Spin transport in proximity induced ferromagnetic graphene
靠近石墨烯的磁门可以诱导铁磁关联。我们研究了这种诱导磁化强度依赖的塞曼分裂对石墨烯输运性质的影响。我们估计，通过使用沉积在石墨烯顶部的磁性绝缘体栅极（例如，EuO栅极），可以实现Δ~ 5 meV量级的诱导自旋分裂。我们证明，这种分裂在邻近诱导的铁磁石墨烯可以直接从线性响应电导中的隧穿共振确定，因为顶栅也在石墨烯层中产生可调势垒。我们展示了如何也可以独立地确定这种分裂的磁阻测量自旋阀的几何形状。由于狄拉克点附近电流的自旋极化随势垒的长度而增加，因此需要长的磁门来通过实验确定Δ。
2008-03-07 cond-mat.mes-hall
Relativistic ferromagnetic magnon at the zigzag edge of graphene
我们研究了石墨烯锯齿形边缘附近的自旋波激发。有趣的是，由于开边界的存在，我们得到了相对论性铁磁磁振子的单支。注意，反铁磁体中的磁振子成对出现，而铁磁体中的单支磁振子没有相对论色散。因此，石墨烯之字形边缘附近的磁振子是两者的混合物，表明其固有特性是必须嵌入更高维体系统中的边界激发。
2009-01-28 cond-mat.mes-hall
A stable path to ferromagnetic hydrogenated graphene growth
在本文中，我们提出了一种实用的方法来稳定半氢化石墨烯（graphone）。我们发现，由六方氮化硼（h-BN）衬底上的石墨烯诱导的偶极矩稳定的氢原子的石墨烯层的一个子晶格上，并抑制吸附的氢原子的迁移。基于第一性原理自旋极化态密度（DOS）计算，我们发现在不同的石墨烯-h-BN异质结构中得到的半氢化石墨烯（graphone）呈现半金属态。我们建议使用这种新的奇异材料的自旋阀和其他自旋电子器件和应用。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall
Spintronic devices from bilayer graphene in contact to ferromagnetic insulators
石墨烯基材料由于其潜在的大自旋相干长度而显示出自旋电子学应用的前景。另一方面，由于它们的小的内在自旋-轨道相互作用，需要外部磁源来执行自旋操纵。由于石墨烯的平坦性质，与铁磁绝缘体（FI）表面的邻近相互作用似乎是将磁性引入石墨烯的自然方式。利用双层石墨烯与FI耦合的独特的电子性质，我们表明，在实验可行性的参数范围内，可以设计出非常有效的门可调自旋旋转器和自旋过滤器。我们还分析了自旋场效应晶体管中两个自旋电子构建块的组成。
2011-11-21 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Spin Transport and Giant Electroresistance in Ferromagnetic Graphene Vertical Heterostructures
我们研究自旋输运通过铁磁石墨烯垂直异质结构，其中夹层隧穿层是正常或铁电绝缘体。我们表明，自旋极化的隧穿电流是电子控制通过栅极电压。我们还证明了当铁磁石墨烯片的自旋组态相反时，狄拉克费米子的隧穿电流可以被禁止。因此，巨电阻可以通过使用本研究中提出的异质结构来开发。研究了温度对自旋输运和巨电阻比的影响。我们的研究发现了通过栅电极和偏置电极施加电场来控制垂直异质结中自旋输运性质的前景。
2015-10-27 cond-mat.mes-hall
Quantum Oscillations of Gilbert Damping in Ferromagnetic/Graphene Bilayer Systems
我们研究了铁磁绝缘体上放置石墨烯的自旋动力学。我们发现，吉尔伯特阻尼增强的邻近交换耦合在接口。吉尔伯特阻尼常数的调制与石墨烯的自旋向上和自旋向下状态密度的乘积成比例。因此，强磁场中的吉尔伯特阻尼常数作为源自石墨烯的朗道能级结构的外部磁场的函数振荡。我们发现，振荡周期的测量使得交换耦合常数的强度能够被确定。结果表明，在理论上，铁磁共振测量可以用来检测自旋分辨的电子结构的相邻材料，这是至关重要的未来自旋器件的评估。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall
Anomalous magnetic transport in ferromagnetic graphene junctions
我们研究了铁磁/正常/铁磁石墨烯结中的磁输运，其中栅电极连接到正常段。它示出的电荷电导可以是最大的反平行配置的磁化。此外，我们证明了自旋转移矩的大小和符号都可以通过正常段的栅电压来控制。以这种方式，本系统构成自旋转移矩晶体管。这些反常现象归因于交换场和石墨烯的狄拉克色散的综合作用。我们的预测开辟了移动畴壁的可能性平行或反平行的电流在一个可控的方式通过一个本地的栅极电压。
