具有非晶碳界面层的石墨烯自旋阀中室温下增强的自旋积累

Cu/Co多层膜的第一性原理非共线输运计算和界面自旋翻转

First Principle Noncollinear Transport Calculation and Interfacial Spin-flipping of Cu/Co Multilayers

本文采用第一性原理方法计算了Cu/Co（111）体系中包含界面自旋翻转的非共线输运。我们通过假设非共线磁结构具有随机的磁化方向，沿平均磁化方向满足高斯分布，模拟了界面处的自旋翻转。得到了包含界面自旋翻转的自旋相关电导与随机磁化取向分布宽度的关系。对于一定的分布宽度，我们定义的自旋翻转比与实验自旋翻转概率$P=1-e^{-δ}$的范围一致，其中$δ=0.25\pm0.1$。计算了Co/Cu/Co自旋阀系统在界面自旋翻转时的磁电阻。

金与非晶硅及非晶二氧化硅界面处的增强热导

Enhanced thermal conductance at interfaces between gold and amorphous silicon and amorphous silica

本文通过非平衡分子动力学模拟研究金与晶态/非晶态硅及二氧化硅的界面热导，发现非晶态界面热导显著更高，并从界面匹配性、非谐性和振动模式离域特性角度揭示了增强机制。

有机自旋阀局域磁电阻的巨涨落与非厄米一维Anderson模型

Giant fluctuations of local magnetoresistance of organic spin valves and non-hermitian 1D Anderson model

受最近的实验的启发，其中隧道磁阻（TMR）的自旋阀的本地测量，我们从理论上研究沿磁化电极表面的TMR的分布。我们表明，即使在没有界面效应（如杂交由于供体和受体分子），这种分布是非常广泛的，负TMR的区域的一部分是可观的，即使平均TMR是积极的。局部符号反转的起源是在源极和漏极之间的载流子的非相干输运过程中随后的自旋旋转幅度的量子干涉。我们发现当地TMR的分布，正是通过绘制正式的相似性演化的旋量的时间和沿一维链的安德森模型中的反射系数。数值模拟结果证实了所得到的结果。

反铁磁增强的界面Dzyaloshinskii Moriya相互作用诱导的Skyrmion形成

Skyrmion Formation Induced by Antiferromagnetic-enhanced Interfacial Dzyaloshinskii Moriya Interaction

Neél skyrmions起源于界面的Dzyaloshinskii Moriya相互作用（Dzyaloshinskii Moriya interaction）。最近的研究探索了使用铁磁体来承载Neél skyrmions用于器件应用。然而，将skyrmion的尺寸减小到接近10 nm仍然存在挑战。非晶态稀土-过渡金属亚铁磁体是在室温下获得超小skyrmion的有吸引力的替代材料。它们固有的垂直磁各向异性和可调磁化为Skyrmion稳定性提供了有利的环境。在这项工作中，我们采用原子随机Landau-Liftshitz-Gilbert（LLG）算法来研究界面DMI模型中GdFe中的skyrmion。在300 K下，在厚度约为5 nm的非晶GdFe薄膜中，尽管界面附近的晶格常数迅速衰减，但仍发现了近10 nm的小Skyrmion。我们还考虑了Gd-Fe对之间的符号的三种情况。结果表明，亚铁磁体中的反铁磁耦合对增强界面极化效应和稳定Skyrmion起着重要作用。这些结果表明，具有内在反铁磁耦合的亚铁磁体和反铁磁体是在室温下容纳小skyrmion的有吸引力的材料，这对于提高skyrmion器件的密度和能量效率至关重要。

坡莫合金/铝金属非局域自旋阀中的热自旋注入和界面不灵敏性

Thermal spin injection and interface insensitivity in permalloy/aluminum metallic non-local spin valves

我们目前的测量热和电自旋注入纳米金属非局域自旋阀（NLSV）结构。通过测量使用微机械Si-N热隔离平台制成的代表性膜的Seebeck系数和热导率，我们使用简单的分析和有限元热模型来确定驱动热自旋注入的热梯度上的限制，并计算自旋相关的Seebeck系数为$-0.5\ μ\mathrm{V}/\mathrm{K}< S_{s}<-1.3\ μ\mathrm{V}/\mathrm{K}$。这是可比的绝对塞贝克系数的分数到以前的结果，尽管显着较小的电自旋注入信号。由于小的电自旋信号可能是由界面效应引起的，我们得出结论，热自旋注入是不太敏感的FM/NM接口，并可能受益于一层氧化的铁磁体，这进一步刺激了在传感器和纯自旋电流源中的应用热自旋注入的兴趣。

点接触交换偏置Co40Fe40B20薄膜的自旋阀效应

Spin-valve effects in point contacts to exchange biased Co40Fe40B20 films

本文研究了反铁磁Mn_（80）Ir_（20）交换偏置的不同厚度的非晶铁磁体（F）Co_（40）Fe_（40）B_（20）薄膜与正常金属（N）点接触的非线性电流-电压特性和磁电阻。观察到这种F-N接触电导的表面自旋阀效应。交换偏置的影响被发现是成反比的Co 40 Fe 40 B 20膜的厚度。我们在单交换钉扎铁磁薄膜上观察到的这种行为以及其他磁输运效应与传统三层自旋阀中发现的性质相似。

Quantification of interfacial spin-charge conversion in metal/insulator hybrid structures by generalized boundary conditions

We present and verify experimentally a universal theoretical framework for the description of spin-charge interconversion in non-magnetic metal/insulator structures with interfacial spin-orbit coupling (ISOC). Our formulation is based on drift-diffusion equations supplemented with generalized boundary conditions. The latter encode the effects of ISOC and relate the electronic transport in such systems to spin loss and spin-charge interconversion at the interface, which are parameterized, respectively, by $G_{\parallel/\perp}$ and $σ_{\rm{sc/cs}}$. We demonstrate that the conversion efficiency …

Nb/CuNi三明治结构作为超导自旋阀芯结构

Nb/CuNi Sandwiches as Superconducting Spin-Valve Core Structures

我们已经研究了CuNi/Nb/CuNi三层，因为最近已经被用作自旋阀类器件的核心结构[J. Y. Gu等人，物理修订版信函89，267001（2002）]来研究CuNi层的磁结构对超导Nb的临界温度Tc的影响。在复制了几mK的Tc位移后，我们继续探索该结构的性能极限。结果表明，我们发现的Tc位移非常接近这种特殊材料系统的基本极限。超导体的厚度与相干长度之比和界面透明性是限制Tc漂移的主要因素。

具有自旋轨道相互作用的金属/非晶氧化物界面中的二维电子气

Two-dimensional electron gas in a metal/amorphous oxide interface with spin orbit interaction

在金属/非晶界面中形成具有高迁移率的新型二维电子气（2DEG）激发了关于这些2DEG的形成和新特性的持续辩论。在这里，我们报告了一个光学研究，基于红外光谱椭圆偏振法，金属和非晶半导体氧化物（Cu/Bi $_2$ O $_3$）接口，确认形成的2DEG与自旋轨道耦合（SOC）。在亚纳米薄层内用单轴对角介电张量模拟2DEG光学响应，其中其$x$和$z$分量线形在自由电子和类峰贡献中分辨，结果与理论预测非常相似[M. Xie等人，Phys. Rev. B $\bf{89}$，245417（2014）]中描述的方法，该方法包括在钙钛矿界面的法线方向上限制二维电子气。特别地，$z$组分的小但有限的导电特性提供了Cu/Bi $_2$ O $_3$系统中存在2DEG的明确特征。虽然原始组成材料不具有自旋轨道耦合（SOC），但由此产生的这种状态的界面杂化诱导电子不对称波函数。这项工作证明了在非晶晶体中检测2DEG，从而可以研究其具有挑战性的界面现象，如SOC和界面-体耦合，克服了几十年来阻碍非晶材料中2DEG理解的重要进展的实验障碍。

掺杂种类对非晶In-X-Zn-O溶液薄膜晶体管界面陷阱密度和迁移率的影响

Impact of dopant species on the interfacial trap density and mobility in amorphous In-X-Zn-O solution-processed thin-film transistors

In/Zn氧化物与各种X原子的合金化稳定了IXZO结构，但在化合物中产生电子陷阱，降低了电子迁移率。为了评估后者是否与X元素的氧亲和力或离子半径有关，通过溶胶-凝胶过程合成了几个IXZO样品，其中含有大量（14）X元素。IXZO通过XPS、SIMS、DRX和UV光谱表征，并用于制造薄膜晶体管。从TFT电学特性和低频噪声中提取的沟道迁移率和界面缺陷密度NST呈增加趋势，迁移率和NST的值呈指数关系。在In-Ga-Zn-O中获得了最高的迁移率（8.5 cm 2/Vs），并且对于Sb和Sn掺杂的IXZO获得了稍低的值，NST为约2 E12 cm 2/eV，接近于In-Zn-O参考TFT的NST。这是由于Ga、Sb和Sn的电负性高于Zn和In，它们的离子半径值接近In和Zn的离子半径值。因此，Ga，Sb和Sn在溶胶-凝胶过程中诱导的In-O和Zn-O序列的扰动较弱，而X元素具有较低的电负性和不同的离子半径。具有X = Ca、Al、Ni和Cu的TFT表现出最低的迁移率和NST > 1 E13 cm 2/eV，这很可能是由于金属或氧化物簇的形成。

二元金属合金中形成非晶复合的材料选择规则

Materials selection rules for amorphous complexion formation in binary metallic alloys

络合物是可以影响各种性质的类相界面特征，但是预测哪些材料系统可以维持这些特征的能力仍然有限。无定形络合物是特别感兴趣的，因为它们能够增强扩散和损伤容限机制，作为这些结构中存在的过量自由体积的结果。在本文中，我们提出了一套材料的选择规则，旨在预测形成的非晶络合物，重点是（1）鼓励偏析的掺杂剂的界面和（2）降低形成能量的玻璃态结构。为了验证这些预测，二元富铜金属合金，包括一系列的热力学参数值创建使用溅射沉积和随后的热处理，以允许偏析和转变的边界结构。这里研究的所有合金都经历了掺杂剂向晶界的偏析，但表现出不同的界面结构。Cu-Zr和Cu-Hf形成了纳米级的非晶间络合物，而Cu-Nb和Cu-Mo在其晶界处保留了晶体有序性，这主要归因于混合焓的差异。最后，使用我们新形成的材料选择规则，我们将范围扩展到镍基合金，以进一步验证我们的假设，并对各种过渡金属合金进行预测。

各向异性隧道结中的自旋力矩

Spin Torque in Anisotropic Tunneling Junctions

从理论上研究了在界面自旋轨道相互作用（SOI）存在的情况下，磁性隧道结中的自旋输运。由于界面SOI的存在，即使在没有外部自旋极化器的情况下，也可以在SOI中产生二阶电流驱动的自旋矩。该扭矩具有两个分量，面内和垂直于旋转平面，其可以诱导电流驱动的{ \em磁化切换}从面内到面外配置或{ \em磁化旋进}，类似于自旋阀中的自旋转移扭矩。因此，似乎可以通过改变偏置电压或在界面处电修改SOI来控制磁化稳定状态和动态。

Mechanically transferred large-area Ga$_2$O$_3$ passivates graphene and suppresses interfacial phonon scattering

We demonstrate a large-area passivation layer for graphene by mechanical transfer of ultrathin amorphous Ga$_2$O$_3$ synthesized on liquid Ga metal. A comparison of temperature-dependent electrical measurements of millimetre-scale passivated and bare graphene on SiO$_2$/Si indicate that the passivated graphene maintains its high field effect mobility desirable for applications. Surprisingly, the temperature-dependent resistivity is reduced in passivated graphene over a range of temperatures below 220 K, due to the interplay of screening of the surface optical phonon modes of the SiO$_2$ by hig…

非晶铁磁体中超小室温Neél Skyrmion的稳健形成

Robust Formation of Ultrasmall Room-Temperature Neél Skyrmions in Amorphous Ferrimagnets from Atomistic Simulations

Neél skyrmions起源于界面的Dzyaloshinskii Moriya相互作用（Dzyaloshinskii Moriya interaction）。最近的研究探索了使用薄膜铁磁体和亚铁磁体来承载Neél skyrmions用于自旋电子学应用。然而，目前还不清楚超小（10 nm或更小）的skyrmions是否可以在室温下稳定下来，用于高密度并行赛道存储器的实际应用。虽然较厚的膜可以提高稳定性，但在远离界面处，电子能迅速衰减。因此，远离界面的自旋将经历接近于零的引力，这就提出了一个问题，即是否需要不切实际的大引力来稳定skyrmions，以及skyrmions是否也会在远离界面的地方坍缩。为了解决这些问题，我们采用原子随机Landau-Lifshitz-Gilbert模拟研究非晶亚铁磁GdCo中的skyrmions。据透露，一个显着的减少，在Pt以下，即使在膜厚为15 nm的超小skyrmions是足够的稳定。此外，skyrmions被发现保持均匀的柱状形状，尽管衰减的薄膜厚度。我们的研究结果表明，增加GdCo的厚度和减少掺杂可以进一步减小skyrmion在室温下的尺寸，这是至关重要的，以提高密度和能量效率的skyrmion为基础的设备。

增强的可控三重态邻近效应：具有改进超导体/铁磁体界面的超导自旋轨道耦合自旋阀

Enhanced controllable triplet proximity effect in superconducting spin-orbit coupled spin valves with modified superconductor/ferromagnet interfaces

本研究通过在Nb/Pt/Co/Pt超导自旋阀的Co/Pt界面插入Cu或Au层，显著增强了自旋轨道耦合诱导的可控三重态邻近效应，为超自旋电子学器件开发提供了界面工程途径。

非常规自旋阀效应在交替磁体中由Rashba自旋轨道耦合和三重态超导性诱导

Unconventional spin valve effect in altermagnets induced by Rashba spin orbit coupling and triplet superconductivity

研究通过Rashba自旋轨道耦合和三重态超导性在交替磁体/三重态超导体/交替磁体结中诱导非常规自旋阀效应，揭示其电导、自旋极化和TMR的三重态配对对称性特征。

自旋转移力矩的第一性原理研究

First principles study on the spin transfer torques

发展了一种有效的第一性原理方法来计算非共线磁化层状体系中的自旋转移矩。通过匹配散射区的波函数与引线中的布洛赫态，确定了完整的散射波函数。借助于散射波函数得到了自旋转移力矩。我们应用我们的方法对铁磁自旋阀，发现材料（Co，Ni和Ni_（80）Fe_（20））的自旋转移力矩的依赖性可以很好地理解的费米面。Ni具有比Co长得多的自旋注入穿透长度。结果表明，在某些体系中，界面无序可以提高自旋转移力矩。

溅射非晶WTe $_{2-x}$薄膜中的室温自旋泵浦和大类场转矩

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。

Flexoelectric effect mediated spin-to-charge conversion at amorphous-Si thin film interfaces

Interfacial spin to charge conversion arises due to an electric potential perpendicular to the interface. The electric potential can be artificially induced, for example, using ferroelectric and piezoelectric thin films at the interface. An alternate way to induce the electric potential could be flexoelectric field. The flexoelectricity can be observed in all the material that either have or lack inversion symmetry, additionally no large gate bias is needed. In this experimental study, we report large spin to charge conversion (spin-Hall angle- 0.578) at Ni80Fe20/amorphous-Si interfaces attrib…

Spin Hall and inverse spin galvanic effects in graphene with strong interfacial spin-orbit coupling: a quasi-classical Green's function approach

van der Waals heterostructures assembled from atomically thin crystals are ideal model systems to study spin-orbital coupled transport because they exhibit a strong interplay between spin, lattice and valley degrees of freedom that can be manipulated by strain, electric bias and proximity effects. The recently predicted spin-helical regime in graphene on transition metal dichalcogenides, in which spin and pseudospin degrees of freedom are locked together [M. Offidani et al. Phys. Rev. Lett. 119, 196801 (2017)], suggests their potential application in spintronics. Here, by deriving an Eilenberg…

用于有机自旋阀器件应用的金属-有机结构研究

Investigations of Metal-Organic structures for applications in Organic Spin Valve devices

本研究全面分析了 Co、Co2FeAl 等铁磁电极与 C60 薄膜界面的结构与磁性特性，揭示了金属原子扩散导致的磁死层及磁各向异性机制，为提升有机自旋阀器件性能提供了重要依据。

氧缺乏驱动的相分离增强了非晶碲氧化物中的空穴传输

Oxygen-deficiency-driven phase segregation enables enhanced hole transport in amorphous tellurium oxides

通过机器学习加速的从头算分子动力学和杂化泛函缺陷计算，发现氧缺乏导致非晶碲氧化物中形成互穿的非晶Te和非晶TeO₂纳米域，其中Te空位提供空穴，而Te-5p渗流路径实现高迁移率空穴传输。

$TiO_{x}$非晶封装对$MoS_{2}$单层膜的空气稳定掺杂和本征迁移率的增强

Air Stable Doping and Intrinsic Mobility Enhancement in Monolayer $MoS_{2}$ by Amorphous $TiO_{x}$ Encapsulation

为了降低肖特基势垒引起的接触和访问电阻，以及带电杂质和声子散射对基于2D过渡金属二硫属化物（TMD）的器件中的迁移率的影响，已经投入相当大的努力来探索分别使用$high-κ$氧化物的各种掺杂技术和电介质工程。这项工作的目标是证明$high-κ$电介质，作为一个有效的n型电荷转移掺杂剂单层（ML）二硫化钼（$MoS_{2}$）。利用无定形低价氧化钛（ATO）作为“$high-κ$掺杂剂”，我们实现了~ $180$ $Ω.μm$的接触电阻，这是ML $MoS_{2}$的最低报道值。使用该掺杂技术实现了与$240$ $μA/μm$一样高的导通电流和与$83$ $cm^2/V-s$一样高的场效应迁移率。此外，在ATO封装后，实现了高达$300$ $K$处的$102$ $cm^2/V-s$和$77$ $K$处的$501$ $cm^2/V-s$的固有迁移率，这是ML $MoS_{2}$上报道的最高迁移率值之一。我们还分析了掺杂效应的ATO膜ML $MoS_{2}$，一种现象是不存在时，使用化学计量$TiO_{2}$，使用从头算密度泛函理论（DFT）计算，显示出良好的协议与我们的实验结果。基于在$high-κ$ ATO-ML $MoS_{2}$的情况下所见的界面氧空位介导的掺杂，我们提出了在$high-κ$介电环境中封装之后在基于TMD的器件中观察到的迁移率增强效应的机制。

界面反应提升可稳定耐受1100℃的室温集成半导体界面的热导率

Interfacial reaction boosts thermal conductance of room-temperature integrated semiconductor interfaces stable up to 1100 C

本研究通过室温表面活化键合技术集成3C-SiC薄膜与金刚石衬底，利用界面反应使界面热边界电导提升约300%，1100℃退火后达150 MW/m²-K的键合金刚石界面最高纪录，为下一代电子器件散热提供新方案。

用CeO2模板在SrTiO3基异质结构中图形化二维电子系统

Patterning of two-dimensional electron systems in SrTiO3 based heterostructures using a CeO2 template

在SrTiO 3基氧化物异质结构的界面处发现的二维电子系统通常显示各向异性电输运，其起源目前正在争论中。为了表征沿特定晶体方向的运输，我们开发了一种基于非晶CeO 2模板层的硬掩模图案化程序。该技术允许通过传统的紫外光刻法制备良好定义的微桥，与标准技术如离子或湿化学蚀刻相比，不会引起界面电导的任何退化。图案化方案的详细描述和成功生产的微桥的基础上非晶Al 2 O3-SrTiO 3异质结构的证明。在T < 30 K时观察到了明显的各向异性输运，这主要与异质结构中载流子的杂质/缺陷散射有关。

氧化Cu/W界面处巨大自旋-电荷相互转换的出现

Emergence of large spin-charge interconversion at an oxidized Cu/W interface

研究了Py/Cu/W横向自旋阀中自旋-电荷相互转换（SCI）的起源，发现氧化层WO$_x$与Cu的界面处存在巨大的SCI效率，其逆Edelstein长度显著高于传统金属或氧化物界面，为MESO逻辑器件的磁读取提供了理想候选方案。

揭示冰预熔过程中介电冰层的AFM结合机器学习

Unveiling the amorphous ice layer during premelting using AFM integrating machine learning

通过结合AFM与机器学习，揭示冰预熔过程中介电冰层的三维结构，完善了冰预熔相图并推动了界面化学研究。

用于兼容后端制程（BEOL）的自旋轨道矩器件的非晶和纳米晶拓扑半金属YPtBi/W/CoFeB异质结构

Amorphous and Nanocrystalline Topological Semimetal YPtBi/W/CoFeB Heterostructures for BEOL-Compatible Spin-Orbit Torque Devices

本研究制备了兼容BEOL的YPtBi/W/CoFeB异质结构，明确其SOT响应源于W掺入YPtBi上界面，为规模化SOT存储及存算一体硬件提供了可行自旋源材料路线。

采用超薄氧化硅界面偶极子层进行低漏电流氧化物半导体存储器的栅介质工程

Gate Dielectric Engineering with an Ultrathin Silicon-oxide Interfacial Dipole Layer for Low-Leakage Oxide-Semiconductor Memories

提出在AOS沟道与high-k栅介质间引入ALD超薄SiL，实现阈值电压稳定调控并显著降低漏电流与刷新能耗，提升存储器可靠性。

通过碳纳米管将自旋信息转化为大的电信号

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