Fermi-Level Pinning and Barrier Height Control at epitaxially grown ferromagnet/ZnO/metal Schottky Interfaces for opto-spintronics applications
本文在Pt/CoPt电极上MBE外延ZnO并测得肖特基势垒高度590–690 meV，钉扎因子0.08、CNL为4.94 eV，证明界面遵循金属诱导带隙态模型，为自旋LED等光自旋电子学应用提供路径。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Possible origin of the interface field in spintronic experiments
在自旋电子学实验中经常观察到铁磁层与金属层界面处的有效场。通常将其归因于自旋轨道耦合引起的特定交换相互作用，即Rashba场、Dzyaloshinskiy-Moriya相互作用、自旋电流等。另一种观点涉及导体内外电流产生的全局磁场（奥斯特场）。结果表明，铁磁层周围的非均匀杂散场对界面场的观测有重要的贡献。为了更好地理解磁性多层膜中的电流感生现象，应该考虑这种机制。
2022-09-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Femtosecond control of electric currents at the interfaces of metallic ferromagnetic heterostructures
在电子设备的操作中不仅利用电子的电荷而且利用电子的自旋的想法导致了自旋电子学的发展，引起了信息存储和处理方式的革命。一个新的进展将是利用飞秒激光脉冲发展超快自旋电子学。采用太赫兹（10 $^{12}$ Hz）发射光谱，我们证明了在飞秒时间尺度的金属铁磁异质结构的界面处的自旋极化电流的光产生。光电流的方向由圆偏振光的螺旋度控制。这些结果为在前所未有的太赫兹领域实现自旋电子学开辟了新的机会，并为磁的全光控制提供了新的见解。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy level alignment at Alq3/La0.7Sr0.3MnO3 interface for organic spintronic devices
用光电子能谱学研究了三（8-羟基喹啉）铝（Alq 3）与La 0. 7Sr 0. 3 MnO 3锰氧化物（LSMO）界面的电子结构.正如最近证明的那样，该界面的特征在于有机自旋电子器件中的高效自旋注入。我们检测到一个强的界面偶极子约0.9 eV的整个能量图的Alq 3相对于真空水平下移。这将空穴注入的势垒高度修改为1.7 eV，表明由于能级与真空能级匹配，从LSMO到Alq 3中的空穴注入比预期的更困难。我们认为，界面偶极子是由于固有的偶极矩特性的Alq 3层。一个额外的弱相互作用之间观察到的两种材料影响的N 1 s的核心水平的有机半导体。所提供的数据是最重要的定性和定量描述的有机自旋阀。
2007-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Optimal interface doping at La_2/3Sr_1/3MnO_3/SrTiO_3(001) heterojunctions for spintronic applications
用赝势从头计算方法研究了在界面处插入一层La_（1-x）Sr_xMnO_3（0<x<1）的La_（2/3）Sr_1/3MnO_3/SrTiO_3（LSMO/STO）异质结。通过考虑MnO_2-界面层相对于体LSMO的反铁磁和铁磁取向之间的能量差，研究了稳健界面铁磁性的最佳层间掺杂x。发现最佳掺杂接近于x=1/3，这对应于STO的TiO_2（001）层突变终止。这也是在我们的计算中给出最大p型肖特基势垒高度的组成。
2013-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced laser-induced single-cycle terahertz generation in a spintronic emitter with a gradient interface
本文研究Pt/Co自旋电子THz发射器，提出在Pt与Co间引入成分梯度界面，实验证明其可在宽光通量范围内将光-THz转换效率提升两倍。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spintronic THz emitters based on transition metals and semi-metals/Pt multilayers
基于铁磁/重金属（FM/HM）异质结构中逆自旋霍尔效应的自旋子太赫兹（THz）辐射源（STE）已成为产生THz脉冲的重要光源。这些界面的设计，材料和控制在纳米水平上已经成为工程师的太赫兹emission properties至关重要的。在这项工作中，我们目前的研究，通过多管齐下的方法，利用材料和界面工程，以提高太赫兹自旋电子发射的结构优化。这包括：HM/FM结的多叠层的应用以及它们在三层结构中的应用，使用自旋阱来同时增强THz发射场并减少厚Pt层的使用以减少光吸收，以及使用半金属来增加自旋极化并因此增加THz发射。通过这些方法，可以实现THz场的显著增强。重要的是，考虑到光吸收允许阐明新的现象，如自旋扩散长度和使用太赫兹光谱的自旋阱之间的关系，以及可能区分半金属中的自和界面自旋-电荷转换。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust isothermal electric switching of interface magnetization: A route to voltage-controlled spintronics