2011-01-27 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic phase in graphene-based planar heterostructures induced by charged impurity
研究了在类似石墨烯的平面电子-正电子系统中，掺杂带电荷杂质$Z$的异质结构中，轴向电流和相应的类偶极磁场的自发自洽产生.结果表明，这种效应发生在$Z \geq Z^{\ast}$与$Z^{\ast}$是一个特殊的模拟居里点的铁磁。详细研究了感生铁磁态的性质。它还表明，这种方式的磁偶极子的产生导致系统的总Casimir（真空）能量的显着降低，这反过来又提供了它的“居里点”以上的自发产生$Z \geq Z^{\ast}$。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall
Spin superconductor in ferromagnetic graphene
我们展示了铁磁石墨烯中的自旋超导体（SSC）作为电荷超导体的对应物，其中自旋极化的电子-空穴对扮演具有中性电荷的自旋$2 (\hbar/2)$“库珀对”的角色。我们提出了一个BCS型理论的SSC。利用超自旋电流密度的“伦敦型方程”，我们证明了在空间变化的电场作用下存在电的“迈斯纳效应”.我们进一步研究了SSC/正常导体/SSC结并预测了自旋电流约瑟夫森效应。
2011-07-27 cond-mat.mes-hall
Graphene on a ferromagnetic substrate: instability of the electronic liquid
我们先前展示了[JETP Letters，{ \bf 114}，763（2021）]，放置在铁磁衬底上的石墨烯样品展示了协同磁电子不稳定性。这种不稳定性导致电子光谱中的间隙和石墨烯-衬底界面附近的磁化的倾斜变形。在本文中，我们证明了石墨烯中电子之间的相互作用强烈增强了不稳定性。我们的估计表明，即使存在适度的相互作用，不稳定性也可以足够明显地在现实环境中通过实验检测到。
2022-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Realization of room-temperature ferromagnetic semiconducting state in graphene monolayer
室温铁磁半导体在非易失性数字电路中具有重要的应用价值，它可以提供一个理想的系统，使我们可以同时利用电子的电荷和自旋。然而，寻找室温铁磁半导体至今仍只是一个诱人的想法，从未在实践中实现。在这里，我们证明了石墨烯单层，与下面的Ni（111）衬底杂交，是室温铁磁半导体，已经持续了几十年的研究。我们的自旋极化扫描隧道显微镜（STM）的实验，辅以第一性原理计算，明确表明，石墨烯和镍衬底之间的相互作用产生了一个大的间隙在石墨烯，同时导致相对移动之间的多数和少数自旋带。因此，Ni衬底上的石墨烯片即使在室温下也表现出具有几十meV能量的自旋极化带隙。这一结果使室温铁磁半导体的科学和应用成为可能，并为基于石墨烯的新型信息技术带来了希望。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of ferromagnetic-graphene-ferroelectric nanostructures
我们计算了几乎未开发的纳米结构“高温铁磁绝缘体/石墨烯/铁电膜”中的自旋极化电导，特别注意应变多轴铁电膜中电极化的强度旋转的影响。极化矢量的旋转和大小由失配应变控制。我们提出了一个唯象模型，该模型考虑了由于铁磁绝缘体的接近而导致的狄拉克点的偏移，并使用Landauer公式来计算石墨烯通道的电导率。我们推导出的解析表达式表明，应变相关的铁电极化对石墨烯中二维载流子浓度和费米能级具有自洽的控制作用。我们证明了现实的机会，以控制石墨烯的自旋极化电导的失配应变（“应变工程”）在室温和更高的温度下的纳米结构CoFeO 4/石墨烯/PZT和Y3 Fe 5 O 12/石墨烯/PZT。所获得的结果为铁磁/石墨烯/铁电纳米结构作为非挥发性自旋过滤器和自旋阀的应用开辟了可能性。
2020-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange coupling between two ferromagnetic electrodes separated by a graphene nanoribbon
基于自能方法和总能量计算，研究了由金属石墨烯纳米带（GNRs）分隔的两个半无限铁磁条（FM电极）之间的间接交换耦合.为了形成FM/GNR/FM结，有限长度的石墨区域沿着宽度为$N$的石墨之字形或扶手椅界面耦合到FM电极。数值结果表明，由铁磁耦合和反铁磁耦合中电子总能量之差得到的交换耦合强度具有振荡特性，并依赖于费米能级和中心区长度.
