinfeng Zhao, Alexander D. Fried, Elizabeth Schemm, Min Liu, Alexander Palevski, Ann F. Marshall, Subhash H. Risbud, Aharon Kapitulnik
Thin films of topological insulator Bi_2Se_3 were deposited directly on insulating ferromagnetic EuS. Unusual negative magnetoresistance was observed near the zero field below the Curie temperature (T_C), resembling the weak localization effect; whereas the usual positive magnetoresistance was recovered above T_C. Such negative magnetoresistance was only observed for Bi_2Se_3 layers thinner than t~4nm, when its top and bottom surfaces are coupled. These results provide evidence for a proximity effect between a topological insulator and an insulating ferromagnet, laying the foundation for future realization of the half-integer quantized anomalous Hall effect in three-dimensional topological insulators.
Interface induced states at the boundary between a 3D topological insulator Bi$_2$Se$_3$ and a ferromagnetic insulator EuS
采用相对论密度泛函理论（DFT）方法研究了沉积在铁磁绝缘体（FMI）EuS衬底上的拓扑绝缘体（TI）Bi $_2$ Se $_3$薄膜的电子能带结构.在Bi $_2$ Se $_3$ /EuS异质结构中，在拓扑状态的光谱中打开的间隙具有杂化特性，并且示出由Bi $_2$ Se $_3$膜厚度控制，而磁性对间隙的贡献小到可以忽略。我们还分析了Eu掺杂对Bi $_2$ Se $_3$薄膜的磁化强度的影响，并证明了Eu杂质在相邻的Se和Bi原子上诱导的磁矩比衬底诱导的磁矩大一个数量级。讨论了EuS/Bi $_2$ Se $_3$异质结的磁性和磁输运性质的最新测量结果。
Do topology and ferromagnetism cooperate at the EuS/Bi$_2$Se$_3$ interface?
利用低能μ子自旋旋转（LE- $μ$ SR）方法研究了绝缘铁磁体EuS和拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$之间界面的局域磁性.我们比较这些EuS和拓扑平凡的金属，钛之间的接口。下面的EuS的磁过渡，我们检测到强的本地磁场延伸到相邻的层，并导致一个完整的去极化的μ子。然而，在这两个Bi $_2$硒$_3$和钛，我们测量到类似的本地磁场，这意味着它们的起源主要是独立的界面电子状态的拓扑性质。此外，我们还利用共振软X射线角分辨光电子能谱（SX-ARPES）研究了EuS和Bi $_2$ Se $_3$界面的电子能带结构。通过将光子能量调谐到Eu $M_5$前边缘处的Eu反共振，我们能够通过保护性Al $_2$ O $_3$覆盖层和EuS层检测Bi $_2$ Se $_3$导带。此外，我们观察到一个签名的界面诱导的修改的掩埋Bi $_2$ Se $_3$波函数和/或界面状态的存在。
Magnetic proximity effect at Bi$_2$Se$_3$/EuS interface with broken inversion symmetry
利用密度泛函理论（DFT）和低能有效模型研究了Bi $_2$ Se $_3$ /EuS界面对拓扑绝缘体（TI）Dirac表面态的磁邻近效应.我们考虑一个薄的铁磁绝缘体EuS膜堆叠在Bi $_2$ Se $_3$（111）三层或五层五重层（QL）的板的顶部，EuS的磁化垂直于界面（$z$轴），这打破了时间反转和反转对称性。结果表明，电荷转移和表面弛豫使狄拉克锥电子掺杂。对于3和5个量子点，顶面狄拉克锥的能隙为9 meV，而底面狄拉克锥保持无隙。这是由于EuS薄膜的短程感生磁矩引起的。对于5个量子阱，在底表面狄拉克点的正下方形成了一个能隙为2 meV的额外狄拉克锥，而对于3个量子阱，没有额外的狄拉克锥。我们还研究了自旋轨道纹理的狄拉克表面态与破坏反转对称性，使用DFT和有效的模型。我们发现，$p_z$轨道耦合到自旋矩的$z$分量，其符号与$p_x$和$p_y$轨道相反。$p_z$和径向$p$轨道以与切向$p$轨道相反的旋向性耦合到面内自旋织构。从有效模型得到的结果与我们的DFT计算一致。计算的自旋轨道织构可以从自旋极化角分辨光电子能谱测试。
Topological Magnon Insulator in Insulating Ferromagnet
在具有Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁绝缘体中，我们从理论上预测并数值验证了拓扑磁振子绝缘体，其中无电荷磁振子被拓扑保护沿边缘传输，而它在体中是绝缘的。在体带隙内，边缘态在波矢量空间中形成一个连接的环，作为$4π$ -或$8π$ -周期莫比乌斯带。因此，沿着相应边缘行进的手征能流在拓扑上被保护免受缺陷或紊乱。利用非平衡格林函数方法，我们证明了在非平衡稳态下，磁振子携带的能量流只局限于带隙的边缘，并且倾向于沿着带隙的一个边缘向一个方向运动.我们关于拓扑磁振子绝缘体的预言可以在很宽的能量范围内在绝缘铁磁体的薄膜中观察到，如Lu $_2$ V $_2$ O $_7$。
