Enhancement of spin Hall conductivity in W-Ta alloy
通过重金属中的自旋霍尔效应产生纯自旋电流是近十年来的一个活跃的研究课题。为了减少有效地切换相邻铁磁层以用于应用所需的能量，不仅应该增加电荷-自旋转换效率，而且还应该降低重金属的纵向电阻率。在这项工作中，我们研究了自旋霍尔电导率在W_{1-x} Ta_{x} / CoFeB / MgO（x = 0 - 0.2）使用自旋扭矩铁磁共振测量。将W与Ta合金化后，样品的有效自旋霍尔角（从-0.15到-0.3）和纵向电阻率（60 - 120 μW·cm-1）都发生了2倍的变化。当Ta含量为11%时，自旋霍尔角达到-0.3，纵向电阻率为100 μW·cm-1，这使得这种W基合金的功耗非常低。这项工作表明，溅射沉积的W-Ta合金可能是一种有前途的高能效自旋电流产生材料。
2020-08-17 cond-mat.mtrl-sci
First-principles evaluation of intrinsic, side-jump, and skew-scattering parts of anomalous Hall conductivities in disordered alloys
我们开发了一个第一性原理的程序，个人评价的固有的，侧跳，和倾斜散射的贡献异常霍尔电导率$σ_{xy}$。该方法是基于Kubo-Bastin公式中$σ_{xy}$的每个起源的不同微观导电过程。我们还提出了一种方法来实现这个计划的紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）方法与相干势近似（CPA）。对无序FePt和FePd合金的计算表明了该方法的有效性。我们发现，估计值的每个起源的$σ_{xy}$表现出合理的依赖于这些无序合金中的电子散射。
2016-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Composition Tuning of the Anomalous Hall Effect in Isoelectronic L10 FePd1-xPtx Alloy Films
从实验和理论上研究了L10 FePd_（1-x）Ptx合金薄膜的反常霍尔效应（AHE）。我们发现，内在贡献（？sigma_int_AH）对AHE的贡献可以显著增加，而非本征侧跳贡献（sigma_int_AH）对AHE的贡献可以显著增加。sj_Δ H）可以从略大于σ j_Δ H连续地减小。L10 FePd中的int_AH远小于sigma^？int_AH在L10 FePt中，通过增加Pt组成x.我们表明，这种化学成分调谐的内在贡献是由更强的自旋-轨道耦合强度的Pd/Pt网站时，较轻的Pd原子被较重的Pt原子取代。我们的研究结果提供了一种手段，操纵铁磁合金中的竞争AHE机制，更全面地了解AHE和铁磁合金的技术应用。
2012-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Influence of complex disorder on skew-scattering Hall effects in $L1_0$-ordered FePt alloy
我们通过第一性原理计算表明，L $1_0$有序FePt的斜散射异常霍尔角和自旋霍尔角极大地取决于不同类型的无序。与富Pt侧相比，当朝向富Fe侧稍微偏离化学计量比时，获得不同符号的AHE。对于化学计量的样品，短程有序的缺陷霍尔角有深远的影响，并可以改变它们的一个因素相比，不相关的障碍的情况下，$2$。这可能解释了实验中测量到的异常霍尔角的巨大范围，这些霍尔角经历了不同的制备过程，因此它们的晶体学质量可能不同。
2016-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in the high-resistivity high-entropy alloy AlCrMoW
本研究通过磁控共溅射制备了高熵合金 Al$_{x}$(CrMoW)$_{1-x}$ 薄膜，发现其在高电阻率下具有最大自旋霍尔角 -0.12，且实验与理论计算吻合，为自旋霍尔器件工程提供了一类新材料。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Dzyaloshinskii-Moriya interaction and Hall effects in the skyrmion phase of MnFeGe alloys
我们进行了密度泛函理论计算表明，在富铁锰$_{1-x}$ Fe $_x$ Ge合金的skyrmion相的电子动力学是由贝里相物理。我们观察到Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的大小，直接与混合空间-动量Berry相相关，随着浓度$x$的变化而改变符号和大小，与Shibata { \it et al.}的数据直接相关，Nature Nanotech. { \bf 8}，723（2013）.计算的FeGe的反常和拓扑霍尔效应也与现有的实验符合得很好。我们进一步开发了一个简单的紧束缚模型，能够解释这些发现。最后，我们表明，绝热Berry相图片违反了富锰限制的合金。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Emergent spin Hall conductivity in Tantalum-Rhenium alloys
本文研究Ta-Re合金的自旋霍尔电导率，发现约60 at.% Ta时因费米能级调控而显著增强，并用太赫兹发射实验和刚性能带模型验证了该增强效应。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature intrinsic anomalous Hall effect in disordered half-metallic ferromagnetic quaternary Heusler alloy CoRuFeSi
National Institute of Technology Andhra Pradesh（安得拉邦国立技术学院）；Indian Institute of Technology Hyderabad（海德拉巴印度理工学院）；Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院低温结构研究所）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Kolkata Centre（UGC-DAE科学研究中心加尔各答中心）