2008-11-06 cond-mat.mes-hall
Weak de-localization in graphene on a ferromagnetic insulating film
据预测，石墨烯在置于铁磁薄膜上时，会通过邻近效应产生磁矩，这一前景可能会在自旋电子学和磁性数据记录领域开辟令人兴奋的可能性。在这项工作中，我们详细研究了石墨烯的磁阻和下面的铁磁绝缘膜的磁化之间的相互作用。观察到这两个幅度之间的明确的相关性，但我们发现，通过仔细建模的磁化强度和弱本地化测量，这种对应关系可以解释所产生的铁磁绝缘体的磁杂散场的影响。我们的研究结果强调了在磁性和二维材料之间的界面所产生的复杂性。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous, spin, and valley Hall effects in graphene deposited on ferromagnetic substrates
基于格林函数理论和线性响应理论，对石墨烯基杂化结构中的自旋、反常和谷霍尔效应进行了理论研究。详细考虑了两种不同类型的混合系统：（i）石墨烯/氮化硼/钴（镍），和（ii）石墨烯/YIG。主要的兴趣集中在邻近诱导的石墨烯和磁性衬底之间的交换相互作用和邻近增强的自旋轨道耦合。邻近效应被证明有显着的影响，石墨烯的电子和自旋输运性质。为了找到自旋，反常和谷霍尔电导率，我们采用某些有效的哈密顿最近已提出的混合系统下的考虑。当费米能级位于电子能谱的能隙内时，反常和谷霍尔电导率都具有普适值。
2017-05-09 cond-mat.mes-hall
Edge proximity-induced magnetoresistance and spin polarization in ferromagnetic gated bilayer graphene nanoribbon
利用Landauer方法研究了具有锯齿形边缘的Normal/Ferromagnetic/Normal双层石墨烯纳米管结的自旋相关相干输运.在更现实的设置中，交换场由沉积在带边缘上的两个铁磁绝缘体条引起，而垂直的电场由顶部门控电极施加。结果表明，对于反平行结构，带隙打开，导致半导体行为，而对于平行结构，能带结构没有带隙。因此，通过改变感应磁化的排列可以实现巨磁阻。在平行配置上施加垂直电场，导致自旋场效应晶体管，其中在狄拉克点周围发生完全自旋极化。为了将我们的结果与单层石墨烯的结果进行比较，我们证明了反射对称性以及宇称守恒在具有锯齿形边缘的双层石墨烯纳米带中失败。
2014-01-09 cond-mat.mes-hall
Charge and spin Hall effect in spin chiral ferromagnetic graphene
我们预测了一种特定类型的电荷霍尔效应在未掺杂的铁磁石墨烯，所产生的自旋霍尔机制在没有外部磁场。其基本特征是这种磁性材料中自旋子带的所谓自旋手性构型，其中具有相反自旋方向的载流子具有不同类型的类电子或类空穴。在电子自旋-轨道动力学的半经典理论中，我们得到了一个纵向电场可以产生一个纯电荷的自旋-轨道横向电流，而自旋和谷没有极化。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic induced Kondo effect in graphene with a magnetic impurity
利用数值重整化群方法研究了磁性石墨烯中磁性吸附原子的多体效应。铁磁石墨烯的非平凡的能带色散引起了有趣的Kondo物理不同于传统的铁磁材料。对于未掺杂的石墨烯中的半填充杂质，铁磁性的存在可以带来Kondo关联，在费米能附近的局部谱函数中产生两个扭结结构。当局域占据的自旋分裂被外部磁场补偿时，两个Kondo扭结合并成表征全屏蔽基态的全Kondo共振。引人注目的是，我们发现由此产生的近藤温度单调增加的狄拉克电子的自旋极化，这违反了常识，铁磁带通常是有害的近藤关联。掺杂的铁磁石墨烯可以表现为半金属，其中其在费米能量下的态密度对于一个自旋方向线性地消失，但对于相反方向保持有限。在这个制度中，我们证明了一个异常的近藤共振，发生在第一个自旋方向，而在另一个完全缺席。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Opposite Changes in Gap Width of Opposite Spin States Induced by Rashba Effect in Anti-ferromagnetic Graphene on Ni(111)
石墨烯在自旋电子学中是一种很有前途的候选材料。本文采用密度泛函理论方法计算了Ni（111）上石墨烯的能带结构和磁性。我们的结果表明，一旦石墨烯中存在反铁磁有序，在10^9 V/m量级的外部电场下，费米面附近的相反自旋态可以产生数十meV的带隙宽度差。
2012-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid superlattices of graphene and hexagonal boron nitride: A ferromagnetic semiconductor at room temperature
碳（C）掺杂的六方氮化硼（hBN）在室温下具有铁磁性。还报道了在hBN中被C取代形成石墨烯岛。本文从第一性原理和平均场哈伯德模型出发，对hBN中石墨烯岛的铁磁性进行了机理上的理解。我们发现一个一般的属性，在二分晶格中的子晶格不同的现场能量，如在hBN，本地磁矩之间的顺序可以是实质性的，主要是反铁磁（AFM），如果它们被嵌入在相同的子晶格，除非由莫特像子晶格间的自旋分离，由于强本地化为主。主要的AFM顺序是植根于自旋分辨的空间分离的孤对氮（N）和背转移的电子在硼（B）由于库仑排斥，因此基本上意味着一个超交换路径。随后，我们提出了一类亚铁磁有序的互穿超晶格的磁性石墨烯岛在hBN中，它可以被选择为铁磁半导体或半金属，并保持在室温下的净非零磁矩。