利用磁测量和自旋分辨光电子能谱测量观察到反铁磁氧化铬（0001）表面的粗糙度不敏感和电可控磁化，并解释了表面终止和磁有序的相互作用。此外，该表面放置在铁磁Co/Pd多层膜附近。在氧化铬和Co/Pd之间的界面上的交换耦合在Co/Pd膜中引起电可控的交换偏置，这使得Co/Pd膜的全局磁滞回线沿着磁场轴在负值和正值之间可逆等温（在室温下）移位。这些结果揭示了潜在的磁电氧化铬自旋电子应用需要非易失性电控制的磁化。
2010-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Unravelling the role of the interface for spin injection into organic semiconductors
自旋电子学为电子器件带来了自旋自由度，而分子/有机电子学则增加了发挥化学多功能性的机会。在这里，我们展示了如何，作为常用的无机材料的竞争者，有机/分子为基础的自旋电子器件可以表现出非常大的磁阻，并导致定制的自旋极化。本文报道了（La，Sr）MnO_3/Alq_3/Co纳米磁性隧道结中高达300%的巨隧道磁电阻效应。此外，我们提出了一个自旋相关的输运模型，给出了一个新的理解自旋注入到有机材料/分子。我们的研究结果带来了一个新的见解，如何可以调整自旋注入分子工程和铺平了道路，以化学剪裁的自旋电子器件的性能。
2010-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Magnetic Electrode Transfer for Two-Dimensional Spintronic Devices
针对传统金属沉积损伤二维材料界面及铁磁电极转移难题，提出石墨烯辅助的无溶剂磁性电极转移技术，实现高性能两端与非局域四端2D自旋阀。
2024-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic proximity effect at the interface of two-dimensional materials and magnetic oxide insulators
本综述聚焦二维材料与磁性氧化物绝缘体界面的磁近邻效应，介绍了由磁交换和自旋轨道耦合引发的独特自旋现象，并展望了基于自旋输运的混合器件在信息存储与逻辑器件中的应用及挑战。
2023-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Propagation of Spin-Polarized Electrons Through Interfaces Separating Differently Doped Semiconductor Regions
电子的高自旋极化度对自旋电子器件的工作至关重要。研究了自旋极化电子通过两个不同掺杂水平的n型半导体区之间边界的传输。我们假设，非均匀的自旋极化创建/注入本地和驱动通过边界的电场。在双组分漂移扩散输运模型下计算了电场分布和自旋极化分布。我们发现，最初创建的自旋极化的狭窄区域可以进一步压缩和放大的边界附近。由于边界涉及掺杂的变化，但两种半导体材料之间没有真正的界面，预计没有显着的自旋极化损失。因此，建议的机制将是有用的，在设计新的自旋电子器件。
2003-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Giant Charge-to-Spin Conversion at SrTiO3/LaAlO3 Oxide Interface
在SrTiO 3（STO）和LaAlO 3（LAO）绝缘层之间的界面处形成的二维电子气（2DEG）被认为具有强的Rashba自旋轨道耦合。迄今为止，报道了2DEG层中的逆Edelstein效应（即自旋-电荷转换）。然而，电荷到自旋转换的直接效果，自旋电子器件在电流诱导自旋轨道力矩计划的一个重要组成部分，尚未得到证明。在这里，我们表明，第一次，一个高效的自旋产生的效率为6.3的STO/LAO/CoFeB结构在室温下通过使用自旋扭矩铁磁共振。此外，我们认为在高温范围内通过LAO层的自旋传输归因于通过LAO带隙中的局域态的非弹性隧穿。我们的研究结果可能会导致潜在的应用在氧化物绝缘体为基础的自旋电子器件。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering skyrmions in transition-metal multilayers for spintronics
磁skyrmions是局部的，拓扑保护的自旋结构，已被提出用于存储或处理信息，由于其有趣的动力学和输运性质。在应用方面重要的是最近发现的界面稳定的skyrmions超薄过渡金属薄膜中证明。然而，到目前为止，只有与磁性材料的单个原子层的界面处的skyrmion被报道，这极大地限制了它们在器件中的应用潜力。在[4d/Fe_2/5d]_n多层膜中，即Fe双原子层夹在4d-和5d-过渡金属层之间的结构中，我们预言了skyrmion的出现。在这些复合结构中，交换和控制skyrmion形成的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以通过两个界面分别进行调节。这使得工程skyrmions所示的基础上密度泛函理论和自旋动力学模拟。
2015-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of FeAs/GaAs heterostructures for potential spintronic and superconducting applications
超薄的FeAs作为新发现的磷属元素化物超导体中的活性组分，以及在铁磁Fe和半导体GaAs之间的界面处的自旋电子学应用中都是令人感兴趣的。本文采用第一性原理密度泛函理论研究了FeAs/GaAs异质结构的性质。我们发现FeAs层和GaAs层中As原子之间的相互作用改变了Pnictide超导体的费米面特性。无论FeAs层的数量，Fe与As的比例，或应变状态，最低能量的磁有序总是反铁磁的，这表明这种异质结构是没有前途的自旋电子系统，并提供了一个解释的失败自旋注入Fe/GaAs界面。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Graphene for spintronics: giant Rashba splitting due to hybridization with Au
到目前为止，石墨烯在自旋电子学中主要意味着高性能的自旋电流引线，因为其π电子的固有自旋轨道耦合非常弱。如果大的自旋-轨道耦合可以通过邻近效应产生，该材料也可以形成自旋电子器件的有源元件，例如达斯-达塔自旋场效应晶体管，然而，金属界面通常会损害无质量狄拉克费米子的能带色散。我们的测量结果表明，在石墨烯-Ni界面处的Au嵌入在石墨烯狄拉克锥中产生了高达费米能量的巨大自旋轨道分裂（~100 meV）。光电子能谱学揭示了Au-5d态的杂化是巨大自旋轨道分裂的来源。该系统的从头算模型显示了Rashba分裂色散，其在石墨烯的狄拉克点周围具有分析预测的无带隙能带拓扑结构，并且表明在平衡距离处的尖锐石墨烯-Au界面将仅占~10 meV的自旋轨道分裂。从头计算表明，由于金原子更接近石墨烯，不违反亚晶格对称性的增强。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Graphene spintronics: the role of ferromagnetic electrodes
本文报道了石墨烯-铁磁体（FM）界面在有限偏压下自旋输运的第一性原理研究，其中FM=Co（111），Ni（111）. Co和Ni电极的使用实现了分别达到80%和60%的自旋效率。这种大的自旋过滤是由石墨烯和FM之间的材料特定相互作用引起的，其破坏了石墨烯带的线性色散关系，并导致在K点处大约0.4-0.5 eV的自旋相关能隙的打开。少数自旋带隙的能量高于位于费米能级附近的多数自旋带隙，这是导致大的少数自旋主导电流的特征。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz spectroscopy for all-optical spintronic characterization of the spin-Hall-effect metals Pt, W and Cu$_{80}$Ir$_{20}$
识别具有有效自旋电荷转换的材料对于未来的自旋电子应用至关重要。自旋霍尔效应是一个中心机制，因为它允许自旋和电荷电流的相互转换。自旋电子材料研究的目的是最大限度地提高其效率，量化的自旋霍尔角$Θ_{\textrm{SH}}$和自旋电流弛豫长度$λ_{\textrm{rel}}$。我们开发了一种具有大样品通量的全光学方法，使我们能够提取$Θ_{\textrm{SH}}$和$λ_{\textrm{rel}}$。采用太赫兹光谱，我们表征磁性金属异质结构涉及Pt，W和Cu $_{80}$ Ir $_{20}$在其光学和自旋电子学性质。此外，我们发现的迹象表明，接口起着次要的作用的自旋电流传输。我们的分析模型与文献直流值的良好协议进行验证。这些发现建立太赫兹发射光谱作为一个可靠的工具，补充自旋电子学工作台。
2018-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast and gigantic spin injection in semiconductors
在半导体中注入自旋电流是自旋电子学的一大挑战。出于超快退磁和自旋注入到金属，我们提出了一种替代的飞秒路线的基础上的激光激发的超扩散自旋电流的铁磁体，如镍。我们的计算表明，即使只有一小部分的电流穿过Ni-Si界面，激光诱导的强瞬态电场在铁磁-半导体界面的创建允许注入的不带电的自旋电流与记录的自旋极化80%。除此之外，它们的脉冲时间尺度为100飞秒，这为新的实验和超快自旋电子学打开了大门。
2016-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perovskite oxide heterojunction for Rashba-Dresselhaus assisted antiferromagnetic spintronics
实现基于反铁磁自旋电子学新兴原理的技术的一个主要障碍是缺乏合适的材料。在本文中，我们提出了一种设计的极|钙钛矿氧化物的非极性异质结构，其中SrIrO 3的单个晶胞夹在LaAl O 3的薄膜和SrTiO 3的基底之间。在密度泛函理论+ Hubbard U +自旋轨道耦合的框架下，我们的计算揭示了一个二维导电层，在界面处有电子和空穴口袋，表现出强烈的各向异性Rashba-Dresselhaus效应以及非共线反铁磁性，表明实现自旋轨道矩的可能性。各向异性Rashba-Dresselhaus效应的一个有洞察力的物理模型很好地解释了我们的结果，提供了Rashba-Dresselhaus系数的估计并说明了赝自旋方向。我们还观察到Ti 3d空带的邻近诱导的突出Rashba样效应。我们的结果表明，异质结构可能具有反铁磁自旋电子学的基本成分，值得实验验证。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial spintronic THz emission
本文利用飞秒激光激发自旋电子学异质结构产生太赫兹辐射，定量研究铁磁/重金属界面的自旋-电荷转换，并在NiFe/Ru界面实现约为Pt强度27%的界面转换效率，证明界面工程对超快自旋电子学器件的重要性。
2023-08-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Correlation between Dzyaloshinskii Moriya interaction and spin mixing conductance at antiferromagnet / ferromagnet interface
反铁磁（AFM）/铁磁（FM）界面上丰富的相互作用现象是AFM自旋电子学的关键组成部分，其中许多潜在的机制仍然不清楚。在这里，我们报告了界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinski-Moriya）Ds和有效自旋混合电导g在IrMn/CoFeB界面之间的相关性。用布里渊散射法定量测定了Ds和g，在2.5~ 7.5nm范围内，Ds和g随IrMn厚度的增加而增加。这种相关性可能源于AFM态介导的FM自旋翻转跃迁，它促进了界面的相互作用和自旋泵效应。我们的研究结果提供了更深入的了解AFM-FM界面耦合未来的自旋电子设计。
