Vertical Spin Transport in Al with Pd/Al/Ni80Fe20 Trilayer Films at Room Temperature by Spin Pumping
自旋泵浦使得纯自旋电流能够垂直输运通过Pd/Al/Ni 80 Fe 20（Py）三层膜中的Al，其中Py充当自旋电池。注入到Al中的自旋电流流过Al到达Pd，导致由于Pd中的逆自旋霍尔效应而产生电动势。电动势随着Al层厚度的增加而减小。一个基于Tserkovnyak等人理论的简单模型，[Phys. Rev. B，66，224403（2002）]允许估计61 nm的Al中垂直自旋输运的自旋相干性。这种相对较短的相干性归因于由于Al/Py界面的粗糙度而导致的自旋泵浦效率的降低。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping and large field-like torque at room temperature in sputtered amorphous WTe$_{2-x}$ films
本文研究了溅射WTe_（2-x）（x=0.8）（t）/Co_（20）Fe_（60）B_（20）（6 nm）异质结在室温下的自旋-电荷和电荷-自旋转换。自旋泵浦测量用于表征自旋-电荷效率，并且计算出的自旋效率大于~0.035。进行二次谐波霍尔测量以估计电荷-自旋转换比。我们发现，该系统表现出较大的类场转矩（自旋转矩效率~ 0.1）和较小的类阻尼转矩（自旋转矩效率~0.001）相比，报告的重金属。高分辨率透射电子显微镜图像显示，WTe 2-x层是非晶的，这可能会通过诱导大的界面自旋轨道散射来增强自旋交换效应，从而有助于产生大的类场扭矩。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin and charge interconversion in Dirac semimetal thin films
我们报告的自旋电荷和电荷自旋转换在室温下的异质结构设备，接口的原型狄拉克半金属，Cd 3As 2，与金属铁磁体，Ni0.80Fe0.20（坡莫合金）。自旋-电荷相互转换是由自旋矩铁磁共振和铁磁共振驱动的自旋泵检测到的。自旋力矩铁磁共振的混合电压的对称和反对称分量的分析和自旋泵浦信号的频率和功率依赖性表明，这些过程的行为是一致的，与以前报道的自旋-电荷相互转换机制在重金属，拓扑绝缘体，和Weyl半金属。我们发现，在Cd 3As 2/坡莫合金双层膜的自旋-电荷相互转换的效率可以媲美的重金属。我们讨论了潜在的机制，通过比较我们的结果与第一性原理计算。
2021-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature van der Waals magnetoresistive memories with data writing by orbital current in the Weyl semimetal TaIrTe4
本研究以贝里曲率偶极子为关键因子，利用外尔半金属TaIrTe4的轨道电流实现TaIrTe4/Fe3GaTe2异质结构的无场垂直磁化翻转，达成室温全电控制的低功耗范德华磁阻存储器，为轨道电子学及磁存储技术提供新方向。
2024-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Spin Hall Effect in Weyl Semimetal WTe2 at Room Temperature
拓扑Weyl半金属的发现为实现凝聚态物理中的一些特殊物理现象提供了可能。具体地说，这些具有强自旋轨道耦合、破缺反转对称性和新颖自旋织构的半金属被预测表现出大的自旋霍尔效应，可以有效地将电荷电流转换为自旋电流。本文报道了在室温下服从Onsager倒易关系的Weyl半金属WTe 2中直接观察到的大自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应。利用石墨烯的长自旋相干长度和异质结界面处的自旋传输特性，通过制作具有石墨烯的范德华异质结，实现了对WTe 2中自旋霍尔现象产生的纯自旋电流的探测.这些实验结果得到了从头计算的很好支持，表明WTe 2具有很高的电荷-自旋转换效率，这为自旋-轨道诱导现象在自旋电子存储器和逻辑电路结构中的应用铺平了道路。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room temperature two-dimensional antiferromagnetic Weyl semimetal CrO with giant spin-splitting and spin-momentum locked transport
本文预测二维反铁磁 Weyl 半金属 CrO 具有巨大自旋劈裂、自旋-动量锁定输运和高 Néel 温度，并可通过应变调控 Weyl 点实现四类自旋电子态。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photo-induced anomalous Hall effect in the type-II Weyl-semimetal WTe2 at room-temperature
利用霍尔光电压测量，我们证明了在圆偏振光照射下，可以在几层WTe 2中诱导出反常的霍尔电压。通过沿不同晶轴施加偏压，我们发现光致反常霍尔电导与特定晶轴重合。我们的结果是一致的基本贝里曲率表现出偶极分布，由于破坏晶体反转对称性。使用时间分辨光电自相关光谱，我们发现异常霍尔电压的衰减时间超过电子-声子散射时间几个数量级，但与动量间接电子和空穴中载流子相对较长的自旋寿命一致。在WTe 2中的口袋。我们的观察表明，螺旋调制的其他各向同性的自旋电流是异常的霍尔效应的基本机制。
2018-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-broadband photodetection of Weyl semimetal TaAs up to infrared 10 μm range at room temperature