Weak-anti-localization-to-spin-dependent scattering at a proximity-magnetized heavy metal interface
University of Cambridge（剑桥大学）；Kyoto University（京都大学）；Toyota Riken–Kyoto University Research Center (TRiKUC)（丰田理研-京都大学研究中心）；Beihang University（北京航空航天大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）
Emergent Spin-Filter at the interface between Ferromagnetic and Insulating Layered Oxides
我们报道了界面感应磁化对铁磁锰氧化物La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_{3}$和绝缘铜酸盐PrBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$组成的磁性隧道结输运性质的强烈影响。与通常观察到的隧道磁阻随温度降低而稳定增加相反，该系统在低温下表现出突然的异常降低。有趣的是，这种异常行为可以归因于锰氧化物接触的正自旋极化和界面诱导的Cu磁化的负自旋过滤器效应之间的竞争。
Room-temperature insulating ferromagnetic (Ni,Co)1+2xTi1-xO3 thin films
绝缘单轴室温铁磁体是普通自旋波基器件的先决条件，当代铁磁体的障碍是铁磁性与大电导率的耦合。我们发现，单轴$A^{1+2x}$ Ti $^{4+}$ $_{1-x}$ O $_3$（ATO），$A=$ Ni $^{2+}$，Co $^{2+}$和$0.6<x \leq 1$，薄膜，在室温下已经是电绝缘铁磁体。ATO和钛铁矿结构的八面体网络是相似的，但不同的八面体填充被证明是从反铁磁到铁磁制度的切换路线。ATO结构中八面体可连续填充至$x=1$，或空出$(-0.24<x<0)$。TiO层分隔铁磁（Ni，Co）O层并在NiTiO $_3$和CoTiO $_3$钛铁矿中的铁磁层之间的反铁磁耦合中间，TiO层可以连续地被（Ni，Co）O层取代以将ATO膜转化为具有丰富的直接阳离子相互作用的铁磁绝缘体。
Charge transfer and competing symmetry breaking drive orbital reconstruction and emergent ferromagnetism in insulating oxide superlattices
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；ALBA Synchrotron Light Source（阿尔巴同步辐射光源）；Advanced Photon Source, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室先进光子源）
Realisation of de Gennes$'$ Absolute Superconducting Switch with a Heavy Metal Interface
University of Cambridge（剑桥大学）；Centro de Física de Materiales (CFM-MPC) Centro Mixto CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CFM-MPC）CSIC-UPV/EHU联合中心）；University of the Basque Country UPV/EHU（巴斯克国立大学）；University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Kindai University（近畿大学）；Nagoya University（名古屋大学）；Cambridge Graphene Centre, University of Cambridge（剑桥大学石墨烯中心）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；Beihang University（北京航空航天大学）
National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学国家同步辐射实验室）；MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente（特温特大学MESA+纳米技术研究所）；School of Physics, Northwest University（西北大学物理学院）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心）；National Research Center for Physical Sciences at Microscale, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学微尺度物理科学国家研究中心）；Shaanxi Key Laboratory for Theoretical Physics Frontiers（陕西前沿物理理论重点实验室）；Institute of Solid State Physics, TU Wien（维也纳工业大学固体物理研究所）