2018-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Fe/GeTe(111) heterostructures as an avenue towards 'ferroelectric Rashba semiconductors'-based spintronics
通过密度泛函理论和格林函数计算，结合X射线光电子能谱，我们研究了Fe/GeTe（111）的电子结构。我们揭示了该体系由于交换作用、电极化的强度和自旋轨道耦合的复杂相互作用而呈现出一些有趣的性质。尽管Fe和GeTe带之间的界面杂交相当强，导致后者的表面状态的完全抑制，体Rashba带几乎没有改变的铁磁覆盖层。这可能对在该界面处观察到的自旋相关现象产生深刻影响，例如自旋-电荷相互转换，这可能涉及体相而不是表面Rashba态。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Efficient metallic spintronic emitters of ultrabroadband terahertz radiation
太赫兹电磁辐射对于成像和光谱学等许多应用非常有用。因此，非常希望具有覆盖1至30 THz窗口的有效的桌面发射器，同时由低成本、低功率飞秒激光振荡器驱动。到目前为止，所有固态发射器都只利用与电子电荷相关的物理学，并提供具有大量间隙的发射光谱。在这里，我们利用电子自旋来实现一个概念上新的太赫兹源，它依赖于定制的基本自旋电子学和磁性金属多层膜中的光子现象：超快光致自旋电流，逆自旋霍尔效应和宽带法布里-珀罗共振。在分析模型的指导下，这种自旋电子学路线为系统优化提供了独特的可能性。我们发现，5.8 nm厚的W/CoFeB/Pt三层产生的超短脉冲完全覆盖1至30太赫兹范围。我们的新型光源在带宽、太赫兹场幅度、灵活性、可扩展性和成本方面优于激光振荡器驱动的发射器，如ZnTe（110）晶体。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Secondary spin current driven efficient THz spintronic emitters
飞秒激光诱导铁磁/重金属异质结构光激发能产生宽带太赫兹波，引起了人们的广泛关注。这种现象依赖于超快自旋电流的形成，这在很大程度上归因于FM层的直接光激发。然而，我们发现，在这个过程中，FM层也经历了二次激发导致的热电子从HM层，穿越FM/HM界面，并在FM中转移额外的能量。因此，所产生的二次自旋增强了总自旋电流的形成，并导致放大的自旋电子太赫兹发射。结果还强调了次级自旋电流的重要性，当使用具有较厚HM的FM/HM异质结时，次级自旋电流甚至超过初级自旋电流。一个分析模型的开发，以提供更深入的了解内的各个层的微观过程，强调广义超快超扩散自旋输运机制。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Metallic spintronic nanofilm as a hydrogen sensor
我们研究了钯钴双层薄膜在大气压下充氢的响应。我们发现，氢的钯层的吸收的结果在窄化和移动的铁磁共振线的材料。我们解释所观察到的现象，从减少自旋泵效应和钴膜的磁各向异性通过界面效应的变化。谐振频率或场的偏移最容易检测。我们利用它来证明双层膜作为氢传感器的功能。
2013-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Topological Phase Transition driven by Infinitesimal Instability: Majorana Fermions in Non-Hermitian Spintronics
量子相变是物理学中一种有趣的、基本的合作现象。通过分析自旋相关非厄米特跳跃的超导纳米线，我们发现了由无穷小级联不稳定性驱动的拓扑量子相变。反常相变与非厄米系统普遍的非布洛赫波行为是互补的。我们发现，一个无限小的磁场极大地抑制了非厄米趋肤效应，诱导与马约拉纳边界状态的拓扑相。此外，通过确定体拓扑不变量，我们建立了非厄米体边界对应，不具有厄米对应。我们还讨论了一个实验实现的系统，通过使用自旋电流注入到量子线。
2019-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
All-electrically controlled spintronics in altermagnetic heterostructures
School of Science, Sun Yat-sen University（中山大学科学学院）；School of Physics and Materials Science, Guangzhou University（广州大学物理与材料科学学院）；School of Humanities and Basic Sciences, Shenzhen Institute of Information Technology（深圳信息职业技术学院人文基础学院）；Institute of Materials, Ningbo University of Technology（宁波工程学院材料研究所）；Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文学系）
本文提出利用具有开放费米面的d波交替磁体实现全电控自旋过滤和自旋阀，提供低损耗、无磁场的自旋电子学新平台。
2025-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interface-controlled antiferromagnetic tunnel junctions
提出一种由A型反铁磁体未补偿界面控制的AFMTJ原型，并通过第一性原理量子输运计算证明其可产生界面磁矩诱导的巨大负TMR。
2025-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic properties of epitaxial multilayer h-BN on Ni(111) for spintronics applications
六方氮化硼（h-BN）由于大的带隙、低的自旋-轨道耦合以及与石墨烯以及与fcc-Ni（111）和hcp-Co（0001）的密堆积表面的小的晶格失配而在自旋电子学中是一种有前途的材料。h-BN在铁磁金属上的外延沉积旨在电荷和自旋载流子的小界面散射。本文报道了用分子束外延（MBE）方法控制h-BN/Ni（111）的生长。该系统的结构和电子性质进行了研究，使用横截面透射电子显微镜（TEM）和电子光谱，证实与散装h-BN的性能良好的协议。后者也证实了密度泛函理论（DFT）计算，揭示了在界面处的第一个h-BN层的Ni是金属。我们的研究表明，分子束外延是一个有前途的，通用的替代剥离方法和化学气相沉积的h-BN。
2015-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-currents and charge conversion at 3d-5d interfaces probed by time-domain terahertz spectroscopy
自旋电子结构被广泛研究其自旋轨道扭矩属性，所需的磁换向功能。这些材料目前的进展依赖于界面工程的自旋传输的优化。在这里，我们提出的超快自旋电荷转换现象的分析，在铁磁过渡金属界面，由于其逆自旋霍尔效应的性质。特别是Pt基体系的本征逆自旋霍尔效应和NiFe/Au：（W，Ta）双层膜中Au：W和Au：Ta的非本征逆自旋霍尔效应。的自旋-电荷转换探测的互补技术-超快太赫兹时域光谱在动态制度的太赫兹脉冲发射和铁磁共振自旋泵浦测量在GHz制度的稳定状态-以确定所发挥的作用的材料特性，结晶度，自旋传输在金属界面和自旋翻转率。这些测量结果显示了太赫兹时域光谱和铁磁自旋泵的自旋混合电导方面的不同的一组样品之间的对应关系。后一个量是一个关键参数，决定了自旋电子界面的太赫兹辐射强度。这是进一步支持的从头计算，模拟和分析的自旋扩散和自旋弛豫的载流子在时域中的多层膜内，允许确定的主要趋势和作用的自旋传输接口。这项工作表明，基于自旋的太赫兹发射的时域光谱是一种强大的技术，探测自旋动力学在活跃的自旋电子界面，并提取关键的材料特性的自旋电荷转换。
2020-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interface-engineered voltage-driven magnetic tunnel junctions with ultra-low-energy magnetization switching
University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Korea Research Institute of Chemical Technology（韩国化学技术研究所）
通过远程掺杂技术实现电压驱动的磁隧道结超低能耗磁化切换，展示高能效与高TMR比率。
2025-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling of Dzyaloshinskii Moriya interaction at heavy metal and ferromagnetic metal interfaces
重金属（HM）和铁磁金属（FM）界面上的DzyaloshinskiiMoriya相互作用（DzyaloshinskiiMoriya Interaction，简称DzYM）被认为是自旋电子学应用中的一个关键因素。本文研究了HM/CoFeB/MgO多层薄膜中HM元素5d能带填充（5d^3~5d^10）的化学趋势。通过使用布里渊光散射测量非对称自旋波色散来定量地评估自旋波色散。当5d HM单元变化时，测量了符号反转和20倍修正的Δ ε系数D。通过考虑HM/FM界面处的5d和3d能带排列以及随后的费米能级周围的轨道杂化，可以定性地理解化学趋势。此外，在HM/FM界面处的自旋混合电导和自旋混合电导之间存在正相关关系。我们的研究结果为设计未来的自旋电子器件提供了新的见解。
2017-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Transformation of spin information into large electrical signals via carbon nanotubes
自旋电子学（spintronics）利用电子的磁性，并在磁盘驱动器读取头的自旋阀中进行商业开发。目前，在基于对注入自旋极化源极和漏极之间的半导体沟道中的自旋的操纵的新型自旋电子器件中使用工业相关的半导体具有广泛的兴趣。然而，自旋信息到大的电信号的转换受到自旋弛豫的限制，使得磁阻信号低于1%。我们克服了这一长期存在的问题，在自旋电子学证明在5 K的非磁性通道是一个多壁碳纳米管，跨越1.5微米的高度自旋极化的锰氧化物La0.7Sr0.3MnO3的外延电极之间的间隙在设备中的61%的大磁阻效应。这种改进的出现是因为纳米管中的自旋寿命由于碳的小的自旋-轨道耦合而长，因为高的纳米管费米速度允许载流子停留时间不显著超过该自旋寿命，因为锰氧化物保持高度自旋极化直到锰氧化物-纳米管界面，并且因为界面势垒具有适当的高度。我们支持后者的声明，关于接口使用密度泛函理论计算。我们用这种化学性质和几何形状都不同的材料所做的实验的成功，应该会激发未来自旋电子学在材料选择上的冒险精神
2006-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques induced by interface-generated spin currents
通过自旋-轨道耦合产生的磁转矩保证了高能效的自旋电子器件。控制这些扭矩对于应用程序非常重要，以便在没有外部磁场的情况下切换具有垂直磁化的薄膜。一种建议的方法使用磁性三层，其中可以通过改变底层的磁化来操纵顶部磁性层上的扭矩。在底部磁性层或其界面中产生的自旋电流穿过间隔层并对顶部磁化施加扭矩。在这里，我们展示了无场开关在这样的结构，并将其归因于一个新的自旋电流在底层和间隔层之间的界面处产生的。测得的扭矩有一个明显的依赖底层的磁化，这是一致的界面产生的自旋电流，但不是预期的散装效果。这种另一种界面产生的自旋轨道力矩将使自旋电子器件的能量有效控制成为可能。
2017-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic coupling at ferromagnetic rare earth / transition-metal interfaces: A comprehensive study
具有竞争界面耦合和塞曼能的薄膜磁性异质结构为研究不同平衡态之间的相变作为外部磁场和温度的函数提供了肥沃的土壤。稀土（RE）/过渡金属（TM）铁磁多层膜是一个典型的例子，其中磁性状态由塞曼能量和反铁磁界面交换耦合能量之间的竞争决定。从技术上讲，这种结构提供了通过调整层间的微观相互作用来设计宏观磁响应的可能性。我们已经进行了详尽的研究的镍/钆系统，通过使用特定元素的测量技术X射线磁性圆二色性，并确定了完整的磁状态图作为温度和磁性层厚度的函数。我们解释了我们的结果的基础上修改的Stoner-Wohlfarth形式主义和厚度依赖的相变的磁扇状态，这是理解在RE/TM系统中的磁阻效应的关键提供证据。结果为自旋电子学和超导自旋电子学提供了重要的见解，其中工程可调磁不均匀性是某些应用的关键。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bias Voltage Driven Tunneling Magnetoresistance Polarity Reversal in 2D Stripy Antiferromagnet CrOCl
本研究通过双层与单层 CrOCl 隧道结实验，发现偏置电压可驱动磁电阻由正反转为负，并结合理论将其归因于反铁磁态的额外电偶极子。
2024-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale control of spin current transmission at interfaces
铁磁/重金属界面的自旋传输对许多自旋电子器件具有重要意义。通常自旋电流传输受到自旋混合电导和自旋记忆损耗等损耗机制的限制。为了理解这些效应，我们研究了在铁磁体和重金属之间插入绝缘夹层时的界面传输。为此，我们测量从光注入的自旋电流脉冲以及使用铁磁共振的自旋泵浦的幅度产生的反自旋霍尔电压。从我们的结果中，我们得出结论，显着的自旋记忆损失只发生在5d金属与不到一半的d-壳层填充。
2021-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Proximity Effect as a Pathway to Spintronic Applications of Topological Insulators
拓扑绝缘体（TI）中的自旋电子学受到长自旋相干性1，2的青睐，因此容错信息存储。磁性掺杂的TI是铁磁性高达13 K，3远低于任何实际的操作条件。在这里，我们证明了在环境温度下的长程铁磁性可以诱导Bi 2-xMnxTe 3的磁邻近效应通过沉积Fe覆盖层。这一结果为TI基自旋电子器件中界面控制的铁磁性开辟了一条新的途径。
2011-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Neel tensor torque at the ferromagnet/antiferromagnet interface
研究提出用 Neel 张量描述多晶反铁磁体，发现其引入的独特自旋力矩可实现零场自旋轨道力矩翻转，为自旋电子学创新提供新途径。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Interface spin polarization of the Heusler compound Co2MnSi probed by unidirectional spin Hall magnetoresistance
许多Heusler化合物被预测为铁磁半金属，这使它们成为自旋电子学的有前途的化合物。然而，对于器件，在特定界面处的输运自旋极化需要优化。我们发现，单向磁阻的调查提供了一种替代方法来访问这个数量。基于惠斯通电桥设计，我们研究了Co2 MnSi/（Ag，Cu，or Cr）（0.5nm）/Pt（或Ta）多层膜的单向磁电阻，并将自旋相关的单向自旋霍尔磁电阻与其他贡献分离开来.我们表明，通过插入一个薄的外延Ag层的自旋相关的贡献增加了一倍，对应于一个显着增加的运输自旋极化，这是讨论的高度自旋极化的界面态的框架。
2019-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface-Controlled Antiferromagnetic Tunnel Junctions based on a metallic van der Waals A-type Antiferromagnet
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学与技术研究局）；Anhui University（安徽大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
该研究通过界面调控实现反铁磁隧道结，揭示了界面驱动的自旋极化传输机制，展示了非易失TMR的产生与反铁磁态的关系。
2025-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Control of Magnetization Dynamics Via W/CuO$_\text{x}$ Interface
本研究提出利用CuOₓ覆盖层调控铁磁/重金属双层系统的磁化动力学，在CoFeB/W/CuOₓ三层结构中实现了更低的磁阻尼与小幅下降的自旋泵浦输出电压，揭示了界面轨道Rashba效应的作用，为低成本自旋电子器件设计提供了新途径。
2024-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Strong evidence for d-electron spin transport at room temperature at a LaAlO3/SrTiO3 interface
d轨道电子具有各向异性的电子轨道，并且是磁性的来源。二维电子气（2DEG）嵌入在LaAlO 3/SrTiO 3界面的实现令材料和物理科学的研究人员感到惊讶，因为2DEG由具有非常大的载流子迁移率的Ti的3d电子组成，即使在绝缘氧化物异质结构中也是如此。到目前为止，已经在这种2DEG系统中发现了各种各样的物理现象，例如铁磁性和量子霍尔效应，证明了d电子2DEG系统为有趣的物理学研究提供材料平台的能力。然而，由于铁磁性和Rashba场，长程自旋输运和自旋电子学功能的开发被认为难以在d电子2DEG系统中实现。在这里，我们报告的实验演示的d-电子为基础的二维电子气在LaAlO 3/SrTiO 3界面，其中自旋弛豫长度约为室温自旋输运。超过200 nm。这一发现与传统的d-电子二维电子自旋电子学的认识相悖，开辟了d-电子自旋电子学的新领域。此外，这项工作突出了一个新的自旋功能的导电氧化物系统。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
11,11,12,12-tetracyanonaphtho-2,6-quinodimethane in Contact with Ferromagnetic Electrodes for Organic Spintronics
自旋界面工程在有机自旋电子学中具有重要的作用，因为它可以改善自旋注入或提取。在这项研究中，11，11，12，12-四氰基萘并-2，6-醌二甲烷（TNAP）被引入作为界面层的Fe/TNAP的原型界面。利用近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）研究了Fe/TNAP体系的电子结构和磁性结构。观察到TNAP与Fe的强杂化和TNAP分子中N原子的感生磁化。XMCD求和规则分析表明，TNAP的吸附使Fe的自旋矩降低了12%。此外，在有机自旋电子学中常用的铁磁体如La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3和坡莫合金中也发现了TNAP的N-K边的诱导磁化，这使得TNAP成为一种非常有前途的有机自旋电子学自旋界面工程分子。
2018-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Ni/Cu Superlattice Nanowires with Atomically Sharp Interfaces for Spin Transport
Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯特凡研究所）；Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien（马克斯·普朗克可持续材料研究所）；Institute of Nanoscience and Nanotechnology, Department of Physics, University of Kashan（卡尚大学物理系纳米科学与技术研究所）；Department of Medical Equipment Technology Engineering, Al-Hadba University（阿尔哈德巴大学医疗设备技术工程系）；Institut Jean Lamour – CNRS – Université de Lorraine（让·拉缪尔研究所 - 法国国家科学研究中心 - 洛林大学）；Institut Universitaire de France (IUF)（法兰西学院）；Jožef Stefan International Postgraduate School（约瑟夫·斯特凡国际研究生院）
通过外延镍/铜超晶格纳米线实现精确原子堆叠，提升一维结构的自旋输运性能，推动纳米传感器和自旋电子器件的发展。
2026-01-28 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Study of the Electronic Structure of the Ni$_2$MnIn/InAs and Ti$_2$MnIn/InSb interfaces
我们提出了第一性原理研究的Heusler化合物Ti $_2$ MnIn和Ni $_2$ MnIn和III-V族半导体，InSb和InAs，分别之间的外延界面的电子和磁性。我们使用密度泛函理论（DFT）与机器学习的Hubbard $U$校正由贝叶斯优化确定。我们评估这些接口在基于马约拉纳的量子计算和自旋电子学的应用前景。在这两个界面中，来自Heusler的状态渗透到半导体的间隙中，在几个原子层内衰减。界面处的磁相互作用在空间和能量上是弱的和局部的。小于0.1 $μ_B$的磁矩在最接近界面的两个原子层中被诱导。半导体费米能级附近的诱导自旋极化也在几个原子层内衰减。决定半导体费米能级附近诱导自旋极化的因素是Heusler中费米能级附近的自旋极化，而不是总磁矩。结果，亚铁磁窄隙半导体Ti $_2$ MnIn在InSb中诱导的自旋极化比铁磁金属Ni $_2$ MnIn在InAs中诱导的自旋极化更显著。这可以用赫斯勒中过渡金属$d$态相对于费米能级的位置来解释。根据我们的研究结果，这些接口是不太可能是有用的马约拉纳设备，但可能是感兴趣的自旋电子学。
2023-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Direct epitaxial integration of the ferromagnetic semiconductor EuO with silicon for spintronic applications
电荷和自旋自由度强烈相互作用的材料提供了被称为自旋电子学的应用。在基于巨磁电阻效应的金属自旋电子学取得巨大成功之后，人们在发展较少的半导体自旋电子学方面投入了巨大的努力，特别是以生产三端自旋电子器件为目标，例如自旋晶体管。这种技术的最重要的先决条件之一是将自旋极化载流子从铁磁半导体有效地注入到半导体中，优选地是目前用于工业应用的半导体中的一种，例如Si -现代电子学的主力。铁磁半导体EuO一直被认为是磁性半导体与Si集成的最佳候选材料。尽管EuO被证明为有效的自旋注入到硅中提供了最佳条件，并且尽管付出了相当大的努力，但迄今为止尚未证明在没有任何缓冲层的情况下在Si上直接外延稳定化学计量的EuO薄膜。在这里，我们报道了一种在亚单层水平上控制EuO/Si界面的新技术，这可能对Si上功能氧化物的生长具有普遍意义。使用这种技术，我们解决了一个长期存在的问题，直接外延生长在硅上的薄EuO薄膜，表现出结构和磁性的EuO体材料。这一结果为发展全半导体自旋电子器件开辟了新的可能性。
2014-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and nonlinear charge transport in NiFe2O4/γ-Al2O3/SrTiO3 heterostructure: Toward Spintronic Applications
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
该研究通过低温溅射法合成NiFe2O4/γ-Al2O3/SrTiO3异质结，发现其在低温下表现出磁二极管特性及显著的磁电整流效应，为高效自旋-电荷转换异质结的发展奠定基础。
2026-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-charge conversion at SnBi$_2$Te$_4$/Co topological insulator interfaces probed by terahertz emission spectroscopy
拓扑表面态自旋电荷转换是制备高效太赫兹自旋电子器件的最有前途的途径之一。在这里，THz产生通常主要通过SCC发生，SCC包括有效的动态自旋注入到自旋锁定TSS中。在这项工作中，我们证明了相当大的太赫兹发射从纳米厚的拓扑绝缘体（TI）/铁磁结-锡铋$_2$碲$_4$ /Co -专门设计，以避免体带交叉与TSS在费米能级，不像它的母体材料铋$_2$碲$_3$。太赫兹发射时域光谱（TDS）是用来指示TSS的SCC的贡献，通过调查TI的厚度和太赫兹发射的角度依赖性。这项工作说明了太赫兹发射TDS作为一个强大的工具旁边的角分辨光电子能谱（ARPES）方法来研究界面的TI/铁磁双层膜的自旋电子学性质。
2022-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Threshold Interface Magnetization Required to Induce Magnetic Proximity Effect
邻近感应磁化（PIM）在采用自旋电流的界面驱动自旋电子学应用中具有广泛的意义。我们直接确定PIM之间的缩放在Pt和温度依赖的界面磁化强度在相邻的铁磁体（FM）使用深度分辨磁强计。作为温度的函数，由于PIM引起的磁化不遵循通常预期的FM界面磁化的线性缩放。相反，它消失，而FM界面磁化仍然存在。重金属（HM）层的有效磁化率示出引起以前无法解释的非对称PIM中发现HM/FM/HM三层。
2019-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Spin Dephasing in Drift-Dominated Semiconductor Spintronics Devices
采用自旋输运模型研究了半导体自旋电子器件中由扩散驱动的渡越时间不确定性引起的自旋退相效应，其中漂移是主要的输运机制。据发现，在欧姆制度，失相是独立的渡越长度，并主要由跨自旋输运区的电压降。由该模型预测的电压和温度的影响进行了比较，从350微米厚的硅自旋输运器件使用衍生的自旋退相的数学表达式的实验结果。
2008-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Towards colloidal spintronics through Rashba spin-orbit interaction in lead sulphide nanosheets
利用载流子的自旋自由度提供了扩展传统电子器件功能的可能性，而胶体化学可用于合成廉价且可调的纳米材料。为了从这两个概念中受益，Rashba自旋轨道相互作用已经在胶体硫化铅纳米片上的圆形光电效应的电气测量进行了研究。硫化铅纳米片具有中心对称的岩盐晶体结构。这种对称性可以被量子限制、非对称垂直界面和门电场打破，导致M点处动量空间中的Rashba型带分裂，这导致用于激发载流子的非常规选择机制。这种效应得到了使用密度泛函理论模拟能带结构的支持，可以通过栅极电场和片的厚度来调节。胶体材料中与自旋相关的电输运现象为未来廉价的自旋电子器件开辟了一条有前途的道路。
2017-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of a spin-polarized two-dimensional electron gas at the LaAlO3/EuO(001) interface
第一性原理计算预测了LaAlO 3/EuO（001）异质结构中LaO/EuO界面处存在自旋极化二维电子气（2DEG）.这种极性界面有利于电子掺杂到Eu-5d导带中，导致在界面处形成2DEG。由于Eu-5d态的交换分裂，2DEG在EuO的居里温度以下被自旋极化。在极性和铁磁绝缘体之间的界面处形成自旋极化的2DEG的预测机制可以提供对于自旋电子学应用感兴趣的2DEG的稳健磁性。
2009-03-27 cond-mat.mtrl-sci