研究发现四元Heusler合金CoRuFeSi在室温下具有显著的内在异常霍尔效应，其源于Berry曲率机制，为自旋电子器件提供了新机遇。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Coherent description of the intrinsic and extrinsic anomalous Hall effect in disordered alloys on an $ab$ $initio$ level
本文对反常霍尔效应（AHE）作了一个统一的描述，它适用于纯合金和无序合金系统，对所有的AHE源一视同仁。这是通过使用完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）格林函数方法结合相干势近似（CPA）合金理论来实现Kubo-Stencheda方程。应用纯元素铁磁体bcc-Fe和fcc-Ni导致的结果完全符合以前的工作。对于fcc-Fe $_x$ Pd $_{1-x}$和fcc-Ni $_x$ Pd $_{1-x}$合金体系，在整个浓度范围内的反常霍尔电导率（AHC）都能达到与实验非常满意的一致。为了解释这些结果的内在AHC的定义的扩展建议。绘制相应的非本征AHC与纵向电导率的线性关系被发现在稀释制度，允许详细讨论的歪斜和侧跳散射过程的作用。
2010-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Correlation of microdistortions with misfit volumes in High Entropy Alloys
最近，高熵合金的屈服强度与测量到的皮米级原子畸变相关。在这里，在一个多组分合金的均方根微观变形被证明是几乎成比例的失配体积参数，进入溶质强化的预测模型。两个模型的三元合金家族，面心立方的Cr-Fe-Ni和体心立方的Nb-Mo-V的分析表明，在一个广泛的成分空间的相关性。因此，所报道的屈服强度与微变形的相关性是微变形和失配参数之间的相关性和所导出的屈服强度对失配参数的依赖性的结果。
2020-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Strong enhancement of the spin Hall effect by spin fluctuations near the Curie point of FexPt1-x alloys
最近在具有强自旋轨道相互作用的非磁性重金属体系中观察到了强自旋霍尔效应（SHE）。这些SHE要么归因于固有的带结构效应，要么归因于杂质的非本征自旋相关散射，即侧跳或斜散射。在这里，我们报告了一个非常强大的自旋霍尔效应，归因于自旋波动，在铁磁FexPt 1-x合金的居里点附近，可调x。这导致在相邻铁磁层上施加类似阻尼的自旋-轨道扭矩，该扭矩在该过渡区域中强烈地依赖于温度，具有指示FePt内的峰值自旋霍尔比的下限0.34（±）0.02的峰值。我们还观察到一个明显的峰值在FM/FePt界面的有效自旋混合电导，并确定在这些FexPt 1-x合金的自旋扩散长度。这些结果为强自旋涨落铁磁系统的自旋动力学和输运的基础研究提供了新的机会，并为有效产生强自旋电流的应用提供了新的途径。
2018-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Detection of hydrogen by the extraordinary Hall effect in CoPd alloys
研究了氢吸附对CoPd铁磁薄膜中异常霍尔现象（EHE）的影响。氢的吸附在非常霍尔效应系数中增加了一个正项，并通过磁滞回线的矫顽力和剩磁的相应变化来修改垂直磁各向异性。氢敏组分在Co浓度为20% < x < 50%的范围内响应最强，在EHE极性反转点x_0 ~ 38%附近响应最强。根据薄膜成分和操作领域，CoPd对低浓度氢的EHE响应可以达到数百%，这使得该方法和材料对于氢传感具有吸引力。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Switching of 3-Terminal Magnetic Tunnel Junctions by the Giant Spin Hall Effect of $\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$ Alloy
最近的研究表明，引入增加Pt电阻率的杂质可以提高其产生的自旋霍尔扭矩的效率。在这里，我们直接证明了这种策略的有用性，通过制造原型3端面内磁化磁性隧道结，利用自旋霍尔扭矩从$\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$合金，并测量开关的临界电流。我们发现，$\rm{Pt}_{85}\rm{Hf}_{15}$降低开关电流密度相比，纯铂的准静态斜坡电流偏置和纳秒级电流脉冲的约2倍，从而证明了这种方法的可行性，以协助开发高效的嵌入式磁存储器技术。
2018-01-01 cond-mat.mtrl-sci
The anti-ordinary Hall effect in NiPt thin films
研究了第10族元素Ni和Pt二元合金中的反常霍尔效应。观察到在任何合金成分下，普通的霍尔效应都是负的（类电子）。除了在铁磁量子临界点附近外，反常霍尔效应也是负的。在接近临界点时，通过调节温度或合金的成分，可以将异常霍尔效应的符号改变为正（类空穴）。我们把这种“反寻常”的霍尔效应与相反的符号的普通和非凡的贡献的Berry相位奇异性，远离费米能量的铁磁交换能量的增加。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant Spin Hall Effect Induced by Skew Scattering from Bismuth Impurities inside Thin Film CuBi Alloys