具有宽带光响应的光电探测器在许多先进的光电子和光子器件中具有广阔的应用前景。特别是，在室温下具有高达中红外的检测范围的那些是非常具有挑战性和高度期望的。最近，人们发现并提出外尔半金属是一种有利于光电探测的材料，因为外尔半金属在费米能级附近具有倾斜的手征外尔锥，从而打破了洛伦兹不变性，在任意长波长处产生手征相关的光电流。此外，与窄禁带半导体中的抛物色散带相比，外尔锥中的线性色散带导致非常高的载流子迁移率和大大减少的热载流子。本文报道了Weyl半金属TaAs基光电探测器在室温下工作，光谱范围从蓝光（438.5 nm）到中红外（10.29 μm），响应度和探测率分别大于78 μ A W-1和1.88 × 107 Jones。这是第一个由外尔半金属制成的光电探测器，显示了其在室温中红外光电探测中的应用前景。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature nonlinear Hall effect and wireless RF rectification in Weyl semimetal TaIrTe4
非线性霍尔效应（NLHE）可以在没有任何磁场的情况下产生横向电压，是整流或倍频的潜在替代方案。然而，非线性热交换器的低温检测限制了其应用。在这里，我们报告的室温NLHE在II型外尔半金属TaIrTe 4，主机一个强大的NLHE由于大量的破坏反演对称性和大带重叠在费米能级。我们还观察到温度引起的符号反转TaIrTe4中的NLHE。我们的理论计算表明，所观察到的符号反转是温度引起的化学势的变化的结果，表明NLHE与费米表面的电子结构的直接相关性。最后，利用TaIrTe 4中的室温NLHE来演示具有零外部偏压和磁场的无线RF整流。这项工作打开了一扇大门，实现室温下的应用程序的基础上NLHE外尔半金属。
2020-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic state above room temperature in a proximitized topological Dirac semimetal
我们报道了在具有强垂直磁化的铁磁石榴石上生长典型的狄拉克半金属Cd $_3$ As $_2$薄膜，在近似狄拉克半金属中实现的室温以上铁磁态。观察到的异常霍尔电导率与大霍尔角被发现是几乎成正比的磁化强度和相反的符号，它的第一性原理的电子结构的基础上的理论计算还表明，费米能级依赖的异常霍尔电导率反映了Berry曲率起源于分裂Weyl节点。本Dirac半金属/铁磁绝缘体异质结构将提供一个新的平台，探索Weyl节点的传输现象和自旋电子功能最近提出的拓扑半金属。
2019-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-temperature magnetic topological semimetal state in half-metallic Heusler Co$_2$TiX (X=Si, Ge, or Sn)
拓扑半金属（TSM）包括外尔半金属和半导体线半金属，有望开辟凝聚态和材料科学的下一个前沿。虽然最近在TaAs中发现了第一个反转破坏Weyl半金属，但它的磁性对应物，即，时间反演打破外尔和节线半金属，仍然难以捉摸。据预测，他们表现出异国情调的性质不同的反转打破TSM包括钽。在本文中，我们确定了居里温度高于350 K的铁磁半金属化合物Co $_2$ TiX（X=Si，Ge，或Sn）中的磁性拓扑半金属态。我们的第一性原理能带结构计算表明，在没有自旋-轨道耦合，Co $_2$ TiX的特点是三个拓扑节线。自旋-轨道耦合的包含引起外尔节点，其动量空间位置可以作为磁化方向的函数来控制。我们的研究结果不仅为室温下磁性材料拓扑半金属态的实验实现打开了大门，而且还提出了潜在的应用，例如在高温下Co $_2$ TiX化合物的工程单层中不寻常的异常霍尔效应。
2017-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin-pumping-induced spin transport in p-type Si at room temperature
自旋电池的概念应用于纯自旋电流和自旋输运的p型硅（p-Si）的动态产生。Ni_（80）Fe_（20）中的铁磁共振和有效的s-d耦合导致Ni_（80）Fe_（20）/p-Si界面处的自旋积累，诱导p-Si中的自旋注入和自旋电流的产生。通过蒸发到p-Si上的Pd的逆自旋霍尔效应，纯自旋电流被转换成电荷电流。这种方法演示了室温下p型硅中纯自旋电流的产生和输运。
2013-01-29 cond-mat.mtrl-sci
FeRhCrSi: A new spin semimetal with room temperature spin-valve behavior
自旋半金属是最近发现的一类新的自旋电子材料，其在一个自旋通道中表现出带隙，而在另一个自旋通道中表现出半金属特征，从而允许可调谐的自旋输运。在这里，我们提出的自旋半金属行为的实验验证FeRhCrSi，四元Heusler合金的饱和力矩2 $μ_B$和居里温度$>$ 400 K。它以L2 $_1$结构结晶，在Fe和Rh之间具有50 $\%$反位无序。在300 K以下，它表现出弱的温度依赖性的电阻率与负温度系数，表明正常的半金属或自旋半金属行为。反常的磁电阻数据揭示了占主导地位的贡献，从不对称的部分，一个明确的签名的自旋阀的性质，这是保留，即使在室温下。\textcolor{black}{The asymmetric part of magneto-resistance shows an unusual increase with increasing temperature.}霍尔测量证实了起源于本征Berry曲率的电导率的异常性质，空穴是大多数载流子。从头算模拟证实了一个独特的长程亚铁磁有序的基态，解释了背后的意外低饱和时刻的起源。亚铁磁无序结构证实了实验观察到的FeRhCrSi的自旋半金属特征。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin Pumping of Quantum Dots at Room Temperature
报道了室温下InAs/GaAs自组装量子点自旋极化的电控制。这是通过从Fe肖特基接触电注入自旋极化电子来实现的。量子点电致发光的圆极化表明，在300 K下，InAs量子点中获得了5%的电子自旋极化，这对温度非常不敏感。这是由于量子点中的自旋弛豫机制的抑制，由于减少维数。这些结果表明，实际制度的自旋为基础的操作显然是可以实现的固态半导体器件。
2005-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Gapless vortex bound states in superconducting topological semimetals