2019-02-27 cond-mat.mes-hall
Origin of Contact Resistance at Ferromagnetic Metal-Graphene Interfaces
边缘接触几何形状被认为在大多数非铁磁金属-石墨烯界面中产生超低接触电阻，这是由于它们的大的金属-石墨烯耦合强度。在这里，我们使用单层和少层石墨烯来检查边缘与表面接触的铁磁金属-石墨烯界面（即镍-和钴-石墨烯界面）的接触电阻。理论和实验之间获得了良好的定性一致。特别是，在理论和实验中，我们观察到边缘接触的铁磁金属-石墨烯界面的接触电阻远低于表面接触的，对于所有研究的器件，特别是对于单层石墨烯系统。我们表明，这种电阻的差异不是由于金属-石墨烯耦合强度的差异，我们使用哈密顿矩阵元素进行量化。相反，表面接触中更大的接触电阻是由界面处的自旋过滤引起的，这与边缘接触的情况相反，其中两个自旋都被传输。居里温度TC以外的温度依赖性电阻测量表明，自旋自由度确实是重要的实验测量的接触电阻。这些结果表明，有可能通过改变TC附近的温度来引起接触电阻的大的变化，从而为基于自旋的温控开关铺平了道路。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First order ferromagnetic phase transition in the low electronic density regime of a biased graphene bilayer
计算了偏置石墨烯双层膜的相图，讨论了临界在位相互作用$U_{c}$随掺杂浓度和温度的变化关系，以及铁磁相的存在.我们表明，在铁磁相的两个平面具有不相等的磁化强度和电子密度是空穴一样的一个平面和电子一样的其他。我们给出的证据\emph{first-order}相变之间的顺磁和铁磁相诱导掺杂在零温度。
2008-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ferromagnetic order induced on graphene by Ni/Co proximity effects
我们建立了一个紧束缚哈密顿描述钴/镍在石墨烯，考虑ATOP（一个钴/镍原子上的每个碳原子的一个石墨烯子晶格）和HCP（一个钴/镍原子每个石墨烯plaquette）配置。对于ATOP构型，对于Co/Ni，所涉及的轨道是最强地耦合到一个石墨烯子晶格的$d_{z^2-r^2}$和直接耦合到第二子晶格位点的$d_{xz}$、$d_{yz}$轨道。这种配置是对角的伪自旋和自旋空间，产生电子掺杂的石墨烯和反铁磁有序的原始细胞与DFT计算一致。第二，HCP构型在石墨烯亚晶格中是对称的，并且仅涉及与$d_{xz}$、$d_{yz}$轨道的耦合。在这种情况下，晶格的寄存器允许最近的相邻位置之间的新耦合，在伪自旋空间中产生非对角项，以及模仿由磁耦合产生的自旋-轨道耦合的新型自旋-动力学耦合。在这种情况下，所产生的邻近效应在石墨烯衬底中产生铁磁有序。我们导出了这两种组态在K点附近的能带结构、布洛赫波函数和自旋极化。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
CT invariant quantum spin Hall effect in a ferromagnetic graphene
我们预测了在磁场作用下铁磁石墨烯的量子自旋霍尔效应。与先前的QSHE不同，这个QSHE出现在没有任何自旋轨道相互作用的情况下，因此，来自不同的物理起源。先前的QSHE由时间反演（T）不变性保护。这个新的QSHE由CT不变性保护，其中C是电荷共轭操作。由于这种QSHE，纵向电阻表现出量子平台。平台值在1/2、1/6、3/28、.处，(in单位为$h/e^2$），这取决于上自旋和下自旋载流子的填充因子。自旋霍尔电阻也进行了研究，并发现是强大的对无序。
2010-02-19 cond-mat.mes-hall
Graphene on ferromagnetic surfaces and its functionalization with water and ammonia
本文采用角分辨光电子能谱学（ARPES）、X射线吸收光谱（XAS）和密度泛函理论（DFT）研究了水和氨在石墨烯/Ni（111）上的吸附。我们在石墨烯/Ni（111）上的研究结果揭示了界面态的存在，这源于石墨烯π和自旋极化的Ni 3d价带态的强杂化. H_2O（NH_3）/石墨烯/Ni（111）体系的ARPES和XAS数据给出了Ni（111）表面吸附分子与石墨烯之间相互作用的信息。所提出的实验数据进行比较的DFT方法的框架中获得的结果。
2011-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical studies of spin-dependent electronic transport in ferromagnetically contacted graphene flakes
基于紧束缚模型和递归格林函数技术，研究了微小石墨烯片（片）中自旋相关的弹道输运。主要的兴趣集中在：电导率，巨磁电阻（GMR）和散粒噪声。结果表明，当石墨烯片夹在两个铁磁电极之间时，所得的GMR系数可能是相当显着的。这种说法适用于锯齿形和扶手椅手性，以及不同的纵横比（宽度/长度）。值得注意的是，在绝对值上，扶手椅边缘石墨烯薄片的GMR系统地大于对应于扶手椅边缘石墨烯薄片的GMR。这一发现是由于不同程度的导电通道混合的两个手性的问题。它还表明，对于大的纵横比薄片，三维端部接触的引线，非常像侵入性接触，导致电导率和Fano因子的非通用行为。
2009-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition between canted antiferromagnetic and spin-polarized ferromagnetic quantum Hall states in graphene on a ferrimagnetic insulator
在石墨烯的量子霍尔机制中，在零朗道能级处的反铁磁态和自旋极化铁磁态竞争，导致取决于所施加的磁场的方向和大小的倾斜反铁磁态。在这里，我们调查这种过渡在2.7 K的石墨烯霍尔棒，接近耦合到亚铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$。从非局域输运测量，我们证明了在石墨烯中的诱导磁交换场，这降低了所需的磁场调制的磁性状态在石墨烯。这些结果表明，石墨烯中的磁邻近效应是二维材料开发的重要组成部分，其中期望物质的有序状态可以用相对小的施加磁场（> 6 T）来调节。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall 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
Comparative Studies on Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes and Graphene Nanoribbons with Ferromagnetic Contacts
这篇文章报道了碳纳米管（CNT）和石墨烯纳米带的巨磁电阻（GMR）的比较研究相似的纵横比（即周长/长度和宽度/长度比，分别为前者和后者）。这个问题是解决在零温度下的弹道输运制度，通过紧束缚模型内的格林函数技术和所谓的宽带近似的电极。石墨烯的巨磁电阻效应与碳纳米管的巨磁电阻效应相当，它强烈地依赖于手性，而仅轻微地依赖于纵横比。事实证明，石墨烯，类似于碳纳米管，可能是自旋电子应用的一种非常有趣的材料。
2008-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Edge states on graphene ribbon in magnetic field: interplay between Dirac and ferromagnetic-like gaps
在低能有效理论的框架下，结合解析和数值方法，研究了有限宽度石墨烯带在磁场中的边缘态.对具有锯齿形和扶手椅形边缘的石墨烯带进行分析。在这两种情况下的边缘状态的频谱的特征进行了描述。特别地，建立了无带隙边缘态存在的条件。这些结果的解释最近的实验的影响进行了讨论。
2009-01-27 cond-mat.mes-hall
Effect of Uniaxial Strain on Ferromagnetic Instability and Formation of Localized Magnetic States on Adatoms in Graphene
研究了单轴应变对石墨烯中狄拉克费米子间长程库仑相互作用引起的铁磁不稳定性的影响。在未变形的石墨烯的情况下，铁磁交换不稳定性发生在Hartree-Fock近似内足够强的强相互作用处。在这项工作中，我们表明，使用相同的理论框架，但与额外的单轴应变，过渡可以发生弱得多的相互作用，在悬浮石墨烯的范围内。我们还研究了应变对石墨烯中吸附原子局域磁态形成的影响。我们系统地分析了石墨烯中狄拉克费米子的各向异性（应变诱导）性质、杂质处的现场Hubbard相互作用以及石墨烯与杂质电子之间的杂化之间的相互作用。利用平均场自洽方法计算了定域轨道中电子的极化.我们得到了包含非磁性区和磁性区的完整相图，这些结果在碳基自旋电子学领域具有应用前景。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantized multi-terminal resistances in ferromagnetic graphene p-n junctions
研究了垂直磁场作用下多端铁磁石墨烯pn结的量子霍尔电阻和纵向电阻。在霍尔测量中，横向接触被假定为位于p-n界面，以避免在界面处的边缘态的混合，并且由此产生的量化电阻被拓扑保护。根据载流子的类型，四端pn结结中的电阻可以自然地分为九个不同的区域。观察到了对称的霍尔电阻和纵向电阻，由于自旋分裂和局域势之间的竞争，揭示了许多新的稳健的量子平台。
2011-09-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
One-dimensional ferromagnetic edge contacts to two-dimensional graphene/h-BN heterostructures
我们报道了一维（1D）铁磁边缘接触到二维（2D）石墨烯/h-BN异质结构的制造。同时旨在研究自旋注入/检测与一维边缘接触，一个虚假的磁阻信号被观察到，这是发现源于本地霍尔效应在石墨烯由于边缘场从铁磁边缘接触和在存在的电荷电流扩散的非本地测量配置。这种行为已经证实了一个汉勒信号和栅极相关的磁阻测量，揭示了电子和空穴掺杂的制度，这是在自旋信号的预期行为相反的信号的符号的变化的情况下。计算表明，接触引起的边缘场通常是数百mT的顺序，但可以减少到100 mT以下的接触几何形状的仔细优化。由于接触中的隧穿各向异性，可能存在来自磁阻效应的额外贡献，这需要进一步研究。这些研究对于优化一维边缘接触的二维材料异质结构中的自旋注入和探测是有用的。
2018-04-25 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic CrBr$_3$-Induced Graphene Spintronics
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Indian Institute of Science Bengaluru（印度科学研究所班加罗尔）