我们证明了通过在Cu中引入少量Bi杂质可以诱导巨自旋霍尔效应（SHE）。基于一种新的三维自旋输运有限元方法的分析表明，Bi杂质诱导的SHE符号为负，其自旋霍尔角为-0.24。CuBi合金中的这种负的大SH角可以通过应用由Fert和Levy [Phys. Rev. Lett. 106，157208（2011）]至6p杂质。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced THz emission from spintronic emitters with Pt-Al alloys
本文通过Pt-Al合金化提高电阻率以增强自旋霍尔角，从而改进Pt基自旋电子太赫兹发射器，实现太赫兹发射幅度提升67%。
2025-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin Hall angle in the Heusler alloy Weyl ferromagnet Co$_2$MnGa
外尔半金属由于其奇异的拓扑性质在凝聚态物理中扮演着重要的角色，它们与铁磁性的共存可能会导致增强的自旋相关现象。本文利用横向自旋阀结构中的电自旋注入，在室温下研究了铁磁Weyl半金属Heusler合金Co $_2$ MnGa中的逆自旋霍尔效应（ISHE）.自旋输运性质，如自旋极化和自旋扩散长度在这种材料中被精确地提取，以估计自旋霍尔角$θ_{\textrm{SH}}$，这被发现是$-0.19\pm0.04$，是最高的报道的铁磁体。尽管该值与已知重金属的数量级相同，但Co $_2$ MnGa的显著更高的电阻率意味着检测电压的大小的改进，而其铁磁性质允许通过磁化方向控制SHE的强度。它还表明，Onsager的互易性不适用于这个系统，这是部分归因于不同的自旋依赖霍尔电导率自旋向上和自旋向下的载流子。
2021-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Weyl semimetal phases and intrinsic spin-Hall conductivity in SbAs ordered alloys
研究发现Sb₁₋ₓAsₓ有序合金在所有破缺反转对称的As组分下均存在WSM相，具12个外尔点及大自旋霍尔电导率，且Sb₀.₅As₀.₅与GaAs(111)近晶格匹配，有望集成传统半导体。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Highly fcc-textured Pt-Al alloy films grown on MgO(001) showing enhanced spin Hall efficiency
本文对MgO（001）衬底上生长的面心立方（fcc）织构Pt-Al合金薄膜和SiO（$_2$）衬底上生长的结晶不良Pt-Al合金薄膜的自旋霍尔效率进行了系统的比较研究。使用CoFeB作为探测器，我们发现，对于以$x = 25$为中心的Al成分，主要是L1 $_{2}$有序的Pt $_{100-x}$ Al $_x$合金薄膜生长在MgO上表现出突出的电荷-自旋转换效率。对于Pt $_{78}$ Al $_{22}$ /CoFeB双层MgO上，我们获得阻尼一样的自旋霍尔效率高达$ξ_\textrm{DL} \sim +0.20$，并预计高达7倍的功耗降低相比，相同的Al成分的多晶双层SiO $_2$。这项工作表明，提高面心立方铂基合金的结晶度是在这类材料中实现大自旋霍尔效率和低功耗的关键步骤。
2021-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The spin Hall effect of Bi-Sb alloys driven by thermally excited Dirac-like electrons
我们研究了Bi $_{1-x}$ Sb $_x$ /CoFeB异质结中的电荷-自旋转换。溅射沉积的异质结构的自旋霍尔电导率（SHC）表现出高平台在Bi丰富的组合物，对应于拓扑绝缘体相，其次是减少的SHC为Sb丰富的合金，与计算的固有自旋霍尔效应的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金。SHC随着Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金在饱和之前的厚度的增加而增加，这表明它是主要有助于产生自旋电流的合金的本体;拓扑表面状态，如果存在于膜中，则起很小的作用。令人惊讶的是，发现SHC随着温度的升高而增加，遵循载流子密度的趋势。这些结果表明，大的SHC在室温下，自旋霍尔效率超过1和一个非常大的自旋电流迁移率，是由于在$L$谷的窄间隙Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金的Dirac-like，热激发电子的数量增加。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torque Engineering in β-W/CoFeB Heterostructures via Ta and V Alloying at Interfaces
自旋轨道矩是自旋电子器件中一种很有前途的磁化翻转机制，它表现为在非磁性金属和铁磁界面上累积的自旋极化矩。为了在实践中充分利用这一点，具有高自旋霍尔角的材料，即，电荷-自旋转换效率是必不可少的。迄今为止，很少有方法设计新的非晶态金属合金。此外，新材料需要与半导体加工兼容。在这里，我们介绍了W-Ta和W-V合金，并将它们部署在$β$ -W/CoFeB层之间的界面处。首先，通过第一性原理能带计算，计算了不同组分的W-Ta和W-V结构的自旋霍尔电导率，预测了W-V合金的自旋霍尔电导率从W的$-0.82 \times 10^3$ S/cm提高到$-1.98 \times 10^3$ S/cm。随后，异质结构的制造和自旋-轨道力矩特性的实验表征。通过使$β$ -W与浓度为20原子%的V合金化，我们观察到自旋霍尔电导率的绝对值的大的增强，高达$-(2.77 \pm 0.31) \times 10^3$ S/cm。通过X射线衍射和扫描透射电子显微镜的分析，进一步解释了自旋-轨道力矩效率的提高是由于W和CoFeB之间的W-V合金。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