我们发现超导拓扑半金属中的涡旋束缚态是无带隙的，这是由于在它们的正常态中存在拓扑无质量激发。我们证明了这个普遍的结果在各种半金属，包括狄拉克和Weyl半金属，三重简并自旋1费米子，自旋3/2 Rarita-Schwinger-Weyl费米子半金属和其他奇异的费米子半金属。这些无带隙束缚态的形成与$π$相超导体-正常金属-超导体（SNS）结中的Andreev镜面反射和传播Andreev模密切相关。我们进一步证明了这些无隙态是拓扑保护的，并且可以从拓扑泵浦过程中导出。
2021-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anomalous plasmon mode in strained Weyl semimetals
利用Landau费米液体和手征动力学理论，在应变Weyl半金属中发现了一种奇异的反常等离子体激元模式，其中准粒子相互作用由长程库仑作用和残余短程相互作用模拟.带隙的集体模式是由体和表面之间的动态电荷泵抽产生的，其行为类似于$k_{\rm F}^{-1}$。电荷振荡由感应电场和背景赝场之间的耦合精确地确定。这种新的模式单向分散沿伪磁场，并表现在一个不寻常的热导率在明显违反的Wiedemann-Franz定律。激发可以通过太赫兹机制中晶格的机械振动来实验实现。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant intrinsic anomalous terahertz Faraday rotation in the magnetic Weyl semimetal Co$_2$MnGa at room temperature
我们报告测量太赫兹反常霍尔电导率和法拉第旋转磁性Weyl半金属Co $_2$ MnGa薄膜作为磁场，温度和厚度的函数，使用时域太赫兹光谱。太赫兹电导率在室温下显示出约600 $Ω^{-1}\cdot cm^{-1}$的厚度无关的异常霍尔电导率，并且它在0.2-1.5 THz范围内也是频率无关的。纵向和霍尔电导率的大小，弱的自旋轨道耦合，和非常接近的位置外尔点的化学势都满足标准的固有异常霍尔电导率。第一性原理计算也支持低频下的频率无关的本征反常霍尔电导。我们还发现，在室温下，59（$\pm6$）mrad的厚度无关的法拉第旋转，这来自于本征的Berry曲率的贡献。在最薄的20 nm样品中，由于Berry曲率，法拉第旋转除以样品厚度达到约3 mrad/nm，并且是室温下报道的最大值。在室温下的10 $^{6}$ rad m $^{-1}$ T $^{-1}$数量级的巨大Verdet常数和在0.2-1.5 THz范围内约8.5 $\%$的大霍尔角表明Co $_2$ MnGa在室温下用于THz自旋电子学是有希望的。
2022-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Valley Pumping via Edge States and the Nonlocal Valley Hall Effect in Two-Dimensional Semiconductors
最近的实验研究了双层石墨烯中非局域输运的温度和栅极电压依赖性，确定了被认为与二维半导体的体本征谷霍尔效应相关的特征。在这里，我们使用简单的微观紧束缚带模型和唯象体输运方程，强调非局部电压信号的样品边缘的影响。我们发现，非局部谷霍尔响应是敏感的电子结构的细节在样品的边缘，它是增强时，局部纵向电导率是较大的样品边缘附近比在散装。我们讨论了最近的实验中，根据这些发现，并讨论了密切的类比之间的电子抽运谷附近的二维样品边缘的谷霍尔效应，和批量抽运谷之间由于手性异常在三维拓扑半金属。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of room temperature intrinsic nonlinear thermoelectric effects in low-dimensional semimetals
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所）
研究低维半金属中室温本征非线性热电效应，利用梯度反转技术谐波检测，在$T_\mathrm{d}$-WTe$_2$和TaIrTe$_4$中实现，解析二阶热电张量分量，证明相关贡献支配响应，为探索高阶热到电荷电流转换提供平台。
2026-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Giant room temperature anomalous Hall effect and magnetically tuned topology in the ferromagnetic Weyl semimetal Co2MnAl
Weyl半金属由于其奇异的性质如拓扑表面态和反常输运现象而得到了广泛的研究。它们的能带结构拓扑通常由材料参数预先确定，并且一旦材料形成就很难被操纵。它们独特的输运性质通常出现在非常低的温度下，这为实际器件应用带来了挑战。在这项工作中，我们展示了一种方法来修改通过弱磁场在铁磁拓扑半金属，Co2MnAl，在室温下的能带拓扑。我们观察到一个可调谐的，巨大的反常霍尔效应，这是由外尔点和节环之间的转变，旋转磁化轴引起的。反常霍尔电导率与3D量子反常霍尔效应（QAHE）的电导率一样大，霍尔角在室温下达到磁导体中的记录值（21%）。此外，我们还提出了一种在不需要外尔点存在的情况下，通过打开节环来产生巨反常霍尔效应的材料配方。我们的工作揭示了一个理想的内在磁性平台，探索磁动力学和拓扑物理之间的相互作用，为新一代自旋电子器件的发展。
2019-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Photocurrents in Weyl semimetals
在理想的二维狄拉克谱中，光电流的产生是完全禁止的。与此形成鲜明对比的是，我们表明，三维外尔半金属可以一般支持显着的光电流世代由于反演对称性破缺和有限倾斜的外尔光谱的组合。详细探讨了对称性、手征关系以及对系统和光源的各种依赖性。我们的研究结果表明，非中心对称的外尔材料可以有利地应用于室温检测的中红外和远红外辐射。
2017-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation and enhancement of room temperature bilinear magnetoelectric resistance in sputtered topological semimetal Pt3Sn
本研究在室温单层溅射半金属Pt3Sn中观察到双线性磁电电阻，证实了自旋动量锁定，并通过添加CoFeB磁性层使BMER值翻倍，拓宽了材料体系并促进了自旋器件应用。