本文提出一种由两层铁磁绝缘体CrBr$_3$夹持石墨烯双层的自旋阀原型，通过密度泛函理论计算发现反平行磁化构型在特定k点产生有限带隙，为自旋电子器件创新提供了新途径。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Boltzmann conductivity of ferromagnetic graphene with magnetic impurities
我们在弛豫时间近似和半经典玻尔兹曼方法下研究了短程磁散射体存在下自旋极化石墨烯的电导率。巡游电子从多数自旋子带到少数自旋子带的自旋翻转散射导致在有限温度下电阻率最小。虽然这种行为让人想起著名的近藤效应，但它有一个完全不同的起源，在几个方面与近藤效应不同。特别地，与近藤效应不同，这是单粒子现象，并且它不需要杂质的磁矩与巡回电子的自旋之间的反铁磁耦合。
2013-09-23 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetism in ABC-trilayer graphene
在这篇文章中，我们研究了ABC堆叠的三层石墨烯的铁磁行为。这是使用最近邻紧束缚模型，在长程库仑相互作用的存在下。对于一个给定的电子-电子相互作用g和掺杂水平n，我们确定的总能量是否最小化为我们的变分参数的顺磁或铁磁配置。首先计算未屏蔽情况下的g-n相图。然后，我们包括使用一个简化的表达式的费米子气泡图屏蔽的影响。我们发现，ABC-三层石墨烯的铁磁性比单层，双层和ABA-三层石墨烯更强大。尽管屏蔽降低了ABC-三层石墨烯中的铁磁区，但临界掺杂水平仍然比未屏蔽的双层石墨烯大一个数量级。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Spin-dependent electronic lenses based on hybrid graphene nanostructures
我们研究了石墨烯/铁磁绝缘体混合器件中的电子输运。该系统包括一个扶手椅型石墨烯纳米管与透镜形的EuO铁磁绝缘体层沉积在它的顶部。当该设备支持大量的传播模式，电子与铁磁绝缘体的磁性离子的邻近交换相互作用的结果在电子被空间定位在不同的点取决于他们的自旋。我们发现，自旋相关的电子聚焦是稳健的中度边缘无序。通过将第三触点放置在适当的位置，可以产生自旋极化的电流。这打开了利用这些效应来制造极化电子的可调谐源的可能性。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium effective vector potential due to pseudospin exchange in graphene
我们表明，交换相互作用的二维电子气体平衡可以产生一个虚构的矢量势与有趣的签名在干涉和霍尔测量。详细的预测石墨烯，其中的效果是增强的赝自旋交换。
2007-11-27 cond-mat.mes-hall
Long range Josephson coupling through ferromagnetic graphene
研究了石墨烯基弹道超导-铁磁-超导（SFS）结中的约瑟夫森效应。我们发现了F石墨烯的振荡约瑟夫森耦合$I_c R_N$，其振幅对于半金属石墨烯是非零的，对于高于费米能$E_{F}$的交换场$h$是增加的，并且在强交换场$h\gg E_{F}$处仅显示出缓慢的阻尼。我们解释这种长程约瑟夫森耦合的结果交换介导的Andreev-Klein过程在FS接口，提高诱导的反平行自旋超导相关的F石墨烯增加$h$以上$E_{F}$。我们进一步证明了在$T$和$h$的平面中存在0和$π$耦合之间的规则温度诱导的转变，其中相边界在$h$的两个制度下和$E_{F}$以上具有不同的形状。
2008-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetotransport signatures of the proximity exchange and spin-orbit couplings in graphene
石墨烯在铁磁绝缘体或铁磁金属上的隧道势垒，有望表现出巨大的邻近交换和自旋轨道耦合。我们使用一个现实的传输模型的电荷无序散射和解决的线性玻尔兹曼方程数值精确的各向异性费米轮廓的修改狄拉克电子找到这些邻近效应的磁输运签名：邻近各向异性磁阻，反自旋电流效应，和平面霍尔电阻率。我们建立了相应的各向异性，由于交换和自旋轨道耦合，相对于磁化方向。我们还提出了参数图，指导观察运输磁各向异性接近石墨烯的最佳制度。
2016-08-12 cond-mat.mes-hall
Direct detection of induced magnetic moment and efficient spin-to-charge conversion in graphene/ferromagnetic structures
这篇文章表明，通过逆Rashba-Edelstein效应（IREE）在单层石墨烯（SLG）中的自旋-电荷电流转换是可能的，这种显着的二维材料与独特的亚铁磁绝缘体钇铁石榴石（YIG = $Y_{3}Fe_{5}O_{12}$）以及铁磁金属坡莫合金（Py = $Ni_{81}Sb_{19}$）的集成。通过X射线吸收光谱（XAS）和磁性圆二色性（XMCD）技术，我们证明了SLG中的碳原子由于与磁性层的邻近效应而获得了感生的磁矩。在室温下，通过微波驱动的铁磁共振的自旋泵浦在磁性层中产生自旋电流，并通过沿石墨烯层的直流电压检测自旋电流。的自旋-电荷电流转换，发生在石墨烯层，被解释由非本征自旋-轨道相互作用（SOI）与铁磁层的邻近效应引起的。SLG/YIG和SLG/Py系统获得的结果证实了IREE参数非常相似的值，这些值大于SLG先前研究中报告的值。我们还报告了系统的调查的电子和磁性的SLG/YIG通过扫描隧道显微镜（STM）。
2018-12-02 cond-mat.mes-hall
Stoner ferromagnetic phase of a graphene in the presence of an in-plane magnetic field