(Fe,Sn)4N alloy as a model spin-glass system with short-range competing interactions on a nonfrustrated simple cubic lattice
在无序局域矩方法和局域自旋密度近似的框架下，应用第一性原理中的磁力定理导出了具有参数的海森堡哈密顿量，研究了（Fe，Sn）4N合金中自旋玻璃态的起源.结果表明，在自旋玻璃态稳定的合金浓度范围内，只有一个Fe亚晶格是本征磁性的，由于化学和磁无序的影响，原子间的交换磁相互作用基本上是短程的.具有良好自旋矩的磁性Fe原子随机分布在非几何阻挫简单立方晶格中。磁阻挫，这通常被认为是自旋玻璃态形成条件的基本成分，可能只发生由于两个最近邻相互作用的竞争。因此，我们认为，（Fe，Sn）4N是一个罕见的自旋玻璃系统的自旋玻璃态的形成机制可能会在一个简单的立方晶格上的最小随机网站模型的框架内进行研究，而几何挫折的影响可以被排除在外的例子。
2019-02-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent structural, magnetic and transport properties of epitaxial Co2FeAl Heusler alloy thin films
本文系统地研究了MgO（001）衬底上Heusler合金Co_2FeAl（CFA）外延膜的结构、磁性和反常霍尔效应随膜厚的变化。结果表明，CFA薄膜具有面内单轴磁各向异性的高度有序的B2结构。电输运性质的分析表明，晶格和磁振子散射的纵向电阻率的贡献。独立于膜的厚度，CFA膜的异常霍尔电阻率被发现是由斜散射只占主导地位。此外，反常霍尔电阻率表现出弱的温度依赖性行为，其绝对值随厚度的减小而增大。我们将这种温度不敏感性的异常霍尔电阻率的CFA薄膜中的隧穿自旋极化的弱温度依赖性，而厚度依赖行为可能是由于界面或自由表面电子态的重要性增加。
2012-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio theory of the spin-dependent conductivity tensor and the spin Hall effect in random alloys
我们提出了一个扩展的相对论电子输运理论的标准（电荷）的随机合金的电导率张量的紧束缚线性松饼-锡轨道方法的所谓的自旋相关的电导率张量，它描述了Kubo的线性响应的自旋电流外部电场。该方法是基于有效的电荷和自旋电流运营商，对应于intersite电子输运和nonrandom，这简化了配置平均的相干势近似的装置。特别注意的是费米海项的自旋相关的电导率张量，其中包含一个非零的非相干部分，在标准的电导率张量。所开发的形式主义适用于自旋霍尔效应在二元无规doppler合金，无论是在模型水平上，并为Pt基合金的面心立方结构。我们表明，自旋霍尔电导率由三个贡献（一个内在的和两个外在的）表现出不同的浓度依赖性在稀释极限的合金。所选的Pt合金（Pt-Re，Pt-Ta）的结果导致自旋霍尔角约0.2，这些相当大的值得到的组合物，属于热力学平衡相。因此，这些合金可以被认为是用于有效电荷到自旋转换的其它系统的替代物，所述其它系统通常是亚稳晶体或金属玻璃。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Toward 100% Spin-Orbit Torque Efficiency with High Spin-Orbital Hall Conductivity Pt-Cr Alloys
5d过渡金属Pt是用于在Pt/铁磁层（FM）异质结构中有效产生自旋-轨道力矩（SOT）的典型自旋霍尔材料。然而，长期以来，在巨大的工程努力下，Pt和Pt合金的类阻尼SOT效率（$ξ_{DL}$）仍然被限制为$ξ_{DL}$ <0.5。在这里，我们提出，与适当的合金元素，特别是3d过渡金属V和Cr，高自旋轨道霍尔电导率（$σ_{SH}{\sim}6.5{\times}10^{5}({\hbar}/2e)Ω^{-1}{\cdot} m^{-1}$）可以开发。特别是对于Cr掺杂的情况，Pt $_{0.69}$ Cr $_{0.31}$ /Co器件中极高的$ξ_{DL}{\sim}0.9$可以用$ρ_{xx}{\sim}133 μΩ{\cdot}cm$的中等Pt $_{0.69}$ Cr $_{0.31}$电阻率来实现。低临界SOT驱动开关电流密度的$J_{c}{\sim}3.2{\times}10^{6} A{\cdot}cm^{-2}$也被证明。Pt $_{0.69}$ Cr $_{0.31}$ /FM结构的阻尼常数（$α$）也被发现从纯Pt/FM情况下的0.078减小到0.052。这种Pt-Cr/FM异质结构的总体高$σ_{SH}$、巨大的$ξ_{DL}$、中等的$ρ_{xx}$和减小的$α$使其有希望用于通用的极低功耗SOT存储器应用。
2022-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic intrinsic anomalous Hall effect in ordered 3dPt alloys
通过第一性原理计算，研究了L10铁磁体FePt、CoPt和NiPt及其中间合金的本征反常霍尔电导（AHC）及其各向异性.我们证明，在这个家庭的化合物的AHC强烈依赖于在晶体中的磁化方向。我们预测，这种显着的取向依赖性结合AHC的一般下降趋势时，从FePt到NiPt导致AHC的符号变化后，旋转的CoPt合金的晶体中的磁化方向。我们还认为，在Co（x）Ni（1-x）Pt合金中，对于一定浓度范围的x，有可能实现对晶体中某一磁化方向的反常霍尔电流的完全猝灭。通过分析3dPt合金中的自旋分辨AHC，我们试图将这些化合物中的AHC的总体趋势与它们在费米能周围的d态密度在改变原子序数时的变化联系起来。此外，我们显示的各向异性反常霍尔效应的现象的一般性，通过演示它的发生在三带紧束缚模型。
2011-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Isovalent alloying assisted anomalous valley Hall effect in hexagonal antiferromagnetic monolayer
该研究提出通过等价合金化打破PT对称性，在六方反铁磁单层中实现自旋劈裂与反常谷霍尔效应，并通过第一性原理计算在CrMoC2S6单层中验证，拉伸应变可增强谷劈裂。
2024-05-29 cond-mat.mtrl-sci
The role of spin-flip transitions in the anomalous Hall effect of FePt alloy
我们进行了第一性原理计算，证明了自旋轨道相互作用的非自旋守恒部分的重要性，为有序FePt合金的本征反常霍尔电导率。如果Pt被较轻的等电子元素Pd取代，这种相互作用的影响会大大降低。负责异常速度的带间跃迁的分析表明，自旋翻转跃迁不仅发生在费米能级附近的避免带交叉，但也有类似的色散以及分离的带对之间。我们还预测了强烈的各向异性的FePt的异常霍尔电导率完全由低频自旋翻转跃迁。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Enhancement of Intrinsic Spin Hall Conductivity in $β$ Tungsten via Substitutional Doping
通过自旋-轨道扭矩操纵重金属/铁磁双层中的磁化的关键挑战是识别表现出有效的电荷-自旋电流转换的材料。从头算电子结构计算表明，纯$β$ -W的本征自旋霍尔电导（SHC）比纯$α$-W的本征自旋霍尔电导大约60%.更重要的是，我们证明了$β$ -W的SHC可以通过Ta合金化来增强。这是证实了自旋Berry曲率计算的W $_{1-x}$钽$_x$（$x$ $\sim$ 12.5%）合金，显示了巨大的增强自旋霍尔角高达$\approx$ $-0.5$。其机制是自导热系数和纵向电导率随费米能级位置的协同作用。这些发现不仅为增强$β$ -W的本征自旋霍尔效应铺平了道路，而且为开发替代合金化技术来定制各种材料的自旋霍尔效应提供了新的指导。
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Infrared dielectric function, phonon modes and free-charge carrier properties of high-Al-content Al$_x$Ga$_{1-x}$N alloys determined by mid-infrared spectroscopic ellipsometry and optical Hall effect
用中红外椭圆偏振光谱法测量了4H-SiC衬底上一组高质量Si掺杂的Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N外延层的声子模参数和各向异性中红外介电函数张量分量。发现$E_1$（TO）模的双模行为和$A_1$（LO）模的单模行为与先前的拉曼散射光谱报告一致。建立了红外活性声子频率参数的组成依赖关系，并讨论了可能被无序激活的无声$B_1$模式。利用最佳匹配模型导出的声子模频率和高频介电常数参数，应用Lydanne-Sachs-Teller关系，确定了静态介电常数与$x$的关系。用中红外光学霍尔效应测量方法确定了高Al含量的Al-$_x$-Ga-$_{1-x}$-N合金的有效质量参数及其与成分的关系。此外，还研究了具有相似Si掺杂水平的Al-$_x$-Ga $_{1-x}$ N薄膜的自由电子浓度$N$和迁移率参数$μ$随Al含量$x$的变化关系，并进行了讨论。
2015-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Effect of secondary LuNiSn phase on thermoelectric properties of half-Heusler alloy LuNiSb
本文报道了三元化合物LuNiSb（立方晶系）和LuNiSn（正交晶系）以及复合材料（LuNiSb）$_{0.5}$（LuNiSn）$_{0.5}$的高温（350 K <T< 1000 K）热电性能。LuNiSn的导电性是金属性的，而LuNiSb的导电性是类金属性的。前者的Seebeck系数在700 K时达到-5.5 $μ$ V/K，后者在607 K时达到66 $μ$ V/K。复合样品（LuNiSb）$_{0.5}$（LuNiSn）$_{0.5}$由正交晶系基体和立方夹杂物构成，结合了LuNiSn的导电性和LuNiSb的热电性能。尽管如此，这种材料的热电性能没有增强。
2019-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Sign change of the spin Hall effect due to electron correlation in nonmagnetic CuIr alloys
最近，在CuIr合金中实验观察到0.021的正自旋霍尔角（SHA）[Niimi等人，物理修订版信函106，126601（2011）]，并且主要归因于非本征偏斜散射机制，而从从头计算获得负SHA [Fedorov等人，B88，085116（2013）]，使用SHA的一致定义。我们重新考虑SHA在CuIr合金，与本地电子关联的影响，在5d轨道的Ir杂质，包括量子Monte Carlo方法。我们发现，SHA是负的，如果我们忽略这样的本地电子相关，但成为积极的，一旦U接近一个现实的值。这可能开辟了一种通过操纵杂质的占用数来控制SHA的符号的方法。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Reversible adiabatic temperature change in the shape memory Heusler alloy Ni2.2Mn0.8Ga: An effect of structural compatibility
Ni-Mn基形状记忆Heusler合金具有很强的磁热效应，有望在磁制冷技术中得到应用。它与一阶磁结构（马氏体）相变有关。我们对非化学计量比的Heusler合金Ni $_{2.2}$ Mn $_{0.8}$ Ga在其一阶磁结构相变附近的MCE进行了全面的研究。我们发现在重复的磁场循环下发生可逆的MCE。这种可逆行为可归因于马氏体相变的小热滞后。基于我们详细的温度依赖的X射线衍射数据的分析，我们证明了立方奥氏体和四方马氏体相的几何相容性。这一发现将可逆MCE行为直接与立方奥氏体和四方马氏体相之间的改进的几何相容性条件相关。该方法将有助于利用一级马氏体相变设计具有大可逆MCE的形状记忆Heusler合金。
2020-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Robust topological Hall effect driven by tunable noncoplanar magnetic state in Mn-Pt-In inverse tetragonal Heusler alloys
通过有效控制竞争磁相互作用来操纵磁基态，已经导致了许多奇异磁态的发现。在这个方向上，由多个磁性亚晶格和有利于手性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用）的晶体对称性组成的四重Heusler化合物提供了实现非平凡磁性结构的理想基础。在这里，我们提出了一个大的强大的拓扑霍尔效应（THE）的多亚晶格Mn $_{2-x}$ PtIn Heusler磁体的观察。拓扑霍尔电阻率来源于非零标量自旋手征下实空间Berry曲率的非零性，随着不同亚晶格上磁矩倾斜角的减小，拓扑霍尔电阻率系统地减小.借助第一性原理计算、磁性和中子衍射测量，我们建立了一个可调的非共面磁性结构的存在，该结构是由D $_{2d}$对称结构中的海森堡交换和手征交换引起的。THE相对于非共线性程度的鲁棒性为设计基于THE的自旋电子器件增加了新的自由度。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Alloying V in MnBi$_2$Te$_4$ for Robust Ferromagnetic Coupling and Quantum Anomalous Hall Effect
二维磁性拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$中的本征反铁磁层间耦合限制了量子反常霍尔效应（QAHE）的稳定实现[Y. Deng等人，Science 367，895（2020）]。通过密度泛函理论计算，我们证明了调整的AFM耦合MnBi $_2$ Te $_4$薄膜的铁磁耦合的可能性，通过合金化约50%的V与Mn。结果，QAHE可以在不与偶数或奇数七重层交替的情况下实现。这提供了一个实用的策略，以获得稳健的QAHE在MnBi $_2$ Te $_4$膜，使他们有吸引力的技术创新。
2020-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Multi-Scale Machine Learning Framework for Coupled Chemical, Spin, and Structural Disorder in Alloys
Northeastern University（东北大学）
研究提出多尺度机器学习框架，集成机器学习模型与统计采样方法，用于研究合金中化学、自旋和结构的耦合无序，以体心立方Fe-Co合金为例验证，预测相变和熔化温度与实验值吻合，确立其为研究多无序合金的可靠工具。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations on the spin anomalous Hall effect of ferromagnetic alloys
铁磁金属中的自旋反常霍尔效应（SAHE），通过在磁性结中引入非磁性间隔层，可以产生自旋-轨道力矩，从而使另一铁磁层的磁化旋转，引起了人们的广泛关注。基于第一性原理密度泛函理论和线性响应理论，对L1 $_0$型合金$X$ Pt（$X$ =Fe，Co，Ni）的自旋反常霍尔电导（SAHC）进行了理论研究.我们发现FePt的SAHC远小于异常霍尔电导率（AHC），导致异常霍尔效应的非常小的极化，$ζ$ =SAHC/AHC约为0.1。另一方面，SAHC随着价电子数（$N_{\rm v}$）的增加而增加，并且CoPt和NiPt显示出大于1的相对大的$|ζ|$值。AHC的负贡献是CoPt和NiPt中大SAHC和$ζ$的来源，这是由于Pt在少数自旋态的费米能级附近的反键态。
2021-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anatomy of spin Hall effect in ferromagnetic metals
本文通过第一性原理计算揭示铁磁金属中常规、自旋反常和磁自旋霍尔效应三种机制共存，并在Pt基合金中预测出与Pt相当的自旋霍尔角，为无场翻转垂直磁化及自旋-电荷转换器件提供新途径。
2023-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Strong Suppression of the Spin Hall Effect in the Spin Glass State
我们在横向自旋阀结构中用自旋吸收方法测量了自旋玻璃金属CuMnBi合金的自旋霍尔效应。在远高于Mn杂质的磁矩随机冻结的自旋玻璃温度Tg时，CuMnBi三元合金的自旋霍尔角与CuBi二元合金的自旋霍尔角一样大。然而，令人惊讶的是，它在约4Tg时开始降低，并且在0.5Tg时变得小7倍。在三元合金的反常霍尔效应中也观察到类似的趋势。我们提出了一个简单的模型，考虑到本地化的时刻和传导电子自旋之间的相对动力学的解释。
2015-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skew scattering in dilute ferromagnetic alloys
从第一性原理出发，研究了自旋轨道耦合、磁性和杂质散射相互交织的稀磁合金中霍尔效应的斜散射问题.我们的主要目的是确定化学趋势，并制定出简单的规则，在费米表面的杂质和主机状态的大斜散射，特别强调在同一个系统中的自旋和异常霍尔效应的相互作用。通过参考三种不同的\emph{ab initio}方法，基于不同的近似相对于电子结构和输运性质的预测趋势的基准。
2015-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant anomalous Hall and Nernst effect in magnetic cubic Heusler compounds
磁性和拓扑结构的相互作用为奇异的线性响应效应提供了可能性，例如异常霍尔效应和异常能斯特效应，这些效应可以通过在电子结构中设计强的贝瑞曲率来强烈增强。甚至有可能利用这一点在高温下通过降低维度来创建量子反常霍尔态。磁性Heusler化合物是用于此目的的一类有前途的材料，因为它们生长在薄膜中，具有高居里温度，并且它们的电子结构具有强拓扑特征。在这里，我们提供了一个全面的研究磁性立方全Heusler化合物的固有异常传输，我们说明了几个Heusler化合物优于迄今为止报道的最好的材料。结果揭示了对称性的重要性，特别是镜像平面，结合磁性对巨反常霍尔效应和能斯特效应的影响，这对于线性响应（自旋霍尔效应，自旋轨道力矩等）是普遍有效的。由内在贡献主导。
2020-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Giant anomalous Hall and Nernst conductivities in magnetic all-$d$ metal Heusler alloys
全$d$ Heusler是一类新型化合物，其结合了多功能性，例如热响应和自旋电子学，并具有增强的机械性能。尽管在具有$p$ - $d$杂化的常规Co $_2$ XY Heuslers中显示出有希望的输运性质（反常Hall（AHC）和反常能斯特（ANC）电导率），但仅具有$d$ - $d$杂化的全$d$ Heuslers为寻找具有突出输运性质的新候选者打开了新的视野。在这项工作中，我们评估的AHC和ANC的结晶稳定的铁/亚铁磁性的全- $d$ -金属规则的Heusler化合物的基础上高通量的第一性原理计算。据观察，相当多的材料表现出巨大的AHC和ANC，如立方Re $_2$ TaMn，其AHC为2011 S/cm，和四元Pt $_2$ CrRh，其AHC为1966 S/cm，ANC为7.50 A/mK。电子结构的综合分析表明，高的AHC可以归因于费米能级附近的Weyl节点或带隙的节线的出现。这些输运性质和价电子数之间的相关性也进行了深入的研究，这提供了一个实际的指导，通过化学掺杂横向热电应用定制AHC和ANC。
2023-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Cocktail effect and robust Berry curvature driven anomalous Hall conductivity in the entropy-stabilized Heusler alloy Co$_2$(Ti$_{0.25}$V$_{0.25}$Cr$_{0.25}$Fe$_{0.25}$)Al
Thapar Institute of Engineering and Technology（塔帕尔工程与技术学院）；Bennett University（贝内特大学）；Jaypee Institute of Information Technology (JIIT)（贾伊皮信息技术学院）
本研究合成了熵稳定Heusler合金Co$_2$(Ti$_{0.25}$V$_{0.25}$Cr$_{0.25}$Fe$_{0.25}$)Al，通过实验和DFT计算证明其反常霍尔电导主要源于贝里曲率，且尽管存在化学无序，该电导仍与母体化合物相当，体现了鸡尾酒效应。
2026-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Large enhancement of the spin Hall effect in Au by scattering with side-jump on Ta impurities
我们提出的自旋霍尔效应（SHE）在AuW和AuTa合金的大范围的W或Ta的浓度相结合的实验，横向自旋阀和铁磁共振/自旋泵技术。主要结果是通过Ta杂质的侧跳机制识别出自旋霍尔角（SHA）的大的增强，对于约10%的Ta，SHA高达± 0.5（即$50\%$）。相比之下，金钨中的SHA不超过+0.15，并且可以通过合金的本征SHE来解释，而没有来自W杂质的偏斜或侧跳散射的显著非本征贡献。AuTa合金，因为它们结合了非常大的SHA和中等的电阻率（小于$85\,μΩ.cm$），对于利用SHE的自旋电子器件是有希望的。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin Hall effect in half-Heusler alloy topological semimetal YPtBi grown at low temperature
Half-Heusler合金拓扑半金属YPtBi是具有大自旋霍尔角$θ$ $_{SH}$和高热稳定性的有效自旋源材料的有希望的候选者。然而，具有低体载流子密度的高质量YPtBi薄膜通常在600 $°$ C下生长，这超过了后端线（BEOL）工艺400 $°$ C的限制。本文研究了在低至300 $°$ C的生长温度下生长的YPtBi薄膜的结晶性和自旋霍尔效应。虽然$θ$ $_{SH}$随着生长温度降低到300 $°$ C由于结晶度的劣化而劣化，但是通过降低溅射Ar气体压力可以恢复。我们获得了高达8.2的巨大$θ$ $_{SH}$，并通过在300 $°$ C和1 Pa的Ar气压下生长的YPtBi中的~10 $^5$ A/cm $^2$的超低电流密度证明了有效的自旋-轨道转矩磁化切换。我们的研究结果提供了在较低的生长温度下生长的YPtBi中获得巨$θ$ $_{SH}$的配方，适合于BEOL工艺。
2022-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vanishing of the anomalous Hall effect and enhanced carrier mobility in the spin-gapless ferromagnetic Mn2CoGa1-xAlx alloys
本文通过制备Mn2CoGa1-xAlx系列合金，发现Mn2CoGa中反常霍尔效应消失并伴随高载流子迁移率，为自旋注入器件提供了更优的自旋无带隙半导体候选材料。
2023-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron transport in high-entropy alloys: Al$_{x}$CrFeCoNi as a case study
高熵合金Al $_{x}$ CrFeCoNi存在于宽范围的Al浓度（$0 < x < 2$）内。随着Al含量的增加，其结构由fcc相转变为bcc相。我们研究了这种结构变化对输运性质的影响，包括剩余电阻率和异常霍尔电阻率。我们已经进行了详细的比较的第一性原理模拟与现有的实验数据。我们表明，所有研究的合金组合物的计算的剩余电阻率与现有的实验数据的电阻率值和浓度的趋势是在一个公平的协议。我们强调，一个很好的协议与实验也获得了异常霍尔电阻率。通过对各向异性磁电阻、自旋无序电阻和吉尔伯特阻尼的估算，我们完成了研究。结果表明，本征化学无序是散射的主要机制，而自旋极化对剩余电阻率的影响相对较弱。
2019-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the magnetism and giant anomalous Hall effect in thin Fe-Al films via B2 nanophase growth
Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod（下诺夫哥罗德洛巴切夫斯基国立大学）；Institute for Physics of Microstructures, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微观结构物理研究所）
研究发现，高温退火促进B2-Fe0.5Al0.5相的形核与生长，增强Fe-Al合金的磁性和巨异常霍尔效应，通过实验与理论分析揭示了相变对性能提升的机制。
2026-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Large Spin Hall Effect in High-Entropy Alloy/CoFeB Bilayers
本文研究高熵合金Mn--Nb--Mo--Ta--W/CoFeB双层中的自旋霍尔效应，发现其自旋霍尔角可达0.12，与Pt相当，表明该bcc相高熵合金是适用于自旋电子学器件的优良自旋霍尔材料。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Short-range correlations in binary alloys: Spin model approach to Ag$_c$Pd$_{1-c}$
通过分析面心立方结构无规Ag $_c$ Pd $_{1-c}$的{ \em ab initio}总能量，研究了Ag-Pd合金中的短程关联.由于原子间相互作用的信息被包含在合金的能量学中，因此可以用一个合适的模型，即Bethe-Peierls-Weiss模型来反演问题，即以从随机系统的总能量获得关于短程相关的信息。作为一个例子，我们演示了如何网站相关性可以从随机合金数据中提取。Bethe-Peierls-Weiss模型预测了面心立方（fcc）Ag-Pd合金在低温下的正的第一近邻相关子和混合能，这与Ag $_{0.5}$ Pd $_{0.5}$的最佳结构有关。
2011-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Exchange splitting as a descriptor for giant anomalous Hall and Nernst effects in ferromagnets
National Institute for Materials Science (NIMS)（物质材料研究机构）；Zhejiang Key Laboratory of Magnetic Materials and Applications, Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所磁材料与应用浙江省重点实验室）；Kyoto Institute of Technology（京都工艺纤维大学）
本研究以2251种化学取代的四方L1₀合金为对象，发现母体化合物的交换分裂是调控巨大贝里曲率驱动输运响应的关键描述符，预测了两种合金的巨大反常输运响应值。
2026-08-27 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of Rashba Effect in Ultra-thin Bismuth Surface Alloys
我们对超薄铋表面合金：铋和面心立方金属Bi/ $M$（111）- $(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30°$（$M$ =Cu、Ag、Au、Ni、Co和Fe）的表面合金进行了密度泛函计算。我们计算的Bi/Ag的Rashba参数与以前的实验和理论结果是一致的。我们预测了贵金属费米能级附近带的Rashba系数$α_R$的变化趋势为：Bi/Ag > Bi/Cu > Bi/Au。对于过渡金属，在$α_R$中存在如下趋势：Bi/Ni > Bi/Co > Bi/Fe。我们的发现可能会导致设计高效的自旋电荷转换材料。
2016-09-30 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of the giant SHE in Cu(Bi) alloys
在预测稀释Cu（Bi）合金的巨大自旋霍尔效应的两年后[Gradhand等人，B 81，245109（2010）]，Niimi等人[Phys.Rev.Lett.2010]在Cu（Bi）合金的薄膜中测量到了强烈的电子效应。109，156602（2012）]。理论和实验都认为斜散射机制是负责任的，但他们得到的自旋霍尔角相反的符号。在详细分析现有理论结果的基础上，我们探讨了理论与实验之间的差异。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interband Effects of Magnetic Field on Hall Effects for Dirac Electrons in Bismuth
以铋合金为模型，研究了三维Dirac电子的霍尔效应。研究发现，有一个非常规的贡献的霍尔电导率$σ_{xy}$产生的带间效应的磁场。这种现象在带边附近尤为明显。霍尔系数表现出两个意想不到的性质：在带边附近的尖锐的峰值，并在带隙区域的急剧变化的符号。讨论了目前研究结果对铋合金的影响。
2008-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