2023-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thickness dependent tuning of the Berry curvature in a ferromagnetic Weyl semimetal
具有自发破缺时间反演对称性的磁性Weyl半金属表现出源于Berry曲率的大的内禀反常霍尔效应。为了将这种大的霍尔电流用于室温拓扑自旋电子学应用，有必要将这些材料制成薄膜或半导体薄膜。在这里，我们的实验表明，外尔半金属Co2 MnGa薄膜（20-50 nm）显示了一个非常大的异常霍尔角~11.4%，在低温和~9.7%，在室温下，这可以归因于具有大的本征Berry曲率的能带结构的非平凡拓扑结构。然而，反常霍尔角随着厚度低于20 nm而显著减小，能带结构计算证实这是由于多数自旋对Berry曲率的贡献减小。我们的研究结果表明，Co2 MnGa是一种实现室温拓扑自旋电子学应用的优良材料，但Berry曲率的显著厚度依赖性对薄膜器件设计具有重要意义
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Pseudo-hydrodynamic flow of quasiparticles in semimetal WTe2 at room temperature
近年来，在各种固态系统中的类流体电荷输运引起了人们极大的兴趣。电子流体的流体动力学行为揭示了其自身为在窄导电通道中电阻随着温度增加而减小（Gurzhi效应）、电阻作为通道宽度的函数的多项式缩放、由Poiffille流的出现支持的Wiedemann-Franz定律的实质性违反。类似于流动水中的漩涡，粘性电子流产生涡流，导致由电流回流驱动的异常符号变化的电响应。实验上，在低温石墨烯中观察到流体动力学涡旋的存在，作为电流注入接触附近的负电压降。然而，是否可以通过流体力学以外的机制产生长程符号变化的电响应的问题还没有得到解决。在这里，我们使用偏振敏感的激光显微镜，以证明出现视觉上类似的异常符号交替模式的电荷密度在多层二碲化钨在室温下，这种材料不表现出真正的电子流体力学。我们认为，这种伪流体动力学行为是由于电子和空穴的扩散传输之间的微妙相互作用而出现的。特别是，WTe 2中的符号交替电荷积累受到可压缩中性电子空穴电流的意外回流的支持，这在这种几乎补偿的半金属的大部分中产生了电荷中性的电子空穴池。我们表明，异常大的空间尺寸的电荷域是持续的电子-空穴对的复合时间长。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Room-Temperature Anisotropic Plasma Mirror and Polarization-Controlled Optical Switch Based on Type-II Weyl Semimetal WP2
电子结构中的各向异性可能会引发有趣的各向异性光学响应，这在包括超导体、半导体甚至拓扑Weyl半金属在内的各种系统中得到了很好的证明。同时，在金属光学中，当光子频率高于等离子体频率ω p时，金属反射率从1下降到0，表现为等离子体镜。然而，各向异性等离子体镜的探索和相应的应用仍然难以捉摸，特别是在室温下。在这里，我们发现了一个明显的各向异性等离子体反射边缘的第二类外尔半金属WP 2，与各向异性比ω p高达1.5。这种各向异性等离子体镜行为及其对温度的鲁棒性保证了在宽温度范围内的光学器件应用。例如，偏振分辨等离子体反射边缘的高灵敏度使得WP 2成为固有的偏振检测器。我们进一步实现了室温下基于WP 2的光开关，通过简单地调节光的偏振态来有效地控制。这些发现扩展了金属光学作为一门学科的前沿，并有望设计出结合拓扑和光学特征的多功能器件。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Thermal and gravitational chiral anomaly induced magneto-transport in Weyl semimetals
外尔半金属中的量子异常（对于${\bf E}\cdot{\bf B} \neq 0$或${\bf \nabla}T\cdot{\bf B} \neq 0$）导致相反手性节点之间的手性电荷和能量泵送。这导致外尔节点之间的手性电荷和能量不平衡，这表现在几个有趣的磁输运现象中。在这里，我们调查的作用，电，热，和重力手征异常的磁输运外尔半金属。我们预测平面Ettinghausen和Righi-Leduc效应是这些量子异常的一个独特的签名。我们还证明了一个显着的增强的热电电导率，塞贝克效应，能斯特效应和热导率随着温度的升高。有趣的是，这种异常引起的输运违反了Wiedemann-Franz定律和Mott关系。
2019-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci hep-th
Observation of Nonlinear Spin-Charge Conversion in the Thin Film of Nominally Centrosymmetric Dirac Semimetal SrIrO3 at Room Temperature
通过自旋轨道相互作用实现自旋电荷转换是当前自旋电子学研究的核心概念之一。基于线性响应区域中布洛赫波函数的Berry曲率估计了电荷和自旋流之间的相互转换效率。在线性区域之外，高阶电场项下的非线性自旋-电荷转换最近在动量空间中具有非平凡自旋织构的非中心对称材料中得到了证实。在这里，我们报告的非线性电荷自旋转换的观察名义上中心对称的氧化物材料，SrIrO 3，通过打破在界面处的反转对称性。由于狄拉克半金属带界面处的反对称自旋-轨道相互作用受衬底的对称性约束，在室温下观察到较大的二阶磁电系数。我们的研究表明，非线性自旋-电荷转换可以诱导在许多材料与强自旋-轨道相互作用的界面处，通过打破本地反转对称性，以引起自旋分裂，否则自旋简并系统。
2021-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Three Dimensional Dirac Semimetal and Quantum Transports in Cd3As2
基于第一性原理计算，我们恢复了Cd3As2，一个众所周知的高载流子迁移率半导体的沉默的拓扑性质。我们发现，它是一个具有单对三维（3D）狄拉克点的体积和非平凡的费米弧的表面上的一个拓扑半金属。通过对称破缺可以将其驱动到拓扑绝缘体和Weyl半金属态，通过降维可以将其驱动到带隙大于100 meV的量子自旋霍尔绝缘体。我们建议，三维狄拉克锥在大部分的Cd3As2可以支持相当大的线性量子磁电阻，甚至到室温。