在随机相位近似下，研究了面内磁场对无带隙和带隙石墨烯片的基态性质的影响。临界磁场导致一个完全自旋极化相增加，通过减少零间隙的载流子密度，表明没有自发的磁性相变发生。然而，在大的能隙值处，它通过减小密度而减小。我们发现了一个连续的量子磁相变（斯通纳相）的狄拉克费米子在掺杂的石墨烯片。新的面内磁场依赖的电荷和自旋磁化率被揭露。
2009-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Klein tunnelling and Hartman effect in graphene junctions with proximity exchange field
从理论上研究了石墨烯基结中的电子隧穿现象。石墨烯被假定为直接沉积在铁磁绝缘体上或沉积在将石墨烯与金属铁磁衬底分开的氮化硼的几个原子层上。这种结可以通过相应系统的适当外部门控形成。为了描述狄拉克点附近的低能电子态，使用了相关文献中可用的某些有效哈密顿量。这些哈密顿量包括交错势和交换相互作用，由于铁磁衬底。在所考虑的系统中，隧道是自旋相关的。主要重点是克莱因隧道效应，也对群延迟和相关的哈特曼效应。详细分析了在狄拉克点处的光谱中引入的能隙对隧穿的影响。
2018-12-04 cond-mat.mes-hall
Exchange splitting and exchange-induced non-reciprocal photonic behavior of graphene in CrI3-graphene vdW heterostructures
采用密度泛函理论和电磁场计算相结合的方法，研究了单层三碘化铬（CrI 3）-石墨烯范德华（vdW）异质结中石墨烯的交换分裂及其电磁响应.虽然有效的交换领域是在数百特斯拉，为平衡分离非互易效应被发现是弱的相比，可比的外部磁偏置。对于非平衡分离，非互易效应可能很大。
2020-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ferromagnetic Order Analysis of Fe- and FeO-modified Graphene-nano-ribbon
石墨烯纳米带（GNR）在超高密度自旋电子学器件中具有重要的应用前景。为了验证自感铁磁有序的能力，基于密度泛函理论分析了Fe和FeO修饰的GNR。模型晶胞为[C32 H2 Fe 2]和[C32 H2 Fe 2 O2]。计算结果表明，[C32 H2 Fe 2]中最稳定的自旋态为Sz=8/2，而[C32 H2 Fe 2 O2]中最稳定的自旋态为Sz=6/2. [C32 H2 Fe 2]中Fe的磁矩M为3.65μB，这可以基于考虑碳的贡献电荷的Hund规则解释为M*=3.67μB。铁磁Fe自旋阵列是通过与碳π共轭自旋系统的相互作用而形成的。[C32 H2 Fe 2 O2]中存在长程超交换有序。优化后的原子构型给出了Fe-3d和O-2 p轨道之间典型的90度超交换耦合。用密度泛函理论计算了Fe的磁矩为2.58μB，而考虑了氧的贡献电荷的超交换模型给出了估计的磁矩为2.60μB。Fe和O的磁矩符号都是上旋的。我们可以期待铁磁长程有序。在FeO改性的情况下，分析了能带结构，这表明半金属类行为。我们可以期待一些自旋电子学的应用，如自旋过滤器。
2013-10-29 cond-mat.mes-hall
Spin and charge thermopower effects in the ferromagnetic graphene junction
利用波函数匹配方法和Landauer-Buttiker公式，研究了具有温度梯度的铁磁石墨烯结.我们计算的热感生电荷和自旋电流以及热电电压（塞贝克效应）的线性和非线性制度。我们的计算表明，由于电子-空穴对称性，对于未掺杂的磁性石墨烯，电荷塞贝克系数是化学势的奇函数，而自旋塞贝克系数是偶函数，与温度梯度和结长无关。我们还发现，与一个精确的调谐外部参数，即交换场和栅极电压，跨结的温度梯度驱动一个纯自旋电流，而不伴随的充电电流。热电传输的另一个重要特征，热感应电流的非线性制度，检查。这将是我们的主要发现，随着增加的热梯度施加到结的自旋和电荷的热电压降低，甚至成为零的非零温度偏置。
2016-08-19 cond-mat.mes-hall
Strong electronic interaction and multiple quantum Hall ferromagnetic phases in trilayer graphene
人们对少层石墨烯的电子性质越来越感兴趣，因为它提供了一个研究电子相互作用的平台，因为能带的色散可以与层的数量和堆叠结合电场来调节。然而，电子相互作用仅在非常干净的设备中变得重要，到目前为止，三层石墨烯实验在非相互作用的电子图像中被理解。在这里，我们报告了ABA三层石墨烯（ABA-TLG）中强电子相互作用和量子霍尔铁磁性（QHF）的证据。由于高迁移率$\sim$ 500，000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$在我们的设备相比，以前的研究，我们发现所有的对称性破缺状态和朗道能级（LL）的间隙增强的相互作用;我们的自洽的Hartree-Fock（H-F）计算解释的一个方面。此外，我们观察到作为填充因子（$ν$）和尖峰的纵向电阻的函数的滞后，一起，在低磁场的QHF状态的形成的信号。
2016-10-02 cond-mat.mes-hall
Interaction of a graphene sheet with a ferromagnetic metal plate
