Towards the understanding of the origin of charge-current-induced spin voltage signals in the topological insulator Bi$_2$Se$_3$
拓扑绝缘体提供了一个新的平台，自旋电子学，由于自旋纹理的表面状态，拓扑鲁棒的弹性背散射。在这里，我们报告的调查所测得的电压从努力电探针自旋动量锁定在拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$使用铁磁接触。在反转铁磁接触的磁化时，我们发现测量电压的反转。考虑到磁化相对于电流的方向，对该电压的偏置和温度依赖性进行了广泛的分析。我们的研究结果表明，所测量的电压可以出现由于边缘场引起的霍尔电压，不同于电流引起的表面态载流子的自旋极化，最近报道。理解测量电压的非平凡起源对于实现具有拓扑绝缘体的自旋电子器件是重要的。
2015-11-04 cond-mat.mes-hall
Rate-equation calculations of the current flow through two-site molecular device and DNA-based junction
在这里，我们提出的非相干电流流经两个网站的分子器件以及基于DNA的结内的速率方程方法的计算。一些有趣的现象进行了详细讨论。双中心分子的结构不对称性导致整流效应，这种整流效应可以被由于耦合不对称性引起的分子-金属接触处的不对称电压降所抵消。收到的聚（dG）-聚（dC）DNA分子的结果揭示了耦合和温度无关的饱和效应的电流在高电压下，在短链，我们建立了平方距离的反比依赖。此外，我们还记录了由于温度降低而导致的电导峰向更高电压方向的位移。
2006-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-momentum locking induced non-local voltage in topological insulator nanowire
拓扑绝缘体中载流子的动量和自旋由于强的自旋轨道耦合而被限制为相互垂直。我们通过磁性隧道结电极注入自旋极化电子，研究了Sb 2 Te 3拓扑绝缘体纳米线的这种独特的自旋动量锁定特性。非局部电压测量表现出相对于垂直于纳米线沟道施加的磁场的对称性，这与缺乏自旋动量锁定的沟道中的非局部测量的对称性显著不同。与传统的非局部自旋阀形成鲜明对比，所有磁性接触到Sb 2 Te 3纳米线的磁矩的同时反转改变了非局部电压。这种不寻常的对称性是Sb 2 Te 3纳米线表面态的自旋-动量锁定的明显特征。
2020-09-18 cond-mat.mes-hall
Origins of transverse voltages generated by applied thermal gradients and applied electric fields in ferrimagnetic-insulator/heavy-metal bilayers
我们比较了铁磁绝缘体/重金属双层（Tm 3Fe 5 O 12/W和Tm 3Fe 5 O 12/Pt）中的热梯度驱动横向电压与室温及以上温度下相应的电驱动横向电阻。我们发现，Tm 3Fe 5 O 12/W的热和电效应可以解释一个共同的自旋电流检测机制，自旋霍尔磁阻（SMR）的物理基础。然而，对于Tm 3Fe 5 O 12/Pt，电驱动的横向电压（平面霍尔信号/异常霍尔信号）的比率远大于相应的热梯度信号的比率，这一结果与单独基于SMR的机制的期望非常不同。我们将这种差异归因于Tm 3Fe 5 O 12/Pt界面处的邻近诱导磁性层。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
Gate voltage controlled electronic transport through a ferromagnet/normal/ferromagnet junction on the surface of a topological insulator
研究了拓扑绝缘体表面铁磁/正常/铁磁结的电子输运性质，正常段加栅压.结果表明，电导随正常段宽度和栅压的变化而振荡，随着正常段宽度的增加，电导的最大值逐渐减小，而电导的最小值趋于零。电导可以像自旋场效应晶体管一样通过调节栅极电压来控制。发现由于反常输运，磁电阻比可以很大，也可以为负值。此外，当在表面平面中存在磁化分量时，表明只有平行于结界面的分量对电导有影响。
2012-11-28 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium polaron hopping transport through DNA
我们研究了通过短DNA链与电压偏置的引线之间的各种序列的碱基对的电子传输。载流子与碱基对的局部振动的强耦合导致极化子的形成，并且在相关的温度范围内，通过顺序极化子跳跃来完成输运。我们计算这些过程的速率，扩展被称为单电子隧穿的$P(E)$理论的情况下，与网站特定的本地振荡器。沿着DNA的非平衡电荷重排导致依赖于序列的“半导电”电流-电压特性的电流阈值，并且除了对称序列之外，导致整流行为。电流被热激活，激活能接近阈值以上的电压的体积值（极化子位移或重组能）。我们的结果与最近的一些实验是一致的。
2008-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Spin-circuit representation of spin pumping into topological insulators and determination of giant spin Hall angle and inverse spin Hall voltages