2014-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enabling P-type Conduction in Bilayer WS2 with NbP Topological Semimetal Contacts
针对p型WS2晶体管因深价带和带隙中间态难以实现的问题，提出利用拓扑半金属NbP作为双层WS2的p型接触，在室温下实现创纪录的5.8 μA/μm空穴电流，且该室温溅射工艺与CMOS兼容。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Amplified Stimulated Terahertz Emission at Room temperature from Optically Pumped Graphene
报道了光抽运石墨烯的室温太赫兹受激发射和粒子数反转。在1550 nm，80 fs脉冲光纤激光泵浦下，利用非线性电光传感器，观察了SiO2/Si衬底上剥离石墨烯中光生电子/空穴的快速弛豫和相对缓慢的复合动力学过程。源自相干太赫兹光子发射的时间分辨电场强度在全反射几何结构中被电光采样。在SiO2/Si衬底上测量的太赫兹电场强度与在石墨烯衬底上测量的太赫兹电场强度的比较清楚地表明，石墨烯片充当放大介质。发射光谱与泵浦光子谱吻合较好，其对泵浦功率的依赖性表现出类似阈值的行为，证明了在太赫兹光谱范围内负电导和粒子数反转的发生。阈值泵浦强度> 5*10^6 W/cm ^2与模拟结果吻合较好。
2011-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.ins-det
Observation of topological nodal-line semimetal in YbMnSb2 through optical spectroscopy
测量了YbMnSb_2晶体从室温到7 K的宽频率范围内的光学性质。随着温度的降低，电导率谱在300cm ~（-1）附近出现了一个平坦区，不能用Drude-Lorentz模型来描述。必须引入与频率无关的分量来对所测量的光学电导率进行建模。我们的第一性原理计算表明YbMnSb 2在费米能级附近有一个Dirac节线。测量的光学性质和计算的电子能带结构之间的比较表明，频率无关的光学电导率分量产生的狄拉克节线附近的带间跃迁，从而表明，YbMnSb 2是狄拉克节线半金属。
2019-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transition Metal Dichalcogenide 1T$'$-MoTe$_2$ Nanoscale Films as Spin Pumping Platforms
Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所（ICMAB-CSIC））；CNR-IMM, Unit of Agrate Brianza（意大利国家研究委员会固体物理研究所，阿格拉特布兰卡扎分部）；Department of Material Science, University of Milano Bicocca（米兰比可卡大学材料科学系）
研究通过化学生长的1T′-MoTe₂薄膜在室温下实现高效的自旋-电荷转换，展示其作为自旋泵平台的潜力。
2025-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Topological Dirac semimetal phases in InSb/$α$-Sn semiconductor superlattices
基于先进的第一性原理计算和低能$k\cdot p$理论，我们从理论上证明了在InSb/$α$-Sn常规半导体超晶格中Dirac半金属相和拓扑绝缘体相的共存.通过适当的界面设计，当沿{[}111{]}方向生长时，会出现较大的界面极化。这种本征极化静电场的存在大大减小了带隙，最终导致能带结构反转，形成了拓扑Dirac半金属相，在$Γ$点附近沿（111）晶向出现了一对Dirac节点。在（100）投影面上观察到清晰的表面态和费米弧。此外，我们还发现了一个二维的拓扑绝缘体相，其非平凡带隙接近70 meV，这使得在室温下观察到量子自旋霍尔效应成为可能.我们的建议为通过适当的界面设计实现在传统半导体超晶格中共存的拓扑非平凡相铺平了道路。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Pumping from Permalloy into Uncompensated Antiferromagnetic Co doped Zinc Oxide
研究了Co掺杂ZnO和坡莫合金异质结构的静态和动态磁相互作用。高Co掺杂的ZnO在室温下是顺磁性的，在低温下成为未补偿的反铁磁体，即使在没有任何铁磁层的情况下，也显示出窄开的磁滞和垂直交换偏置位移。在低温下，与坡莫合金相结合的交换偏置被发现引起水平以及垂直位移的异质结构的滞后与矫顽场的增加。此外，在室温下的吉尔伯特阻尼参数的增加，发现由多频铁磁共振证明自旋泵。随温度变化的铁磁电阻在接近磁相变的位置出现磁阻尼最大值。这些测量结果也证明了坡莫合金和ZnO中的长程有序Co-O-Co结构的交换偏置相互作用，由于FMR中的探测时间较短，SQUID几乎无法检测到这种相互作用。
2019-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Electron Transport in Field-Effect Transistors with Titanium Ditelluride Semimetal Thin-Film Channels
我们报道了二碲化钛薄膜的“类石墨烯”机械剥离及其电子性质的研究。剥离的晶态TiTe 2薄膜被用作在SiO2/Si衬底上用Ti/Al/Au金属接触制造的背栅场效应晶体管中的沟道层。室温下的电流-电压特性显示出强烈的非线性行为，与电荷密度波器件中观察到的类似的源漏阈值电压的签名。漏极电流表现出不寻常的非单调依赖于栅极偏置，其特征在于存在多个峰值。所得到的结果可以潜在地用于实现的非布尔逻辑门。
2012-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Realization of Room Temperature Topological Hall Effect in Kagome Antiferromagnet