纳米级表面力，如Casimir和范德华力，可以对制造，处理和组装过程以及微和纳米器件的性能产生重大影响。本文研究和计算了真空中石墨烯片与铁磁金属基底之间的Casimir力。石墨烯的反射系数依赖于石墨烯电导率，并且石墨烯的电导率由Kubo形式描述。金属的磁性对Casimir相互作用有影响。磁效应在低温或高化学势时起重要作用。数值结果还表明，金属板的厚度对Casimir力的影响很小。本研究对Casimir力的研究和发现将为微纳器件的设计和制造提供有用的信息和有效的解决方案，特别是在微纳加工、制造、操作、组装和计量等领域。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric nano graphene model applied to graphite-like room-temperature ferromagnetism
仅由碳、氢和/或氮等轻元素组成的室温铁磁材料，即所谓的碳磁体，对于在科学和工业中创造新的材料类别非常有吸引力。最近的几个实验表明，在室温下的铁磁功能，特别是在石墨基材料。本文采用半经验分子轨道方法和第一性原理密度泛函理论对纳米尺度的非对称石墨烯分子进行了模拟，揭示了这种铁磁性特征的形成机理。不对称二氢化锯齿形边缘石墨烯分子表明高自旋态比低自旋态在总分子能量上更稳定。质子离子辐照在产生这种不对称特征方面起着重要作用。同时，用类似的非对称分子模型解释了含氮石墨的铁磁性。
2011-01-21 cond-mat.mes-hall
Particle-hole symmetry and bifurcating ground state manifold in the quantum Hall ferromagnetic states of multilayer graphene
研究了手性多层石墨烯（AB，ABC，ABCA等）中零能朗道能级量子霍尔铁磁态的轨道结构堆叠）是由交换相互作用的所有级别，包括深躺在狄拉克海的国家。如果填充因子$ν$不是层数的倍数，则该交换场有利于具有U（1）轨道对称性的轨道相干态。如果电子将固定自旋/谷分量的轨道扇区填充到一半，例如，在双层中的$ν=\pm3,\pm1$和ABCA四层中的$ν=\pm2,\pm6$处，存在到$Z_2\times$ U（1）流形的过渡。对于弱相互作用，零能朗道带的结构补偿了朗道轨道中亚晶格上不同的交换相互作用;另一方面，基态有两个副本，它们在亚晶格上的电荷分布不同。我们预期在多层Bernal堆叠中会出现一系列类似的分叉。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall
Spin-selectable, region-tunable negative differential resistance in graphene double ferromagnetic barriers
我们提出了一种石墨烯器件，可以产生自旋相关的负微分电阻（NDR）。该器件由一个足够宽和短的石墨烯和两个沉积在其上的EuO栅条组成，避免了以往方案中需要的石墨烯边缘剪裁。更重要的是，我们发现在自旋相关的NDR的自旋选择性和区域可调性的明确意义：通过改变器件的顶栅，仅自旋向上，自旋向下，或两个自旋（顺序发生）的NDR可以分别实现;同时，在每种情况下的NDR区域的中心位置可以在很宽的偏置电压范围内单调调谐。这些显着的功能是由于在设备中的自旋相关的共振能级的栅极可控性，因此它们的费米能量和狄拉克点的源电极，分别偏离。它们为传统的基于NDR的器件增加了自旋和偏置自由度，为设计全新的NDR电路铺平了道路。
2017-12-11 cond-mat.mes-hall
Proximity-induced ferromagnetism in graphene revealed by anomalous Hall effect
我们展示了单层石墨烯与原子级平坦的钇铁石榴石（YIG）铁磁薄膜交换耦合的反常霍尔效应（AHE）。反常霍尔电导在低温下的量级为~0.09（2e2/h），在~300 K范围内均可测量。我们的观察结果表明，不仅邻近诱导的铁磁性在石墨烯/YIG与大的交换相互作用，但也增强了自旋轨道耦合，这被认为是固有的弱在理想的石墨烯。石墨烯中的邻近诱导铁磁有序可以导致新的输运现象，如量子化的AHE，这对自旋电子学是潜在有用的。
2014-12-03 cond-mat.mes-hall
Effect of the attachment of ferromagnetic contacts on the conductivity and giant magnetoresistance of graphene nanoribbons
特别是碳基纳米结构和石墨烯，作为纳米电子学和自旋电子学的新材料引起了人们的极大兴趣。在这种情况下，最重要的问题之一是外部电极对石墨烯纳米带（GNR）的电子性质的影响。目前的理论方法是基于紧束缚模型和修改的格林函数的递归过程。结果表明，在弹道输运范围内，就电导率而言，所谓的端部接触几何形状（具有最小GNR/电极界面面积）通常比其侧面接触对应物（具有较大的覆盖面积）更有利于实际应用。然而，关于巨磁阻系数，情况正好相反，因为自旋分裂效应在较低导电侧接触设置中更显著。
2012-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Proximity Effect in 2D Ferromagnetic CrBr3/Graphene van der Waals Heterostructures
二维（2D）范德华异质结作为一个有前途的平台，利用各种物理现象在各种各样的新型自旋电子器件的应用。有效的自旋注入是这些器件的先决条件。最近发现的磁性2D材料导致了通过磁邻近效应（MPE）实现自旋注入的完全2D范德华自旋电子学器件的可能性。本文报道了利用塞曼自旋霍尔效应通过非局域测量研究二维CrBr 3/graphene范德华异质结构中的磁邻近效应。塞曼分裂场估计表明，即使在低磁场中也存在显著的磁邻近交换场。此外，在v = 0时，随着磁场的增加，在Dirac点R_（XX，D）处观察到的反常纵向电阻变化可能是MPE诱导新的基态相的结果。因此，在我们的CrBr 3/石墨烯范德华异质结构中揭示的这种MPE为下一代2D自旋逻辑和存储器件提供了坚实的物理基础和关键功能。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall
