Polarized Temperature Dependent Raman Study of Bi2Te3-Cr2Ge2Te6 heterostructure and the Ferromagnetic Insulator Cr2Ge2Te6
Cr2 Ge 2 Te 6几十年来一直受到关注，因为它是少数几种铁磁绝缘体之一。最近，这种材料已被重新审视，由于其作为衬底的拓扑绝缘体的Bi 2 Te 3的潜力。这使得研究拓扑绝缘体中的反常量子霍尔效应成为可能，并为新型自旋电子器件提供了一条途径。为了探索这两种材料的兼容性，我们使用偏振变温拉曼显微镜研究Bi 2 Te 3-Cr2 Ge 2 Te 6异质结构以及Cr2 Ge 2 Te 6的声子动力学。我们发现的Cr2 Ge 2 Te 6声子的温度依赖性的结果主要从非谐性，虽然也观察到一个小的磁弹性耦合。我们的研究结果证实了潜在的Cr2 Ge 2 Te 6作为拓扑绝缘体的衬底。
2014-10-07 cond-mat.mtrl-sci
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。
2014-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Defect correlations, metal-insulator transition, and magnetic order in ferromagnetic semiconductors
稀释的铁磁III-V族半导体通常表现出高度的补偿。补偿与任一符号的带电缺陷的可比密度的存在有关。这自然导致在生长和退火期间缺陷位置之间的强相关性的发展。我们表明，这些相关性需要了解实验观察到的运输和磁性，以及持久性的能隙掺杂磁性离子。
2002-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Realization of Stable Ferromagnetic Order in Topological Insulator: Codoping Enhanced Magnetism in 4f Transition Metal Doped Bi2Se3
自拓扑绝缘体（TI）被发现以来，在TI中实现长程绝缘铁磁态一直是一个亟待解决的问题。直到最近，这种状态才在Cr掺杂的Bi 2-xSbxTe 3中实现，导致量子反常霍尔效应（QAHE）的发现。然而，这种效应仅在极低的温度下观察到，主要是由于有限的磁性。为了充分理解铁磁有序化的机制，从而提高铁磁性，我们研究了4f过渡金属掺杂的Bi 2Se 3，使用密度泛函理论方法。我们发现Eu和Sm更喜欢具有大磁矩的Bi替代位置，以确保稳定的长程铁磁态。此外，共掺杂可以是一种新的策略，以保持主体材料的绝缘性能以及改善磁性掺杂剂的掺入。因此，我们的研究结果提供了关键的一步，促进实现QAHE在TI系统。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Tantalum Layer Controlling the Magnetic Coupling between Two Ferromagnetic Electrodes via Insulator of a Magnetic Tunnel Junction
定制两个铁磁电极之间的磁耦合的性质的能力能够实现新的自旋电子器件系统。本文讨论了我们的发现，沉积的NiFe顶部电极上的钽（Ta）反转的铁磁电极间耦合的性质。我们观察到在具有Ta（2 nm）/Co（5 nm）/NiFe（5 nm）/AlOx（2 nm）/NiFe（10-15 nm）配置的磁性隧道结顶部沉积~ 5 nm Ta改变了两个铁磁电极之间的磁耦合，从反铁磁变为铁磁。我们研究了Ta效应，使用多种磁性表征，如铁磁共振，磁力计，和极化中子反射计。铁磁共振表征是非常敏感的检测磁耦合通过绝缘垫片的变化。这种添加Ta膜来改变磁耦合的简单方法可以影响其他新兴领域，如分子自旋电子学。我们发现，预先存在的两个铁磁电极之间的磁耦合的磁性隧道结的分子自旋电子学器件的影响。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized light emitting diode using metal/insulator/semiconductor structures
我们已经成功地生长了铁磁金属（Co，Fe和NiFe）/Al_2O_3/ AlGaAs异质结，具有均匀和平坦的界面。由金属/绝缘体/半导体（MIS）结构组成的发光二极管（LED）的电致发光（EL）在室温下取决于铁磁电极的磁化方向。这一事实表明，实现了从铁磁金属到半导体的自旋注入。自旋注入效率在室温下估计为1%的量级。
2002-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Interface ferromagnetism and anomalous Hall effect of CdO/ferromagnetic insulator heterostructures
磁性拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应（QAHE）的实验观测引起了凝聚态物理和材料科学的极大兴趣。为了实现高温QAHE，已经提出了几种候选材料，其中CdO/铁磁绝缘体异质结构中的界面态特别有趣，有利于技术应用。本文报道了氧化物分子束外延生长的Fe_3O_4/CdO/Fe_3O_4异质结构中界面铁磁性和反常霍尔效应的实验观察。系统的CdO厚度的变化揭示了界面铁磁性作为观察到的平面磁电阻和异常霍尔效应的主要原因。我们的研究结果可能为QAHE探索奇异的量子物理现象和潜在的应用铺平了道路，以工程氧化物界面态。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Crossover from 2D ferromagnetic insulator to wide bandgap quantum anomalous Hall insulator in ultra-thin MnBi2Te4
本征磁性拓扑绝缘体为在较高温度下操作的稳健磁性拓扑相提供低无序和大磁性带隙。通过控制层的厚度，涌现的现象，如量子反常霍尔（QAH）效应和轴子绝缘体相已实现。这些观察发生在明显低于大块MnBi 2 Te 4的Neel温度的温度下，并且在超薄MnBi 2 Te 4中的狄拉克点处的磁能隙的测量尚未实现。实现该系统的承诺的关键是直接测量层相关的能隙，并验证间隙是否是磁性的QAH阶段。在这里，我们利用温度相关的角度分辨光电子能谱研究外延超薄MnBi 2 Te 4。我们直接观察到一个层依赖的交叉从一个2D铁磁绝缘体的带隙大于780 meV的一个七重层（1 SL）的QAH绝缘体具有大的能隙（>100 meV）在8 K的3和5 SL MnBi 2 Te 4。QAH带隙的起源被证实是磁性的，因为它随着温度的升高而突然减小，高于8 K。直接观察到的一个大的磁能隙在QAH相的few-SL MnBi_2Te_4是有希望进一步提高QAH材料的工作温度。
2021-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Large Anomalous Hall Effect in Topological Insulators with Proximitized Ferromagnetic Insulators
报道了由铁磁绝缘体Cr2 Ge 2 Te 6和拓扑绝缘体（Bi，Sb）2 Te 3组成的全碲化物异质结构中邻近驱动的大反常霍尔效应.尽管在（Bi，Sb）2 Te 3层的磁化小，异常霍尔电导率达到0.2e2/h的大值，符合铁磁响应的Cr2 Ge 2 Te 6。结果表明，拓扑绝缘体的表面态与邻近层Cr2 Ge 2 Te 6之间的交换耦合是有效的，并且足够强，可以打开表面态的交换能隙.
2019-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical effects of an artificially-layered ferromagnetic topological insulator with T$_C$ of 160 K
本文研究了居里温度达160 K的掺Cr拓扑绝缘体CBST异质结构，通过近红外磁光克尔效应和时域太赫兹偏振测量揭示了其铁磁有序及太赫兹法拉第旋转和克尔旋转，为高温量子反常霍尔效应提供了新途径。
2024-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature spin injection and spin-to-charge conversion in a ferromagnetic semiconductor / topological insulator heterostructure
在室温下使用铁磁半导体的自旋注入是实现自旋功能半导体器件的构建块。然而，由于在众所周知的IV族和III-V族半导体中缺乏可靠的室温铁磁性，这是非常具有挑战性的。在这里，我们演示了室温自旋注入（Ga，Fe）Sb / BiSb异质结，其中（Ga，Fe）Sb是一个铁磁半导体（FMS）与高居里温度（TC）和BiSb是一个拓扑绝缘体（TI）的自旋泵。尽管在室温下（Ga，Fe）Sb的磁化强度非常小（45 emu/cc），但我们能够通过在具有2.5的大的反自旋霍尔角的BiSb的拓扑表面态中利用反自旋霍尔效应（ISHE）来检测来自（Ga，Fe）Sb的自旋注入。我们的研究提供了第一个演示的自旋注入以及自旋电荷转换在室温下在FMS/TI异质结构。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetocaloric effect in Gd2NiMnO6 and Gd2CoMnO6 ferromagnetic insulators
通过磁容量和热容测量研究了双钙钛矿结构Gd_2NiMnO_6（GNMO）和Gd_2CoMnO_6（GCMO）样品的磁热效应。在GNMO（GCMO）中，在~130 K（~112 K）观察到铁磁有序，而在T < 20 K时，Gd交换相互作用似乎占主导地位。在GCMO中，在低于50 K时，观察到3d-4f交换作用引起的反铁磁行为。在低温下，当磁场变化为7 T时，GNMO（GCMO）的最大熵（-ΔSM）和绝热温变分别为35.5 J Kg-1 K-1（~24 J Kg-1 K-1）和10.5 K（6.5 K）.无磁滞和热滞以及它们的绝缘性质使它们在低温磁制冷方面有希望。
2015-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Detection of spin pumping free of rectification and thermal artefacts in molecular-based ferromagnetic insulator V[TCNE]x~2
本文在分子基铁磁绝缘体V(TCNE)x/金属双层结构中检测到无整流和热伪影的纯自旋泵浦信号，验证了其在磁振子自旋电子学中的应用价值。
2024-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Gap Generation in Topological Insulator Surface States by non-Ferromagnetic Magnets
结果表明，与天真的期望相反，单粒子光谱间隙可以打开的三维拓扑绝缘体的表面状态，通过使用相称的面外和面内反铁磁或亚铁磁绝缘薄膜。
2012-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Proximity Effect and Interlayer Exchange Coupling of Ferromagnetic/Topological Insulator/Ferromagnetic Trilayer
拓扑绝缘体（TI）和铁磁绝缘体（FMI）之间的磁邻近效应被认为在自旋电子学中具有很大的应用潜力。然而，一个完整的界面磁结构的测定一直是极具挑战性的。我们从理论上研究了由TI薄膜分隔的两个FMI的层间交换耦合，并表明通过两个FMI之间的耦合行为以及耦合常数的可调谐性，可以直接识别出TI的特定电子态对邻近效应的贡献.这种FMI/TI/FMI结构不仅可以作为一个平台来阐明FMI/TI接口的磁结构，而且可以为设计具有超快响应的磁存储器件提供见解。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant unidirectional magnetoresistance in topological insulator -- ferromagnetic semiconductor heterostructures
单向磁电阻（UMR）是铁磁/非磁双层膜中最复杂的自旋相关输运现象之一，它涉及到自旋霍尔效应（SHE）或Rashba-Edelstein效应（REE）引起的自旋注入和积累，以及铁磁界面或体内的自旋相关散射和磁振子散射。虽然近年来已经广泛地研究了金属双层中的UMR，但是其幅度小至10 $^-$ $^5$，这对于实际应用来说太小了。在这里，我们证明了一个巨大的UMR效应在异质结构的BiSb拓扑绝缘体- GaMnAs铁磁半导体。我们得到了一个大的UMR比为1.1%，并发现这个巨大的UMR是由巨磁电阻（GMR）的自旋相关散射，但由磁振子发射/吸收和强自旋无序散射的GaMnAs层。我们的研究结果为UMR的复杂物理学提供了新的见解，以及提高其在器件应用中的重要性的策略。
2019-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of the single-crystalline ferromagnetic insulator Cr2Ge2Te6
Cr_2Ge_2Te_6（CGT）是一种层状铁磁绝缘体，由于其与Dirac材料的结合可以实现量子反常霍尔效应（QAHE）和发展新型自旋电子学器件，近年来引起了人们极大的兴趣。在这里，我们研究了单晶CGT的单轴磁各向异性能，并确定在其铁磁相的磁易轴是沿c轴方向。此外，CGT在居里温度以下是绝缘体。这些性质使得CGT成为一种潜在的有前途的候选衬底，用于与拓扑绝缘体集成以实现高温QAHE。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Texture Control and Magnetic Gap Engineering in a Ferromagnetic Insulator-Topological Insulator Sandwiched Heterostructure
本研究针对铁磁绝缘体-拓扑绝缘体三明治异质结的能隙起源不明问题，通过自旋分辨角分辨光电子能谱证实能隙的磁性起源，实现小磁场下自旋态调控，发现远离Γ点处手性自旋织构仍保留，为相关量子技术提供支撑。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnon Mediated Electric Current Drag Across a Ferromagnetic Insulator Layer
在半导体异质结中，库仑相互作用是电子不能穿透的绝缘体上两个二维电子气之间的电流拖曳的原因。对于由铁磁绝缘体（FI）层分隔的两个金属层，电流拖曳可以由FI的非平衡磁振子电流介导。我们确定的拖曳电流使用半经典玻尔兹曼方法与适当的边界条件的电子和磁振子在金属FI界面。
2012-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-temperature Anomalous Hall Effect in Transition Metal Dichalcogenide-Ferromagnetic Insulator Heterostructure
过渡金属二硫属化物（TMD）在铁磁材料（FM）上的集成可能会产生迷人的物理学和电子学和自旋电子学应用的前景。在这项工作中，高温反常霍尔效应（AHE）的TMD ZrTe 2薄膜的异质结构的方法，通过沉积在亚铁磁绝缘体YIG（Y3 Fe 5 O 12，钇铁石榴石）的表现。在该异质结构中，在高达至少400 K的温度下可以观察到显著的异常霍尔效应，这是在TMD中观察AHE的记录高温，并且大的RAHE比先前报道的基于拓扑绝缘体或TMD的异质结构中的值大一个数量级以上。YIG和ZrTe 2之间界面反应诱导的ZrO 2的磁化被认为对ZrTe 2中诱导的高温反常霍尔效应起着至关重要的作用。这些结果揭示了一个有前途的系统，为室温自旋电子器件的应用，它也可能打开一个新的途径，引入磁性的TMD和探索量子AHE在更高的温度下考虑到非平凡的拓扑结构的预测在ZrTe 2。
2020-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Above 400 K Robust Perpendicular Ferromagnetic Phase in a Topological Insulator
拓扑绝缘体（TI）在时间反演对称性破缺下出现的量子反常霍尔效应（QAHE）表现出许多迷人的物理性质，在纳米电子学和自旋电子学中具有潜在的应用前景。然而，在过渡金属掺杂的TI中，迄今为止唯一实验证明的QAHE系统，在实际相关温度下失去了效果。该约束由相对低的居里温度（Tc）和与随机磁性掺杂剂相关联的固有自旋无序施加。在这里，我们展示了大幅增强的Tc交换耦合TI到Tm3Fe5O12，一个高Tc的磁性绝缘体与垂直磁各向异性。在400 K时，TI表面态获得强铁磁性的特征是明显的平方反常霍尔磁滞回线。点接触Andreev反射光谱证实了TI表面确实是自旋极化的。在高温下的QAHE的发生，大大增强的Tc，自旋无序的情况下，和垂直各向异性都是必不可少的。
2017-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Study of polycrystalline bulk Sr$_3$OsO$_6$ double-perovskite insulator: comparison with 1000 K ferromagnetic epitaxial films
在高温高压（1200 $^\circ$ C，6 GPa）条件下，通过固相反应合成了有序双钙钛矿绝缘体SrPDMATHABMM OsO $_6$多晶。的合成使我们能够进行比较研究的散装形式的Sr $_3$ OsO $_6$朝向揭示1000 K铁磁性的驱动机制，这是最近发现的外延生长的Sr $_3$ OsO $_6$薄膜。与薄膜不同的是，块体主要是反铁磁性而不是铁磁性。因此，只有当Sr $_3$ OsO $_6$受到界面的影响时，才会出现强的铁磁有序.在低温下（$<$ 17 K），比热容为39.6（9）× 10 $^{-3}$ J mol $^{-1}$ K $^{-2}$.这个值是非常高的，这表明在磁基态可能存在类似费米子的激发。虽然Sr $_3$ OsO $_6$的体相和薄膜相具有相同的晶格基和电绝缘状态，但它们的磁性却完全不同。
2020-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection into vanadium dioxide films from a typical ferromagnetic metal, across the metal-insulator transition of the vanadium dioxide films
本文通过铁磁共振下的电动势测量，研究了Ni80Fe20向VO2薄膜的自旋注入，证明在跨越VO2金属-绝缘体转变温度时自旋注入仍能实现，并揭示了逆自旋霍尔效应的贡献。
2021-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Topological insulator associated with quantum anomalous Hall phase in ferromagnetic perovskite superlattices
在以LaAlO 3和SrTiO 3为母体的过渡金属氧化物超晶格中，寻找与铁磁有序相关的、表现出反常量子霍尔效应的拓扑绝缘体。在所研究的各种超晶格中，（LaAlO 3）10/（LaOsO 3）2在自旋-轨道相互作用下表现出铁磁基态，其能隙具有拓扑非平凡性，横向电导率的研究表明，在不施加任何外部磁场的情况下，该系统在拓扑能隙内具有量子化的霍尔电导率.采用一个简单的海森堡铁磁性模型，估算了铁磁序参量和有序温度。
2015-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlated defects, metal-insulator transition, and magnetic order in ferromagnetic semiconductors
从理论上研究了无序对铁磁III-V族半导体，特别是（Ga，Mn）As中输运和磁化强度的影响。我们表明，库仑引起的缺陷位置的相关性是至关重要的这些高度补偿材料的运输和磁性。我们采用蒙特卡罗模拟来获得相关的缺陷分布。精确对角化给出了合理的结果的价带空穴的光谱和金属-绝缘体的过渡，只有相关的障碍。最后，我们表明，平均场磁化强度也依赖于关键的缺陷相关性。
2002-09-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Interface Spin-orbit Coupling Induced Room-temperature Ferromagnetic Insulator
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）
通过工程3d/5d界面实现室温铁磁绝缘体的制备，利用界面自旋轨道耦合调控材料性质。
2026-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Design of spin-orbital-textures in ferromagnetic/topological insulator interfaces
本研究针对拓扑绝缘体自旋轨道织构的调控需求，探究CrI₃/Bi₂Se₃铁磁/拓扑绝缘体界面，通过从头算与参数化哈密顿模型揭示其各向异性输运与背散射特性，证实范德瓦尔斯TI/MI界面是调控拓扑态自旋自由度的优异平台。
2023-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic proximity effect in the 3D topological insulator/ferromagnetic insulator heterostructure
我们从理论上研究了三维拓扑绝缘体/铁磁绝缘体（TI/FMI）结构中的磁邻近效应，并探讨了在TI中控制Dirac螺旋态的可能性.在基于$\mathbf{kp}$哈密顿量的连续方法中，我们预测，当3D TI与3D FMI接触时，在TI/FMI界面处产生的普通束缚态由于边界处的轨道混合而变得自旋极化。而FMI的波函数在原子尺度上衰减到TI体中，与FMI磁化成比例的感生交换场在普通界面态的穿透深度的尺度上建立。这样的交换场打开了在界面的TI侧上存在的拓扑束缚态的能谱中的狄拉克点处的间隙。我们估计的TI/FMI接触的材料参数上的间隙大小的依赖性。
2013-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible High TC Layered Ferromagnetic Insulator Sr2NiRuO4: An ab initio Study
磁性绝缘体通常是反铁磁的（AFM），层状AFM化合物通常具有较低的有序化温度。另一方面，具有高TC的层状铁磁（FM）绝缘体非常罕见，尽管它们在自旋电子学应用中可能非常有用。在这里，使用晶体场能级分析结合密度泛函理论计算以及蒙特卡罗模拟，我们预测，层状绝缘体Sr 2 NiRuO 4将具有很强的FM耦合与TC高达240 K。四方晶场使S=1/2Ni+和S=3/2 Ru ~（3+）态稳定。独特的水平有序和占领优化FM Ni-Ru超交换相互作用的棋盘式排列，从而表明Sr 2NiRuO 4作为一个不寻常的高TC层状FM绝缘体。这项工作突出了潜在的电荷-自旋-轨道自由度稳定强FM耦合层状氧化物。
2018-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbital polarons and ferromagnetic insulators in manganites
我们认为，在轻空穴掺杂的钙钛矿型锰氧化物的空穴（Mn $^{4+}$网站）被最近的邻居Mn $^{3+}$网站，其中所占用的$3d$轨道有其叶指向中心的空穴（Mn $^{4+}$）网站和自旋铁磁耦合到中心自旋包围。这个复合体可以看作是一个轨道-自旋-晶格结合的极化子，伴随着呼吸型（Mn $^{4+}$）和Jahn-Teller型（Mn $^{3+}$）局域晶格畸变。我们目前的计算表明，对于某些掺杂水平，这些轨道极化子可以结晶成一个电荷和轨道有序的铁磁绝缘状态。
2000-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermodynamic Properties of Ferromagnetic Mott- Insulators GaV4S8
本文报道了V_4四面体团簇化合物GaV_4S_8在2 ~ 300 K之间的磁性和比热测量结果。我们发现两个转变相关的结构变化在42 K，然后在12 K的铁磁顺序冷却。以前报道的簇合物的钼4显着相似的性能。这些化合物在其电子性质中显示出极高密度的低能激发。我们解释了这种行为在一个集群化合物由于电子之间的库仑斥力，占据高度简并轨道的不同集群的减少。
2007-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual magnetoresistance in a topological insulator with a single ferromagnetic barrier
在三维拓扑绝缘体中，通过薄铁磁势垒的隧穿表面电流对势垒的磁化方向具有非常大的响应。与对两个磁性层的相对对准敏感的常规磁阻器件相比，当单层的磁化旋转90度时，通过单层实现传输电流的急剧变化。数值估计预测，在室温下，巨磁电阻高达800%，势垒中的近交换相互作用为40 meV。当与磁化方向的电控制相结合时，这种现象可以用于增强门控功能，对于低功率应用具有潜在的急剧接通/关断。
2011-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Physical origin of giant excitonic and magneto-optical responses in two-dimensional ferromagnetic insulators
最近发现的磁性原子薄层的范德瓦尔斯晶体创造了巨大的机会，探索光-物质相互作用和磁光现象在二维极限。光学和磁光实验提供了深入了解这些主题，揭示了强磁性圆二色性和巨大的克尔信号在原子薄的铁磁绝缘体。然而，巨磁光响应的本质及其微观机制仍不清楚。在这里，通过执行第一性原理GW和Bethe-Salpeter方程计算，我们表明激子效应主导了原型二维铁磁绝缘体CrI $_3$中的光学和磁光响应。我们模拟克尔和法拉第效应在现实的实验设置，并在此基础上，我们预测的敏感的频率和衬底的磁光响应的依赖性。这些发现提供了物理理解的现象，以及潜在的设计原则，工程磁光和光电子器件使用二维磁铁。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Quantum Anomalous Hall Effect in Ferromagnetic Insulators
量子反常霍尔效应（QAHE）具有与非零陈数相关的无耗散手征边缘态，在未来的自旋电子学中具有潜在的重要应用。QAHE通常发生在具有时间反演对称性破缺的二维（2D）系统中。在这项工作中，我们提出QAHE可以存在于三维（3D）铁磁绝缘体。通过施加反演对称性，我们开发的拓扑约束支配的外观三维QAHE的奇偶分析的基础上，在倒易空间中的时间反演不变点。此外，使用第一性原理计算，我们确定，三维QAHE可以实现在一个家庭的本征铁磁绝缘氧化物，包括分层和非分层的化合物，共享一个中心对称结构的空间群$R\bar{3}m$（第166号）。霍尔电导率被量子化为$-\frac{3e^2}{hc}$，其中晶格常数$c$沿$c$轴。手征表面片态清晰可见，并且唯一地分布在平行于磁矩的表面上。我们的研究结果打开了一个有前途的途径，实现QAHE在3D铁磁绝缘体。
2018-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Realizing Haldane Model in Fe-based Honeycomb Ferromagnetic Insulators
蜂窝格点上的拓扑Halfton模型（THM）是一个没有外场的拓扑相系统的原型。它是表现量子霍尔效应的最简单的模型，没有朗道能级，激发了拓扑绝缘体和超导体的理论和实验探索。尽管它很简单，但在凝聚态系统中实现它却很困难，这是由于无自旋费米子与亚晶格相关的磁通量项的条件看起来很困难。虽然已经有理论上的建议，包括精心设计的原子尺度工程，确定候选THM材料尚未成功，最近在超冷原子中首次实验实现。本文提出了一系列铁基蜂窝铁磁绝缘体AFe_2（PO_4）_2（A=Ba，Cs，K，La）具有THM描述的Chern带。讨论了如何探测量子反常霍尔效应。
2017-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic-Field-Modulated Resonant Tunneling in Ferromagnetic-Insulator-Nonmagnetic junctions
提出了铁磁-绝缘体-非磁结中共振隧穿磁电阻（MR）的理论。该理论揭示了许多最近的电自旋注入实验，这表明这种MR效应，而不是自旋积累在磁共振通道对应于电检测到的信号。我们量化的隧道电流的依赖性的磁场的量子速率方程来自安德森杂质模型，与重要的除了杂质自旋相互作用。考虑到在位库仑关联，MR效应是由场之间的竞争，自旋相互作用和耦合到磁引线。通过扩展的理论，我们提出了一个新的纳米尺寸存储器的操作基础。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional Planar Hall Effect in Exchange-Coupled Topological Insulator-Ferromagnetic Insulator Heterostructures
占据拓扑绝缘体（TI）表面态的狄拉克电子被预言会表现出许多令人兴奋的磁输运现象。在这里，我们报告的第一个非常规的平面霍尔效应（PHE）和电门可调滞后平面磁阻（PMR）的EuS/TI异质结构，其中EuS是一个铁磁绝缘体（FMI）与面内磁化的实验观察。在这种交换耦合的FMI/TI异质结构中，当面内磁场平行（垂直）于电流时，我们发现一个显著的（抑制）PHE。这种行为不同于以前在铁磁体和半导体中观察到的PHE。此外，作为3D TI膜的厚度减少到2D的限制，其中的狄拉克SS开发的杂化间隙，我们发现抑制PHE周围的电荷中性点，表明狄拉克SS在这种现象中的重要作用。为了解释我们的研究结果，我们概述了一个对称性的论点，排除线性霍尔机制，并提出了两种可能的非线性霍尔机制，可以解释我们的观察中的所有基本定性特征。
2018-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Magnetoelectric Response in Ferromagnetic Axion Insulators
拓扑磁电效应是拓扑场论的一个标志性反应，它为涌现拓扑现象的研究提供了一个范式转变。然而，它的直接观察尚未实现，由于要求苛刻的磁配置所需的间隙所有的表面状态。在这里，我们从理论上提出，具有简单的铁磁结构的轴子绝缘体，如MnBi_2 Te_4/（Bi_2 Te_3）_n系列，提供了一个理想的操场，实现TME。在设计的三角形棱柱几何形状中，所有的表面态都是磁带隙的。在垂直电场作用下，表面霍尔电流产生近半量子化的轨道矩，并伴随着无间隙的手征铰链模循环。因此，通过反转电场，可以容易地区分来自两个拓扑原点的轨道磁化。我们的工作铺平了一条新的途径TME在现实的轴绝缘体材料的直接观察。
2022-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Peierls insulator state in $\mathit{A}$Mg$_4$Mn$_6$O$_{15}$ ($\mathit{A}$ = K, Rb, Cs)
利用基于密度泛函理论的电子结构计算方法，研究了最近发现的混合价锰氧化物$A$ Mg $_4$ Mn $_6$ O $_{15}$（$A=$ K，Rb，Cs）的电子态.我们表明，该系统可以被描述为一个三维排列的一维链的$2p$轨道的O和$3d$轨道的Mn运行沿三个轴的立方晶格。因此，我们认为，在基态的链是完全自旋极化由于双交换机制和扭曲的Peierls机制，使系统绝缘。
2018-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-transfer torque in ferromagnetic bilayers generated by anomalous Hall effect and anisotropic magnetoresistance
本文提出了一个从纵向磁阻测量确定铁磁双层膜中自旋-轨道相互作用激发的自旋转移矩效率的实验方案。在适当的边界条件下求解扩散自旋输运理论，给出了纵向电荷电流密度的解析公式。纵向充电电流具有与自旋转移力矩效率的平方成比例的项，并且还取决于膜厚度与铁磁体的自旋扩散长度的比率。从作为厚度的函数的纵向电阻率的测量中提取该贡献可以给出自旋转移扭矩效率。
2016-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced transition from a Mott insulator to a ferromagnetic Weyl metal in La2O3Fe2Se2
该研究结合高压输运、XRD与第一性原理计算，发现La2O3Fe2Se2在约37 GPa下无结构相变地由反铁磁Mott绝缘体转为具有六对近Fermi能级Weyl点的铁磁Weyl金属。
2023-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Linear-response theory of spin Seebeck effect in ferromagnetic insulators
我们建立了自旋Seebeck效应的线性响应理论，即，由在铁磁体中流动的热流产生自旋电压。我们的方法侧重于自旋的集体磁激发，即，magnons。我们表明，线性响应配方为我们提供了一个定性和定量的了解，在一个原型磁铁，钇铁石榴石中观察到的自旋塞贝克效应。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field controlled superconductor-ferromagnetic insulator transition
如何控制有序的电子态是凝聚态物理的核心问题。报道了用固体离子导体作为栅介质，在电场控制下，（Li，Fe）OHFeSe薄膜从超导体到铁磁绝缘体的可逆转变。通过电场驱动Li离子进出（Li，Fe）OHFeSe薄片，得到了一个最佳Tc ~ 43 K的圆顶形超导区，该超导区与铁磁绝缘相之间有一个量子临界点。铁磁性的产生是由于注入Li后从（Li，Fe）OH层中排出的间隙Fe离子的长程序。该器件可以通过电场可逆地操纵集体有序的电子态并稳定新的亚稳结构。
2018-08-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
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
Thickness-dependent ferromagnetic metal to paramagnetic insulator transition in La$_{0.6}$Sr$_{0.4}$MnO$_3$ thin films studied by x-ray magnetic circular dichroism
金属过渡金属氧化物在临界厚度的几个单层（ML）上发生金属-绝缘体转变（MIT），但其驱动机制仍然存在争议。用X射线吸收光谱和X射线磁圆二色性研究了铁磁金属La $_{0.6}$ Sr $_{0.4}$ MnO $_3$的MIT随厚度的变化。当膜厚度在MIT的临界厚度（6 - 8 ML）上减小时，观察到铁磁信号逐渐减小并且伴随着顺磁信号的增加，而Mn价态朝向Mn $^{3+}$突然减小。这些观察结果表明，铁磁相逐渐和最有可能不均匀地变成顺磁相，两个阶段突然成为绝缘的临界厚度。
2014-06-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Current-driven instability of quantum anomalous Hall effect in ferromagnetic topological insulators
研究了铁磁拓扑绝缘体薄膜中量子反常霍尔（QAH）效应随电流和温度变化的不稳定性。我们发现QAH效应击穿的特征电流与霍尔条宽度大致成正比，表明霍尔电场与击穿有关。我们还发现，电子输运在低温下是由可变程跳跃（VRH）。结合在VRH制度的电导率的电流和温度依赖性，QAH状态的本地化长度被评估为约5 $μ$ m。长的本地化长度表明由于大量的间隙状态的QAH状态的边缘绝缘性质。
2017-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Quantum Transduction Using Anti-Ferromagnetic Topological Insulators
本研究提出反铁磁拓扑绝缘体可作为高效量子转导介质，以MnBi₂Te₄为例验证其在适中条件下可实现90%以上转导效率与GHz级带宽，为量子信息转导及相关非线性光子应用提供新方案。
2024-08-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
In Quest of a Ferromagnetic Insulator -- Structure Controlled Magnetism in Mg-Ti-O Thin Films
铁磁绝缘体薄膜可以通过自旋波传递信息，避免了电荷位移和涡流损耗。高温绝缘铁磁材料的稀疏性阻碍了自旋波器件的发展。化学计量的钛酸镁，MgTiO $_3$，具有电子能量能带结构，其中所有能带是满的或空的，是顺磁性绝缘体。MgTiO $_3$钛铁矿由有序的八面体和阳离子网络组成，其中三分之一的八面体是空的，三分之一的主体镁和三分之一的钛。通过放弃这些特性，可以形成丰富多样的不同磁结构。我们的实验和电子能带结构计算表明，Mg-Ti-O薄膜的磁性和电学性质可以通过Mg和Ti阳离子在八面体中的排列和迁移来控制。绝缘的钛和半导体的富镁薄膜在高温下是铁磁性的。薄膜中铁磁绝缘相的存在和起源并不明显-根据Goodenough和Kanamori制定的既定规则，预期是顺磁或反铁磁有序。我们表明，铁和顺磁相，具有相同的化学计量，可以通过仅仅重新排列的阳离子，从而允许在多层结构中的无缺陷界面。
2019-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coherent Epitaxial Semiconductor-Ferromagnetic Insulator InAs/EuS Interfaces: Band Alignment and Magnetic Structure
混合超导体-铁磁绝缘体异质结构由于其可调谐的电子输运、自维持的杂散场和局部邻近的磁交换而引起人们的兴趣。在这项工作中，我们提出了晶格匹配的半导体-铁磁绝缘体InAs/EuS异质结的混合外延，并分析了原子尺度的结构，以及它们的电子和磁性特性。发现InAs/EuS界面处的费米能级接近于InAs导带和EuS的带隙，从而保持了半导体性质。中子和X射线反射率的测量表明，铁磁成分主要是本地化的EuS薄膜与抑制的EuS层中最接近的InAs的Eu力矩。在相邻的InAs层的诱导矩没有检测到，虽然我们的从头计算表明在InAs层的小交换场。这项工作向实现高质量的半导体-铁磁绝缘体混合体迈出了一步，这是在没有外部磁场的情况下开发各种量子和自旋电子学应用的关键要求。
2019-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Soft-magnetic skyrmions induced by surface-state coupling in an intrinsic ferromagnetic topological insulator sandwich structure
铁磁拓扑绝缘体（TI）上的磁skyrmion是手征自旋织构在动量空间中的实空间表现，通过对其进行剪裁，可以成为信息处理的载体.在这里，我们制作了一个三明治结构，包含两层的自组装铁磁七层TI，Mn（Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$）$_{2}$ Te $_{4}$（MnBST），由五层TI，（Bi $_{1-x}$ Sb $_{x}$）$_{2}$ Te $_{3}$（BST），并通过拓扑霍尔效应观察Skyrmions在一个内禀磁性拓扑绝缘体的第一次。BST间隔层的厚度在控制两个MnBST层中的带隙拓扑表面态之间的耦合以稳定skyrmion形成方面是至关重要的。七层MnBST中锰原子的均匀、高度有序排列导致其中存在较强的交换相互作用，从而使skyrmions具有“软磁性”。这将为拓扑鲁棒的磁存储器开辟一条道路。
2021-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic half-metallicity in YBaCo2O6 and spin-states driven metal-insulator transition
钴酸盐具有丰富的自旋态和多样的性质。利用自旋态图像和第一性原理计算，研究了混合价双钙钛矿结构YBaCo 2 O 6的电子结构和磁性.发现YBaCo_2 O_6处于形式的中自旋（IS）Co_（3+）/低自旋（LS）Co_（4+）基态。铁磁半金属性是由于电子从IS-Co ~（3+）通过双交换跃迁到LS-Co ~（4+）而产生的，这很好地解释了最近的实验结果。借助于蒙特卡罗模拟，讨论了氧空位对磁化强度和居里温度的影响。我们还探讨了其他几种可能的自旋态及其有趣的电子/磁性。此外，我们预测，超过3%的体积膨胀将调整到高自旋（HS）Co 3 +/LS Co 4+铁磁态的YBaCo 2 O 6，同时驱动金属-绝缘体转变。因此，自旋态是用于调谐钴酸盐的材料性质的有用参数。
2021-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoinduced demagnetization and insulator-to-metal transition in ferromagnetic insulating BaFeO$_3$ thin films
利用抽运-探测时间分辨共振X射线反射率方法研究了铁磁绝缘BaFeO_3薄膜的电子动力学和磁动力学。通过改变激发密度，我们发现了两种明显不同类型的退磁具有明确的阈值行为。我们将从慢（~ 150 ps）到快（< 70 ps）的退磁变化归因于由激光激发引起的到金属态的转变。这些结果提供了一种新的方法，局部调谐磁动力学。与热辅助磁纪录类似，金属化可以局部地调整磁操纵的磁化率，从而允许对磁信息进行空间编码。
2015-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic kinetic exchange interaction in magnetic insulators
超交换理论预测，当容纳磁性电子的轨道通过抗磁性桥接原子/基团共价键合时，占主导地位的反铁磁动力学相互作用。在这里，我们表明，明确考虑磁性和（领先）的桥接轨道，以及前者之间的电子转移，揭示了强铁磁动力学交换的贡献。第一性原理计算表明，它在强度上与反铁磁超交换在一些磁性材料与抗磁性金属桥。特别地，它负责Fe $^{3+}$ -Co $^{3+}$ -Fe $^{3+}$络合物中的铁离子之间的非常大的铁磁耦合（$-10$ meV）。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Theory of Strain-Controlled Magnetotransport and Stabilization of the Ferromagnetic Insulating Phase in Manganite Thin Films
我们表明，施加半掺杂锰氧化物上的应变，使得有可能调整系统的金属-绝缘体过渡附近，从而产生巨大的磁阻（CMR）响应。这种相位竞争不仅允许控制铁磁金属锰氧化物中的CMR，而且可以用于在半掺杂时在其他鲁棒绝缘体中产生CMR响应。此外，从我们的现实微观模型的应变和磁输运计算内的久保形式主义，我们证明了一个惊人的结果，应变工程，拉伸应变下，铁磁电荷有序绝缘体，以前无法访问的实验，变得稳定。
2013-04-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