磁性拓扑半金属是物质的电子相和磁性相之间相互作用的表现，导致诸如反常霍尔效应（AHE）和拓扑霍尔效应（THE）的特殊特性。Mn $_3$ Sn是一种时间反演对称破缺（TRS）磁性Weyl半金属，在可果美晶格网络内显示拓扑特征。在本研究中，我们首次发现了Mn $_3$ Sn在室温下具有大而纯的拓扑霍尔效应，而Mn $_{3-x}$ Fe $_x$ Sn中Mn位的Fe掺杂逐渐抑制了这种效应。我们进一步确定，这些系统的拓扑性质是高度各向异性的。这些发现有望在室温下实现潜在的拓扑电子应用。
2023-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz conductivity of the magnetic Weyl semimetal Mn$_{3}$Sn films
Mn $_{3}$ Sn是一种非共线的反铁磁体，在室温下表现出很大的反常霍尔效应。据认为，它的异常霍尔电导率的主要贡献来自贝瑞曲率。此外，直流传输和光电发射实验已经证实，Mn $_{3}$ Sn可能是时间反演对称性破缺Weyl半金属的一个例子。由于室温反三角自旋结构中的小但有限的矩，其允许利用外场控制霍尔电流，这种材料在下一代存储器件和THz自旋电子学应用中引起了很大的兴趣。在这项工作中，我们报告了太赫兹范围内的研究取向锰$_{3}$锡薄膜作为温度的函数。在低频率下，我们发现光学电导率可以很好地描述了一个单一的德鲁德振荡器。等离子体频率强烈抑制在一个温度依赖的方式，因为一个进入260 K的螺旋相。这可能与费米面的部分间隙有关，费米面的部分间隙来自沿c轴的平移对称性的破坏。散射率显示二次温度依赖性低于200 K，突出了可能的重要作用，在这种化合物的相互作用。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Revealing the Breakdown Mechanism and Heat Dissipation in Few-Layered semimetallic PtSe2
Center for 2D material Research and Innovations and Department of Physics, IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校二维材料研究与创新中心及物理系）
本研究针对少层半金属PtSe₂，揭示了其室温下击穿由自热效应主导、低温下由高场载流子倍增驱动的机制，并量化了不同界面的散热特性，为相关极端条件器件设计提供依据。
2025-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional charge-spin conversion in Weyl-semimetal WTe2
拓扑量子材料的一个突出特点是在电子能带结构中具有新颖的自旋拓扑结构，具有很高的电荷-自旋转换效率。在这里，我们报告了电荷电流诱导的自旋极化在II型外尔半金属候选WTe 2和有效的自旋注入和检测在石墨烯通道高达室温。与传统的自旋霍尔和Rashba-Edelstein效应相反，我们的测量表明WTe 2中的非常规电荷-自旋转换，这主要是由系统的晶体对称性所禁止的。这种大的自旋极化在WTe 2中是可能的，这是由于降低的晶体对称性与其大的自旋Berry曲率、与费米态的新颖自旋织构的自旋轨道相互作用相结合。我们展示了一个强大的和实用的方法，用于电创建和检测这样的自旋极化使用电荷到自旋转换及其逆现象，并利用它在石墨烯通道中的有效自旋注入和检测到室温。这些发现为利用拓扑Weyl材料作为全电范德华自旋电子电路中的非磁性自旋源以及低功率和高性能非易失性自旋电子技术提供了机会。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Quantized Thermoelectric Hall Effect Induces Giant Power Factor in a Topological Semimetal
热电学通过从废热直接发电而具有前景。然而，由于低温下电子熵的消失，（亚）室温热电一直是一个长期存在的挑战。拓扑材料为能量收集应用提供了新的途径。最近的理论预测，拓扑半金属在量子极限可以导致一个大的，非饱和的热电势和量子化的热电霍尔电导率接近普适值。在这里，我们实验证明了非饱和热电势和量子化热电霍尔效应的拓扑外尔半金属（WSM）的磷化钽（TaP）。在~ 40 K时观察到了纵向热电势Sxx= 1.1 × 10^3 μ V/K和巨大的功率因数~525 μ W/cm/K^2，这主要归因于量子化的热电霍尔效应。我们的工作突出了独特的量子化热电霍尔效应实现WSM对低温能量收集应用。
2020-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon transport of three-fold degeneracy topological semimetal MoP
最近，在拓扑半金属MoP中实验观察到了三分量的新费米子，它可能在拓扑量子比特、低功耗电子学和自旋电子学等方面有潜在的应用。这些都与MoP的热输运性质密切相关。在单模弛豫时间近似下，通过求解线性化的声子玻尔兹曼方程，研究了MoP的声子输运。计算出的室温晶格热导率为18.41 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$和34.71 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$沿面内和跨面方向，表现出非常强的各向异性。还考虑了同位素和尺寸对晶格热导率的影响。结果表明，在300 K时，当声子平均自由程（MFP）大于0.15 $\mathrm{μm}$时，同位素散射对晶格热导率的影响很小，声子对晶格热导率的贡献也很小。值得注意的是，平均室温晶格热导率的钼P是低于代表Weyl半金属TaAs，这是由于较小的群速度和较大的Gr $\mathrm{\ddot{u}}$奈森参数。我们的工作为基于MoP的纳米电子器件的热管理提供了有价值的信息，并激励进一步的实验工作来研究MoP的热输运。
2017-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Elastic and transport properties of topological semimetal ZrTe
拓扑半金属在电子学、自旋电子学和量子计算中有着重要的应用。最近，由于外尔费米子和无质量三重简并节点的共存，ZrTe被预测为一种新型的拓扑半金属。本文采用第一性原理计算和半经典玻尔兹曼输运理论相结合的方法研究了ZrTe的弹性和输运性质。计算了ZrTe的弹性常数，证明了ZrTe的力学稳定性，并计算了ZrTe的体积模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比。结果表明，自旋轨道耦合（SOC）对ZrTe的Seebeck系数有轻微的增强作用，在300 K时，ZrTe的a（b）和c方向的Seebeck系数分别为46.26 $μ$ V/K和80.20 $μ$ V/K.通过比较ZrTe（300 K）的电导率实验值和计算值，确定了散射时间为1.59 $\times$ $10^{-14}$ s。沿a（b）和c方向的预测室温电子热导率分别为2.37 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$和2.90 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$。室温晶格热导率沿a（b）和c方向预测为17.56 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$和43.08 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$，显示出非常强的各向异性。计算结果表明，同位素散射对晶格热导率有明显的影响。值得注意的是，平均室温晶格热导率的ZrTe是略高于同构MoP，这是由于较大的声子寿命和较小的Gr $\mathr…
2017-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Spatial Charge Inhomogeneity and Defect States in Topological Dirac Semimetal Thin Films
狄拉克半金属的费米能EF接近狄拉克点ED揭示了新的物理，如速度重整化，1，2，3和狄拉克等离子体4，5，|EF -ED|其中kBT是热能。在石墨烯中，衬底无序驱动EF的波动。三维拓扑狄拉克半金属（TDS）6，7覆盖衬底，并应显示减少EF波动由于更好的金属屏蔽和更高的介电常数。在这里，我们使用扫描隧道显微镜映射TDS Na 3Bi的电位波动。均方根电位波动明显小于室温（ΔEF，rms = 4-6 meV = 40-70 K），与h-BN上的最高质量石墨烯相当; 8远小于SiO2上的石墨烯，9，10或拓扑绝缘体的狄拉克表面态。11表面Na空位以惊人的大空间范围在狄拉克点附近产生新颖的共振，并提供了一种独特的方式以调节TDS薄膜材料中的表面态密度。
2016-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Dirac-Nodal Semimetal Phase of Stretched Chromium Dioxide
通过第一性原理计算，我们发现在室温下，在小的拉伸静液压应变下，二氧化铬（一种广泛应用于磁带应用的材料）中的狄拉克线半金属相可以与铁磁有序共存.一个接近费米能的理想平坦狄拉克节环被放置在垂直于磁序的布里渊区的反射不变边界上，并且在拓扑上受到磁群$D_{4h}(C_{4h})$的幺正镜像对称性的保护，它将相应的Berry相位量子化为$π$的整数倍。通过证明只有拓扑保护的节环能在对称性$D_{4h}(C_{4h})$的小的各向异性应变下持续存在，而其他表面上的带接触点一般是不存在的，证明了拓扑依赖的拓扑稳定性.我们的工作为研究狄拉克磁力线和鼓面费米子的新物理和潜在应用提供了一个实用的平台，特别是与铁磁性质有关的那些
2017-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical conductivity of the Weyl semimetal NbP
本文研究了（001）取向NbP单晶在6meV~3eV宽光谱范围内的光学性质。巡回运营商导致德鲁德式的贡献的光学响应，我们可以进一步确定两个明显的声子模式和带间跃迁已经开始在相当低的频率。通过将我们的实验结果与计算的带间电导率进行比较，我们可以将测量电导率中观察到的特征归因于某些带间跃迁。特别是，我们发现，由自旋轨道耦合分裂的电子带之间的过渡主导的带间电导率低于100毫电子伏的铌磷。在低温下，NbP中巡游载流子的动量弛豫散射率非常小，导致动量弛豫的宏观特征长度尺度约为0.5 $μ$ m。
2018-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Towards room-temperature superfluidity of exciton polaritons in an optical microcavity with an embedded MoS$_2$ monolayer
通过考虑激子极化激元在嵌入二硫化钼单层的光学微腔中的驱动扩散动力学，我们确定了实验相关的参数范围，在该范围内可以观察到室温超流性。结果表明，在激光抽运功率为$P>600$ mW，俘获势强度为$k > 50$ eV/cm $^2$时，俘获极化激元气体中发生超流跃迁.我们还提出了一个简单的分析模型，提供了一个有用的估计的极化激元气体密度，这使得人们能够确定观察室温极化激元超流性的条件。
2016-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Weyl semimetals in the chiral antiferromagnetic materials Mn3Ge and Mn3Sn
最近的实验表明，Mn3Sn和Mn3Ge在室温下表现出强烈的反常霍尔效应，激发我们探索它们的电子结构的拓扑性质。通过从头算能带结构计算，我们观察到在Mn 3Ge和Mn 3Sn中存在多个Weyl点和相应的表面费米弧，预测了反铁磁Weyl半金属.在这里，Kagome型晶格结构中的手征反铁磁性对于确定Weyl点的位置和数目是必不可少的。我们的工作进一步揭示了一个新的指导原则，寻找磁性Weyl半金属材料中表现出强烈的反常霍尔效应。
2016-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Stimulated Rayleigh Scattering Enhanced by a Longitudinal Plasma Mode in a Periodically Driven Dirac Semimetal Cd$_3$As$_2$
使用宽带（12-45 THz）多太赫兹光谱，我们表明，受激瑞利散射占主导地位的砷化镉，狄拉克半金属，在30太赫兹的光驱动场下的瞬态光导。净光学增益的特征色散线形占光诱导Floquet子带之间的光学跃迁，显着增强的纵向等离子体模式。具有前所未有的大折射率变化的受激瑞利散射可能为室温下导电固体中的慢光产生铺平道路。
2022-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Colossal Nernst power factor in topological semimetal NbSb$_2$
由于缺乏良好的热电和/或热磁材料，目前对量子信息技术和探测物质的量子态至关重要的液氮沸点温度（77 K）以下的固态冷却技术受到很大限制。在这里，我们报告的发现，巨大的能斯特功率因数的3800 $\times$ 10 $^{-4}$ W m $^{-1}$ K $^{-2}$下5 T在25 K和71 $\times$ 10 $^{-4}$ K $^{-1}$下5 T在20 K的拓扑半金属NbSb $_2$单晶的优值。所观察到的高热磁性能归因于大的能斯特热电势和纵向电导率，以及相对较低的横向热导率。NbSb $_2$具有费米能级附近的补偿高迁移率电子和空穴的高度期望的电子结构和强声子拖曳效应的组合的结果是大的和不饱和的能斯特热电势。这一发现为探索液氮温度以下固态热泵的材料选择开辟了一条途径。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Thickness driven topological quantum phase transition and experimental evidence of Dirac semimetal state in Cr-doped Bi2Se3
在这份报告中，我们证明了在Cr掺杂的Bi 2Se 3的能隙关闭和重新打开振荡的方式与样品厚度的增加表示的拓扑量子相变由量子有限尺寸效应驱动。的振荡模式提供了一个证据，Cr掺杂的Bi_2Se_3可以有狄拉克半金属状态取决于样品的厚度和Cr含量。这解决了拓扑绝缘体在狄拉克点处非磁性能隙开放的难题。在狄拉克半金属态，由于能带的量子有限尺寸限制，可以打开一个能隙。此外，我们的室温ARPES测量揭示了拓扑量子相变之间的x = 0.06和x = 0.08在7个五重层Bi 2-xCrxSe 3没有铁磁性。
2017-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Semimetal-semiconductor transition and giant linear magnetoresistances in three-dimensional Dirac semimetal Bi0.96Sb0.04 single crystals
三维（3D）狄拉克半金属是一种新型的量子材料，可以看作是石墨烯的3D类似物。三维狄拉克半金属中许多有趣的电子性质已经被提出并实现，这表明它们在下一代量子器件中具有潜在的应用前景。铋锑化合物Bi 1-xSbx可以通过x ~ 4%的量子临界点从拓扑绝缘体转变为能带绝缘体，在该临界点处出现了3D狄拉克费米子。在这里，我们报告在这样的量子临界点的Bi 1-xSbx的磁输运研究。在Bi_（0.96）Sb_（0.04）单晶中观察到一种不寻常的磁场诱导半金属-半导体相变。在8 T的磁场中，Bi 0.96 Sb 0.04单晶在低温（5 K）下表现出高达6000%的巨磁阻效应，在室温（300 K）下表现出高达300%的巨磁阻效应。当温度低于200 K时，所观察到的磁阻在接近零场时保持线性。我们的实验结果不仅对三维狄拉克半金属的基础物理很有意义，而且对三维狄拉克半金属在磁电子器件中的潜在应用也很有意义。
2015-09-08 cond-mat.mtrl-sci
A Charge-Density-Wave Topological Semimetal
量子材料中的拓扑物理和强电子-电子相关性通常是独立研究的。然而，最近量子材料的发展很快，当单粒子能带结构被强相互作用改变时，拓扑相变出现。本文证明了（TaSe $_4$）$_2$ I的室温相是具有24对Weyl节点的Weyl半金属。由于其准一维结构，（TaSe $_4$）$_2$ I在室温以下具有已建立的CDW不稳定性。利用X射线衍射、角分辨光电子能谱和第一性原理计算，我们发现在（TaSe $_4$）$_2$ I中的CDW耦合体Weyl点并打开带隙。相关性驱动的拓扑相变（TaSe $_4$）$_2$ I提供了一条途径，观察凝聚态实现的轴子电动力学的间隙制度，拓扑手性响应效应在半金属相，并代表了一个途径，探索相互作用的相关性和拓扑结构在固态材料。
2021-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-temperature nanoseconds spin relaxation in WTe2 and MoTe2 thin films
Weyl半金属WTe 2和MoTe 2具有拓扑保护的自旋极化态，可以携带非常大的电流密度，因此在产生大自旋电流方面具有很大的潜力。此外，WTe 2和MoTe 2的非中心对称性赋予了它们独特的晶体学控制的自旋-轨道力矩特性。自旋电子器件的发展需要回答的一个重要问题是WTe 2和MoTe 2中的自旋如何弛豫。在这里，我们报告了1.2 ns（0.4 ns）的室温自旋弛豫时间在WTe 2（MoTe 2）薄膜使用时间分辨克尔旋转（TRKR）。基于从头计算，我们确定了长寿命的自旋极化的机制，导致导带底部附近的大的自旋分裂，低的电子-空穴复合率和抑制背散射所需的时间反转和晶格对称操作。此外，我们还发现自旋极化沿着由大的自旋分裂引起的强内部面外磁场被牢牢钉扎。我们的工作提供了一个深入了解的物理起源的长寿命自旋极化外尔半金属，这可能是有用的，在室温下长时间操纵自旋。
2018-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Terahertz Harmonic Generation with Coherent Acceleration of Electrons in the Dirac Semimetal Cd3As2
我们报道了室温下三维狄拉克半金属Cd 3As 2的薄膜中强太赫兹（~10^12 Hz）高次谐波的产生。三次谐波可以用桌面光源检测到，并且通过在薄膜内部施加6.5 kV/cm的基波场可以达到100 V/cm，显示出前所未有的太赫兹频率转换效率。我们的时间分辨太赫兹光谱和计算也澄清了起源于狄拉克电子在动量空间中的相干加速的非线性的微观机制。我们的研究结果为太赫兹场驱动的Dirac电子在散射影响下的非线性电流提供了清晰的见解，为基于拓扑半金属的高速电子学和光子学的新型器件铺平了道路。
2020-03-24 cond-mat.mtrl-sci