本文构建了自旋泵浦进入拓扑绝缘体的自旋电路表示，考虑体态与表面态平行通道，发现高电导表面态主导了自旋混合电导率与逆自旋霍尔电压的增加，测定出接近最大值1的巨型自旋霍尔角，并引入自旋吸收层使逆自旋霍尔电压翻倍。
2023-06-26 cond-mat.mes-hall
Current-driven mechanical motion of double stranded DNA results in structural instabilities and chiral-induced-spin-selectivity of electron transport
本文研究了双链DNA中电子输运手性诱导自旋选择性与机械运动的相互作用，采用混合量子-经典方法发现电子力在足够电压下产生双稳态势，使自旋极化增加9%，并指出电流噪声可监测机械不稳定性。
2024-09-23 cond-mat.mes-hall
Time-reversal invariant resonant backscattering on a topological insulator surface driven by a time-periodic gate voltage
研究了在周期性栅电压驱动下，拓扑绝缘体表面点状杂质对狄拉克电子的散射。研究发现，由于不同Floquet边带的二重态简并交叉点，即使不破坏拓扑表面态（TSS）的时间反演（TR）对称性，表面电子也可以发生共振背散射.能谱以与圆偏振光完全不同的方式重新洗牌，从而在局域电荷和自旋态密度的Friedel振荡中表现出新的特征。尽管电子散射被驱动电压显著地改变，但是对于TSS，自旋旋进的$1/ρ$标度定律仍然存在。TR不变后向散射提供了一种可能的方法来设计TSS的Dirac电子光谱，而不破坏TSS的自旋-动量互锁的独特性质。
2019-10-13 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin Hall effect in silicene: transition from spin Hall to normal insulator
在线性响应理论和格林函数理论的框架下，从理论上研究了二维硅烯自旋霍尔效应的内禀贡献。当施加一个外部电压垂直于硅烯平面时，自旋霍尔电导率显示出从低电压下的自旋霍尔绝缘体相到高电压下的常规绝缘体相的转变。这种转变类似于最近报道的双层石墨烯中的相变。硅烯中导致这种转变的自旋-轨道相互作用比石墨烯中的强得多，这应该可以在实验中观察到这种转变。
2012-11-22 cond-mat.mes-hall
Bulk Band Gap and Surface State Conduction Observed in Voltage-Tuned Crystals of the Topological Insulator Bi$_2$Se$_3$
本文报道了拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$在电场效应（EFE）几何条件下的几个单层晶体的输运研究。通过用Ca掺杂体晶体，我们能够制造具有足够低的体载流子密度的器件，以改变霍尔密度随栅极电压$V_g$的符号。我们发现，温度$T$和磁场相关的运输性能在附近的这个$V_g$可以解释由一个散装通道与激活间隙约50毫电子伏和一个相对较高的流动性金属通道，占主导地位，在低$T$。电导（约2 $\times$ 7 $e^2/h$），弱反本地化，和金属电阻-温度曲线的后者导致我们确定它与保护的表面状态。所观察到的间隙的相对小意味着EFE拓扑绝缘体器件在室温下的局限性。
2011-06-20 cond-mat.mes-hall
Voltage Controlled Magnetic Anisotropy Based Low Energy Switching of a Ferromagnet on a Topological Insulator
我们提出了一种新的存储器件，它包括一个薄的铁磁层的Fe沉积在拓扑绝缘体薄膜，Bi 2 Se 3。铁磁层具有垂直各向异性，这是由于MgO沉积在Fe的顶面上。当电流在Bi2Se3的表面上通过时，Bi2Se3的表面变为自旋极化，并且在铁磁体中的d电子与在Bi2Se3的表面上传导电流的电子之间发生强交换相互作用。部分电流通过铁磁体分流，这在铁磁体中产生自旋转移力矩。自旋转移力矩和交换相互作用力矩与压控磁各向异性（VCMA）的组合允许铁磁体的超低能量切换。我们进行微磁模拟和预测的顺序为2.5 ns的开关时间和开关能量的顺序为0.45fJ的铁磁位与43kBT的热稳定性。拓扑绝缘体上的垂直各向异性铁磁体的这种超低能量和高速VCM诱导的切换可以用于能量高效的存储器设计。
2016-02-17 cond-mat.mes-hall
Self-consistent $\textbf{k}\cdot \textbf{p}$ calculations for gated thin layers of 3D Topological Insulators
拓扑保护表面态是三维拓扑绝缘体的标志之一。在这项工作中，我们从理论上分析了准三维碲化汞层的栅电压效应。我们发现，而无带隙的表面状态占主导地位的运输，作为一个外部的栅极电压施加，体载流子的存在是可能发生的。我们还发现，由于屏蔽效应，从底部表面产生的物理特性是栅电压无关的。最后，我们指出了这些影响的实验特征。
2014-05-15 cond-mat.mes-hall
Probing spin entanglement by gate-voltage-controlled interference of current correlation in quantum spin Hall insulators
我们提出了一种纠缠探测器，它由两个量子自旋霍尔绝缘体和一个沉积在边缘通道上的侧门组成。在交流栅压下，纠缠电子对贡献的微分噪声呈现出非平凡的阶跃结构，由此可以很容易地得到自旋纠缠的纠缠度。量子自旋霍尔绝缘体中可能的自旋退相效应也包括在内。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sub-60 mV/decade switching in a metal-insulator-metal-insulator-semiconductor transistor without ferroelectric component
负电容场效应晶体管（NC-FET）作为陡斜率器件的有希望的候选者引起了广泛的兴趣，并且具有各种器件结构和材料系统的NC-FET中已经证明了低于60 mV/十倍的开关。然而，在这些实验中观察到的陡坡开关的详细机制正在激烈的争论中。在这里，我们表明，子60 mV/十倍开关可以观察到在WS 2晶体管的金属-绝缘体-金属-绝缘体-半导体（MIMIS）结构-没有任何铁电元件。这种结构类似于具有内部栅极的NC-FET，除了铁电层被漏电介质层代替。通过使用RC网络模型的设备表征过程中的充电动态模拟，我们表明，在我们的“无铁电”晶体管中观察到的陡斜率开关可以归因于内部栅极电压响应所选择的不同的栅极电压扫描速率。我们进一步表明，一个恒定的栅极电压扫描速率也可以导致瞬态子60 mV/十年开关的MIMIS结构与电压相关的内部栅极电容。我们的研究结果表明，仅观察到低于60 mV/十倍的开关并不足以证明真正的陡斜率开关器件的成功，实验人员需要严格评估他们的测量设置，以避免测量相关的伪影。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall
Anisotropic magneto-photothermal voltage in Sb2Te3 topological insulator thin films
研究PLD生长的Sb2Te3拓扑绝缘体薄膜在平面磁场下的光热电压，发现三种贡献主要源于体态，表明其适用于光电器件。
2024-03-15 cond-mat.mes-hall
From wave-functions to current-voltage characteristics: overview of a Coulomb blockade device simulator using fundamental physical parameters
本文的目的是提出一种基于物理描述的精确方法来模拟库仑阻塞器件。该方法的基础上的模拟只依赖于系统的基本参数，并不需要使用高层次的拟合参数作为隧道电导相反的电流库仑阻塞模拟器的数量。它主要是在有效质量张量的框架下的转移哈密顿形式和Barthel公式。它既可用于金属库仑阻塞器件，也可用于半导体器件。这种方法的细节进行了广泛的审查，从理论的角度来看，并提出了主要结果。特别地，我们研究了如何获得隧穿率信息来推断金属-绝缘体-金属-绝缘体-金属（MIMIM）和金属-绝缘体-Si量子点-绝缘体-金属（MISiIM）结构的电流/电压特性。
2005-11-28 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic barrier induced negative differential conductance on the surface of a topological insulator
从理论上研究了拓扑绝缘体表面铁磁势垒的负微分电导效应。由于铁磁势垒中费米面形状和位置的变化，输运过程可分为三类：完全输运、部分输运和阻塞输运机制。偏置电压可以引起输运过程从部分输运机制向阻断输运机制的转变，从而导致负微分电导的巨大效应。电流-电压特性曲线表明，在适当的结构参数下，在较宽的偏置电压范围内，电流的最小值可达零，并可获得较大的峰谷电流比。
2014-02-12 cond-mat.mes-hall
Nanoscale control of LaAlO3/SrTiO3 metal-insulator transition using ultra-low-voltage electron-beam lithography
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
通过超低电压电子束光刻技术实现对LaAlO3/SrTiO3界面金属-绝缘体转变的精确调控，并在低温下观察到超导行为。
2020-08-29 cond-mat.mes-hall
Voltage-control of damping constant in magnetic-insulator/topological-insulator bilayers
磁阻尼常数是磁化动力学和存储器件的效率以及磁振子输运的关键参数。因此，利用电场来操纵它在自旋电子学中是至关重要的。在这里，我们从理论上证明了铁磁和亚铁磁绝缘体（FI）/拓扑绝缘体（TI）双层膜的磁阻尼的电压控制。假设一个类似电容器的设置，我们制定了一个有效的耗散扭矩所引起的自旋电荷泵在FI/TI接口作为一个功能的施加电压。利用实际的材料参数，我们发现在0.25V电压下，厚度为10 nm的FI的有效阻尼可以调节一个数量级。此外，我们提供的观点上的电压诱导调制的磁振子自旋运输的邻近耦合FI。
2021-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First principles investigation of nanopore sequencing using variable voltage bias on graphene-based nanoribbons
在这项研究中，我们研究了基于纳米孔的DNA测序的机制，使用跨石墨烯纳米管的电压偏置。利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，我们确定了腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶和尿嘧啶的透射光谱和电流分布作为偏置电压的函数，在能量最小化配置。利用传输电流，我们提供了一种用于开发基于三纳米孔石墨烯的装置的通用方法，该装置可用于区分用于DNA/RNA测序的各种核碱基。从我们的分析中，我们推断可以使用跨多纳米孔装置的不同横向电流来使用0.5、1.3和1.6 V的各种电压区分核碱基。总体而言，我们的目标是改进纳米孔设计以进一步DNA/RNA核碱基测序和生物分子鉴定技术。
2018-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate voltage controlled thermoelectric figure of merit in three-dimensional topological insulator nanowires
研究了三维拓扑绝缘体纳米线表面态的热电性质。利用紧束缚哈密顿量结合非平衡格林函数方法，得到了Seebeck系数$S_c$和无量纲热电优值$ZT$.它们强烈地依赖于栅极电压以及纵向和垂直磁场。通过改变栅极电压或磁场，可以容易地控制$S_c$和$ZT$的值。在零磁场和零栅压下，或在大垂直磁场和非零栅压下，$ZT$具有较大的值。由于电子-空穴对称性，$S_c$是费米能量的奇函数，而$ZT$是偶函数，与磁场无关。当量化的透射系数从一个平台跳到另一个平台时，$S_c$和$ZT$示出峰值。当费米能级在狄拉克点附近时，出现最高峰。在零垂直磁场和零栅压下，对于纵向磁通量$ϕ_{\parallel} = 0 $和$π$，$S_C$的$n$第h峰的高度分别为$\frac{k_B}{e}\texttt{ln}2/(|n|+1/2)$和$\frac{k_B}{e}\texttt{ln}2/|n|$。最后，我们还研究了障碍的影响，发现$S_c$和$ZT$对障碍是鲁棒的。特别地，即使在强无序下，大值的$ZT$也可以存活。这些特性（$ZT$具有大的值、易于调节和对无序具有鲁棒性）对于热电的应用是非常有益的。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall
Temporal behavior of the inverse spin Hall voltage in a magnetic insulator-nonmagnetic metal structure
它表明，在脉冲微波激发下，自旋波诱导的反自旋霍尔电压的磁性绝缘体-金属结构的时间行为是明显不同的时间演变的直接激发的自旋波模式，它起源。时间行为的差异是由于长寿命的二次自旋波模式的激发本地化的绝缘体-金属界面。
2011-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Voltage-triggered Ultra-fast Metal-insulator Transition in Vanadium Dioxide Switches
二氧化钒（VO 2）的电驱动金属-绝缘体转变在新兴的存储器件、神经计算和高速电子学中是令人感兴趣的。我们报告的平面外的VO 2金属-绝缘体-金属（MIM）结构的制造和可再现的高速开关测量在这些两端器件。我们已经观察到一个明确的相关性之间的电驱动的开/关电流比和热致电阻变化在金属-绝缘体转变。实验还发现，在室温下，外加电压脉冲可以在2ns内触发金属-绝缘体的急剧转变，开关比大于两个数量级，并且具有良好的耐久性。
2013-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electric spin transistor based on a side-gate-modulated two-dimensional topological insulator
我们提出并研究了一种自旋晶体管器件，该器件由两个铁磁引线组成，通过二维拓扑绝缘体作为沟道材料连接。它利用了拓扑自旋螺旋边缘态的独特性质，使得自旋方向不共线的注入载流子可以穿过两个边缘并表现出干涉效应。该器件的电导可以通过侧栅电压以简单的全电方式控制，该侧栅电压有效地旋转载流子的自旋极化。在低电压下，旋转角在栅极电压中是线性的，并且通过用顺磁材料代替漏极，该器件可以用作良好的自旋极化旋转器。
2015-10-23 cond-mat.mes-hall
A Si-memristor electronically and uniformly switched by a constant voltage
非晶绝缘体具有局域波函数，其随距离$r$跟随exp（$-r/ζ$）衰减。由于在$r<ζ$中不排除纳米级导电，因此可以使用非晶绝缘体并利用它们的尺寸效应用于纳米电子应用。电压调节的纳米级电导率已经用于称为忆阻器的金属-绝缘体-金属器件中。但通常它们的可调电导率不是来自电子，而是来自化学计量形成的细丝内的迁移离子，因此它们的组合电阻器-存储器性能受到影响。在这里，我们证明了基于非晶硅的忆阻器可以具有延伸到整个器件厚度的相干电子波函数，超过15 nm。值得注意的是，尽管该器件具有大的纵横比和非常薄的厚度，但其电子仍然遵循各向同性的三维路径，从而在纳米尺度上提供均匀的导电性。非晶绝缘体中的这种路径来自重叠的间隙状态，并由捕获电荷调节，捕获电荷通过电子-晶格相互作用稳定;这使得忆阻器表现出压力触发的绝缘体$\rightarrow$金属跃迁。快速、均匀、耐用、低功率和纯电子忆阻器，没有离子迁移忆阻器的缺点，已经由各种非晶硅组合物制造，并且可以容易地集成到硅技术中。因此，非晶硅可以为构建近端存储器、晶体管等提供理想的平台。
2018-06-12 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled semimetal-topological insulator transition in an InAs/GaSb heterostructure
我们报道了半金属InAs/GaSb异质结构到拓扑绝缘体的栅控转变。通过降低带反转的程度与前和背栅电压引起的过渡。纵向电阻峰的温度依赖性表明，随着栅极电场的增加，体区域中的能隙打开。体传导的抑制和过渡到一个拓扑绝缘体确认使用双锁定技术，这使我们能够严格比较不同的电流路径的样品中的电压分布，而不受随时间变化的电阻波动的影响的非局部电阻测量。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall
Nitrogen doping of carbon nanoelectrodes for enhanced control of DNA translocation dynamics
控制DNA易位的动力学是新兴的基于纳米孔的DNA测序中的中心问题。为了解决碳纳米结构的杂原子掺杂的潜力，以实现这一目标，在这里，我们进行原子分子动力学模拟的单链DNA之间的两个原始或掺杂的碳纳米管（CNT）电极易位。具体来说，我们考虑了取代氮掺杂的帽碳纳米管（capCNT）电极和进行两种类型的分子动力学模拟的截留和易位的单链DNA。我们发现，取代氮掺杂的capCNTs稳定的边缘上的核碱基的配置，而不是原来的面对面的，并通过建立N掺杂剂原子和核碱基之间的氢键减慢DNA易位的速度。由于DNA和N掺杂的capCNT之间增强的相互作用，纳米间隙内的核碱基的持续时间延长了高达~ 290%，并且核碱基的波动降低了高达~ 70%。考虑到与非本征光或栅电压调制方法相结合的可能性，目前的工作表明，取代氮掺杂是通过基于碳纳米材料的纳米孔或纳米间隙控制DNA易位动力学的一个有前途的方向。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall
Temperature and Voltage Driven Tunable Metal-Insulator Transition in Individual $W_{x}V_{1-x}O_{2}$ nanowires
传输测量结果在个别$W_{x}V_{1-x}O_{2}$纳米线与不同程度的$W$掺杂。在这些线中观察到突然的热驱动金属-绝缘体转变（MIT），并且转变温度以-（48-56）K/ $at.%W$的显著速率随着$W$含量的增加而降低，这表明体相图的显著改变。这些纳米线也可以通过电压驱动的MIT驱动，并研究了绝缘体到金属和金属到绝缘体开关的温度依赖性。当从绝缘体驱动到金属时，发生MIT的阈值电压遵循指数温度依赖性（$V_{TH\uparrow}\propto\exp(\nicefrac{-T}{T_{0}})) $），而从金属驱动到绝缘体时，阈值电压遵循$V_{TH\downarrow}\propto\sqrt{T_{c}-T}$，并讨论了这些结果的含义。
2010-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and Topological Properties of a Topological Insulator Thin Film Sandwiched between Ferromagnetic Insulators
本文研究夹在两层铁磁绝缘体之间并受栅极电压调控的拓扑绝缘体薄膜，利用格林函数方法计算其自旋极化、反常霍尔效应和磁电阻，并证明通过调节栅压和磁化可实现向反常量子霍尔态的拓扑转变。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall
Voltage control of the quantum scattering time in InAs/GaSb/InAs trilayer quantum wells
研究了基于InAs/GaSb/InAs三层量子阱结构的拓扑绝缘体中量子散射时间随栅电压训练的演化规律。根据在栅极电压扫描周期期间施加的最小栅极电压，量子散射时间可以从0.08 ps改善50%到0.12 ps，尽管输运散射时间在1.0 ps附近相当恒定。量子散射时间与输运散射时间的比率与载流子密度成线性比例，并且在10至30之间变化，表明库仑散射是主要的散射机制。我们的研究结果可能有助于改善剩余体电导率问题，并有助于观察基于InAs/GaSb量子阱异质结构的拓扑绝缘体中的螺旋边缘沟道，即使是宏观器件。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall
Voltage-Controlled Magnetic Reversal in Orbital Chern Insulators
Chern绝缘体铁磁体的特征在于量子化的反常霍尔效应，并且迄今为止已经在磁性掺杂的拓扑绝缘体（MTI）薄膜和双层石墨烯莫尔{é}超晶格中被实验确定。我们将陈省身绝缘体铁磁体分类为自旋或轨道，这取决于轨道磁化是否来自自发自旋极化结合自旋轨道相互作用，如MTI情况下，或直接来自自发轨道电流，如莫尔{é}超晶格情况。我们认为，在一个给定的磁性状态，其特征在于，例如由异常霍尔效应的符号，轨道陈氏绝缘体的磁化强度往往会有相反的符号为弱$n$和弱$p$静电或化学掺杂。该性质使得能够在存在固定磁场的情况下实现磁状态的纯电切换。
2020-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mapping the phase diagram of the quantum anomalous Hall and topological Hall effects in a dual-gated magnetic topological insulator heterostructure
我们使用双栅极磁性拓扑绝缘体异质结构中的磁输运绘制出拓扑霍尔和量子反常霍尔效应的相图作为化学势（主要由背栅电压决定）和非对称势（主要由顶栅电压决定）的函数。包括表面态和价带量子阱态的理论模型允许的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和载流子密度与栅极电压的变化的评价。实验和理论之间的定性协议提供了强有力的证据，拓扑霍尔效应的存在，在研究系统中，开辟了一条新的路线，理解和操纵手征磁自旋纹理在真实空间。
2021-03-11 cond-mat.mes-hall
Mapping the chemical potential dependence of current-induced spin polarization in a topological insulator
我们报告了在拓扑绝缘体器件中电流诱导的表面电流自旋极化的电测量，其中体导电和表面导电的贡献可以通过电门来解开。该器件使用铁磁隧道结（坡莫合金/Al 2 O3）作为背栅（Bi，Sb）2 Te 3通道上的自旋检测器。我们观察到滞后电压信号的检测器铁磁体的磁化切换平行或反平行的自旋极化的表面电流。检测到的电压变化的幅度与（Bi，Sb）2 Te 3通道中施加的DC偏置电流成线性比例。由于化学势从体能带调谐到表面态能带，我们观察到静电门控范围内自旋相关电压的增强高达300%。使用一个简单的模型，我们提取的自旋极化附近的电荷中性（即狄拉克点）。
2015-07-25 cond-mat.mes-hall
Sign-changing non-monotonic voltage gain of HfO2/Parylene-C/SrTiO3 field-effect transistor due to percolative insulator to two-dimensional metal transition
控制绝缘体到二维金属的转变是克服硅基电子器件在不久的将来将面临的缩放问题的一个有希望的关键。在这种情况下，我们研究的SrTiO 3基固体栅场效应器件，其中一个二维金属相共存的半导体相的通道形成。一个非单调的电压增益传输特性与负和正斜率区域观察。我们介绍了一个数值模型，有助于合理化的实验结果，在既定的物理场效应晶体管和渗流。我们的数值研究不仅再现了实验结果，但也提供了非平凡的预测，我们验证实验。
2017-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalously large spin-current voltages on the surface of SmB$_6$
拓扑绝缘体的自旋极化表面态无论从基本原理还是应用角度都引起了人们的兴趣。最近的一项提议描述了一种用铁磁接触探测这些表面状态的方法，该方法随后被应用于各种材料。在这项研究中，我们使用这种方法对潜在的拓扑绝缘体SmB $_6$与一个新的设计的基础上的Corbino几何。尽管信号的行为与电流和磁场的所有方向的预测一样，但其幅度远大于预期。可能的寄生效应，如杂散场感应霍尔电压被排除在外，留下的意见不确定的起源。这证实了在解释类似实验的结果时需要仔细分析。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall
Coherent Single Spin Source based on topological insulator
我们报道了量子化纯自旋电流注入量子导体的情况。特别是，我们提出了一个按需单自旋源产生的周期性变化的栅极电压的两个量子点连接到一个二维的拓扑绝缘体通过隧道势垒。由于拓扑绝缘体的螺旋状态的性质，每个周期可以泵出一个或几个{ \it自旋对}，从而产生纯量子化的交变自旋电流。根据两个栅极电压之间的相位差，该器件可以用作按需单自旋发射器或单电荷发射器。同样由于拓扑绝缘体的螺旋性，单个自旋发射体或电荷发射体是无耗散的并且不受紊乱的影响。所提出的单自旋发射体可能是未来自旋电子器件的重要组成部分。
2015-07-08 cond-mat.mes-hall
Spin Pumping, Dissipation, and Direct and Alternating Inverse Spin Hall Effects in Magnetic Insulator-Normal Metal Bilayers
我们从理论上考虑自旋波模式和波长依赖的增强的Gilbert阻尼磁绝缘体-正常的金属双层由于自旋泵以及增强的关系，在正常的金属中的直接和交替的反自旋霍尔电压。在长波长的限制，包括长程偶极相互作用，横向体积模式的宏自旋模式的增强的比率是等于2。在面外磁化的情况下，该比率随着表面各向异性能量和模式数的增加而减小。如果表面各向异性诱导表面态，则增强可以比宏观自旋大一个数量级。对于面内磁化，可以通过将各向异性参数映射到具有各向异性的面外情况来理解感生耗散增强。对于较短的波长，我们计算的增强数值，并找到良好的协议与分析结果在适用的范围内。我们还计算了感应直流和交流逆自旋霍尔电压，并与这些存储在铁磁体的磁能。因为直接自旋霍尔电压的大小是自旋耗散的量度，所以它与吉尔伯特阻尼的增强成正比。交替自旋霍尔电压表现出类似的平面波数依赖性，我们证明，它是最大的表面局域模式。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall
Low-damage electron beam lithography for nanostructures on Bi$_2$Te$_3$-class topological insulator thin films
本文针对Bi$_2$Se$_3$族拓扑绝缘体纳米加工易受损的问题，证明10 kV低加速电压电子束光刻能将损伤降至低温电子输运无法检测的最小水平，并通过优化光刻胶等参数可靠实现100 nm精细特征。
2023-01-27 cond-mat.mes-hall
Transport spectroscopy of induced superconductivity in the three-dimensional topological insulator HgTe
本文用正常金属-超导点接触的电子输运谱（Andreev点接触谱）研究了三维拓扑绝缘体HgTe中的邻近诱导超导态。通过分析的电导作为电压的函数，为各种温度，磁场和栅电压，我们发现的证据，在平衡状态下，诱导的序参量在碲化汞的$70\,μ$ eV和铌的序参量$1.1\,$ meV。为了理解作为施加电压的函数的完整电导曲线，我们建议量子输运过程的非平衡驱动变换，其中相关的散射区域和平衡储层随电压而变化。这意味着光谱探测样品中不同位置的超导相关性，这取决于偏置电压。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin and Charge Transport on the Surface of a Topological Insulator
我们推导了三维拓扑绝缘体螺旋金属表面自旋电荷耦合输运的扩散方程。这些方程的主要特点是自旋-电荷耦合的幅度很大，这导致了有趣的和可观察到的效果。特别是，我们预测了一个新的磁阻效应，这体现在一个非欧姆校正铁磁自旋极化电极和一个非线性电极之间的电压降，放置在顶部的螺旋金属。该校正与铁磁电极的自旋极化和两个电极之间的充电电流的叉积成比例。我们还证明了这种效果的可调性，通过施加栅极电压，这使得它可以操作所提出的设备作为晶体管。
2010-08-16 cond-mat.mes-hall
Electrical modulation of the edge channel transport in topological insulators coupled to ferromagnetic leads
二维拓扑绝缘体（TI）的反向传播边缘态携带相反自旋的电子。研究了与铁磁引线接触的二维TI中边缘态的输运性质。侧栅电压的施加引起耦合两个边缘沟道的收缩或量子点接触（QPC）。通过Keldysh非平衡格林函数方法计算了体系的输运性质。我们发现，当引线的磁化相互反平行（平行）时，边缘间自旋翻转耦合可以显着增强（抑制）充电电流。另一方面，自旋守恒的边缘间耦合通常通过反向散射来减少电流，而不管磁化配置如何。作为偏置电压的函数的充电电流和电导，也表现出类似的趋势，相对于自旋翻转耦合强度，对于平行和反平行配置。因此，经由QPC的边缘状态的栅极电压调制可以提供调制基于TI的自旋电子器件中的自旋或电荷电流流动的手段。
2012-08-15 cond-mat.mes-hall
Signature of magnon Nernst effect in an antiferromagnetic insulator
实验研究了与铁磁绝缘体中磁振子霍尔效应类似的磁振子能斯特效应。在MnPS3单晶上生长的Pt条中的热电电压在低温下表现出非单调的温度依赖性，这不能用Pt中的电子起源来解释，但可以归因于由磁振子能斯特效应引起的逆自旋霍尔电压。通过磁电冷却控制MnPS3晶体中的反铁磁畴，可以调制Pt中的低温热电势，这证实了Pt中的磁振子能斯特效应的出现|MnPS3杂化结构。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of spin-polarized current in topological insulator Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3
自旋-动量锁定拓扑表面态（TSS）为自旋电子学的应用提供了奇异的性质。由于SML而出现的自旋极化电流可以通过执行自旋电位测量来直接检测。我们观察到自旋极化电流使用大块绝缘拓扑绝缘体（TI），Bi 1.5 Sb 0.5 Te 1.7 Se 1.3，和Co作为铁磁自旋探针。自旋电压的探测与变化的偏置电流，温度和栅极电压。此外，我们观察到非局域自旋极化电流，这被认为是一个区别性质的TI。非局域电流的自旋极化比大于局域电流。这些发现可以揭示一个更准确的方法来确定自旋极化比在TSS。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Self-consistent model of spin accumulation magnetoresistance in ferromagnet-insulator-semiconductor tunnel junctions
在实验中，由于偏置电流从极化铁磁体隧穿而导致的顺磁半导体中的自旋积累表现为小的附加自旋相关电阻。我们描述了一个严格的模型，将电化学势分裂，自旋相关的注入电流，和施加的电压，可以用来模拟这个所谓的“3 T”信号作为温度，掺杂，铁磁体体自旋极化，隧道势垒功能和传导非线性，和结电压偏置的函数之间的必要的自洽性。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Inelastic quantum transport in a ladder model: Measurements of DNA conduction and comparison to theory
我们研究了梯形模型的量子输运特性，该模型有效地模拟了双链DNA分子的拓扑结构。我们考虑隧穿电荷与选定的内部振动自由度的相互作用，并讨论其对电流-电压特性的结构的影响。此外，分子电极接触效应显着影响的数量级的电流。最近的电传输测量悬浮的DNA低聚物与一个复杂的碱基对序列，揭示惊人的高电流，也提出了作为一个参考点的理论建模。测量的I-V曲线的半定量描述实现，这表明耦合到振动激发在DNA导电中起着重要的作用。
2006-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Ambipolar Surface Conduction in Ternary Topological Insulator Bi_2(Te_{1-x}Se_x)_3 Nanoribbons
我们报告了化学合成的Bi 2（Te 1-xSex）3纳米带的组成和栅极电压诱导的输运性质的调谐。研究发现，当x大于~ 10%时，Se浓度的增加有效地抑制了Bi_2（Te_（1-x）Sex）_3纳米带的体载流子输运，并诱导了半导化行为.在x ~ 20%的Bi 2（Te 1-xSex）3纳米带中，栅极电压使得厚度约为100 nm或大于100 nm的样品中的电阻（或电导）的双极调制成为可能，这表明无带隙表面态对输运的贡献显著增强。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall
Numerical analysis of voltage-controlled magnetization switching operation in magnetic-topological-insulator-based devices
本研究通过微磁模拟分析磁性拓扑绝缘体器件中电压控制磁化翻转的写入错误率，发现其对延迟和噪声鲁棒，室温下可实现低至10^-4的WER，且增大SOT可提升热稳定性，为超低功耗自旋电子器件提供新视角。
2023-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Gate controlled Majorana Zero Modes on 2D heterostructures
半整数电导，签名的马约拉纳边缘模式，最近已被观察到的量子反常霍尔绝缘体/超导体异质结构。本文分析了薄膜拓扑超导体中Majorana零模简并基态的门控可调控制方案。选通薄膜磁性拓扑绝缘体的顶表面控制栅极下方区域中的拓扑相位。转换的电压取决于栅极宽度，较窄的栅极需要较大的电压。需要微米量级的相对长的栅极，以防止末端模式的混合，并允许在低栅极电压下产生MZM。向T形和I形栅极施加电压将马约拉纳定位在它们的末端。该方案为实现拓扑量子计算中的量子门提供了一种简便的方法。
2018-07-08 cond-mat.mes-hall
Quantum transport anomalies in DNA containing mispairs
本文用紧束缚模型研究了错配对对DNA（GC）（TA）_N（GC）_3在铂电极上电荷输运的影响。从从头算密度泛函的结果，我们计算的电流与偏置电压为DNA和无错配对和不同数量的（TA）碱基对之间的单和三（GC）碱基对N。在低偏压下，电流随$N$呈指数衰减，但当建立多通道输运机制时，电流在高偏压下达到最小值。在（TA）_N序列的中间附近，（GA）错配对取代（TA）碱基对通常由于其低的电离能而使电流增强一个数量级，但是当建立的多通道机制被破坏时，可能显著地降低电流。
2012-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
All-Electrical Generation of Spin-Polarized Currents in Quantum Spin Hall Insulators
在没有磁性材料和外部磁场的情况下控制和产生自旋极化电流是自旋电子学的一大挑战，通常需要自旋翻转机制。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来控制和产生的量子自旋霍尔（QSH）绝缘体制度的所有电气手段没有自旋翻转机制的锡烯纳米带中的SPC。这是通过使用栅极电压调谐自旋向上和自旋向下电子的相对相位，利用锡烯纳米带中的固有自旋-轨道耦合来实现的，这在它们之间产生时间延迟，从而产生由交流电压驱动的替代SPC。在瞬态和交流政权的交流输运的SPC的控制和产生的数值演示。我们的研究结果是强大的边缘缺陷和其他QSH绝缘体，如硅烯和锗烯等，这些研究结果建立了一个新的路线产生SPC纯电气手段和打开大门，为新的应用半导体自旋电子学。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall
Chiral charge pumping in graphene deposited on a magnetic insulator
我们证明了在室温下石墨烯/钇铁石榴石（YIG）双层系统中可以实现相当大的手性电荷泵。这种效应不能归因于普通的自旋泵浦，而是在石墨烯中产生直流电场/电压，作为对相邻的面外磁化YIG膜中的动态磁激发（自旋波）的响应。我们发现，当静态磁化方向被反转时，感应电压改变其符号，清楚地表明在所研究的系统中的空间反转对称性被打破。的效果的强度表现出非单调的依赖于自旋波的频率，与所提出的理论模型。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall
Unconventional band structure for a periodically gated surface of a three dimensional Topological Insulator
三维拓扑绝缘体的表面态由二维无质量Dirac方程描述。在这种表面上的栅电压诱导的一维势垒在狄拉克锥外的禁带中产生离散的束缚态。即使是一个单一的障碍，它示出这样的束缚态可以创建静电模拟的Shubnikov de Haas振荡，可以在实验上观察到相对较小的尺寸的样品。然而，当这些表面态暴露于这种栅极电压感应势垒的周期性布置时，其能带结构得到了非平凡的修改。预计这将显著改变宏观系统的性质。我们还认为，在适当的范围内，该系统可以提供静电控制电子自旋的方法，这可能是实际有用的。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall
