Broad-band THz emission by Spin-to-Charge Conversion in Topological Material -- Ferromagnet Heterostructures
本文利用时域太赫兹发射光谱研究拓扑绝缘体与外尔半金属-铁磁异质结中的自旋-电荷转换，揭示界面质量与组分对效率的关键影响，并证明其可实现高达8 THz的宽带太赫兹发射。
2025-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Global Memory from Local Hysteresis in an Amorphous Solid
一种不能松弛到平衡状态的无序材料，如无定形或玻璃状固体，对变形的反应取决于它的过去。在实验中，我们训练一个二维无热的非晶态固体与振荡剪切，并表明，一个合适的读出协议揭示了剪切振幅。当剪切在两个振幅之间交替时，只有在最后应用较小的值时，两个值的签名才被保留。我们发现，这些行为的出现，因为个别集群的重排是滞后和耗散，因为不同的集群不同的剪切响应。磁滞和无序的这些作用让人想起在铁磁体和许多其他系统中看到的返回点记忆。因此，我们展示了一个简单的铁磁体模型如何重现我们的实验和以前的模拟的关键结果。与铁磁体不同，非晶态固体的无序是不可抑制的;它们需要“训练”来发展这种行为。
2020-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Inverse orbital Hall effect induced terahertz emission enabled by a ferromagnet with quenched orbital moment in Fe/Pt/W trilayers
Shaanxi University of Technology（陕西理工大学）；Fudan University（复旦大学）；Shanghai Research Center for Quantum Sciences（上海量子科学研究中心）；The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））
通过Fe/Pt/W三明层中淬灭轨道铁磁体的反轨道霍尔效应，实现了显著的太赫兹发射增强。
2026-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Magnetic and Lattice Excitations in van der Waals Ferromagnet VI3
我们使用红外，太赫兹和拉曼光谱与DFT计算的协同作用，揭示了VI3的磁性和晶格性质。在TS 1 = 79 K的结构转变伴随着极性声子模式的大分裂。在TS1以下，观察到强铁磁波动。自旋轨道相互作用增强的磁弹性耦合引起的声子频率在55 K的变化表明长程铁磁有序的接近。低于TC = 50 K，两个拉曼模式同时出现，并表现出戏剧性的软化，在附近的第二个结构转变的温度TS 2与顺序顺序磁相变的窄间隔。在TS2以下，拉曼光谱中出现了THz范围内的磁振子。在VI3中观察到的太赫兹磁振子表明了二维范德华铁磁体在超快太赫兹自旋电子学中的应用潜力，这在以前被认为是反铁磁体的专属领域。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast kinetics of the antiferromagnetic-ferromagnetic phase transition in FeRh
了解短程相互作用如何快速地建立长程序是凝聚态物理中最有趣的课题之一。FeRh是研究磁性中这个问题的测试样本，其中微观自旋-自旋交换相互作用最终负责铁磁或反铁磁宏观秩序。飞秒激光激发可以在反铁磁FeRh中诱导铁磁性，但这种转变的机制和动力学是激烈争论的话题。采用双泵浦太赫兹发射光谱，使我们能够显着增加瞬态太赫兹发射探针的时间检测窗口，而不会牺牲任何分辨率或灵敏度的损失。它使我们能够研究从飞秒到纳秒时间尺度的FeRh/Pt双层膜中的紧急铁磁性的动力学。我们的研究结果强烈建议的初始泵浦激发和太赫兹辐射的铁磁核的发射之间的潜伏期。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Static and Microwave Properties of Amorphous Magnets Near Saturation
本文在随机场和随机各向异性模型中研究软磁非晶态铁磁体饱和附近的特性，计算自旋关联标度并通过蒙特卡罗模拟验证，发现铁磁共振附近自旋激发因随机因素阻尼且局域化，随机性增强会缩短局域化长度并增大阻尼。
2024-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Co$_2$FeAl full Heusler compound based spintronic terahertz emitter
为了从自旋电子太赫兹发射器（STE）获得大的太赫兹（THz）幅度，需要具有100%自旋极化的材料（诸如钴基Heusler化合物）作为铁磁层。然而，已知这些化合物在薄膜区域中失去其半金属性，因为难以实现L2 $_1$有序化，这已成为薄膜生长的瓶颈。在这里，成功的沉积使用室温DC溅射的L2 $_1$和B2有序相的Co $_2$ FeAl全赫斯勒化合物的报告。在Co $_2$ FeAl/Pt STE中，Co $_2$ FeAl用作铁磁层，高度取向的Pt用作非铁磁层，其中MgO（10 nm）种子层对于实现Co $_2$ FeAl的L2 $_1$和B2有序化起重要作用。在CFA/Pt STE中产生THz辐射，其带宽在0.1-4 THz范围内。太赫兹电场的幅度进行了优化，相对于厚度，取向，和生长参数，使用厚度依赖模型，考虑光致自旋电流，超扩散自旋电流，逆自旋霍尔效应和太赫兹辐射的衰减层。本研究基于全Heusler Co $_2$ FeAl化合物，在涉及全Heusler化合物的STE研究中开辟了过多的可能性。
2021-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Sub-THz momentum drag and violation of Matthiessen's rule in an ultraclean ferromagnetic SrRuO$_3$ metallic thin film
SrRuO $_3$是一种居里温度约为160 K的铁磁体，在低于$\approx$ 30 K时，其直流电阻率与$T^2$有关.然而，以前在红外和太赫兹范围内的光学研究表明，在低温下的非德鲁德动力学似乎与长寿命准粒子的费米液体图片相矛盾。在这项工作中，我们测量的低频太赫兹范围内的响应薄膜的剩余电阻率比，$ρ_{300K}/ ρ_{4K} \approx$ 74。这样的低无序样品允许在低频传输的电子-电子相互作用的影响前所未有的外观。在低于30 K的温度下，我们发现了一个非常尖锐的零频率模式，其宽度比$k_BT/\hbar$窄，以及更广泛的零频率洛伦兹，至少有一个数量级更大的散射率。这两个功能的温度依赖性与费米液体与更广泛的功能明确显示T $^2$缩放一致。这种两个德鲁德运输揭示了以前的报告违反Mathielssen的规则和极端敏感性，以无序的金属双烯酸盐。我们考虑了一些可能性的起源的两个功能的光学电导率，包括多带效应，所产生的动量守恒带间散射和近似守恒的伪动量，所产生的准一维费米表面。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Probing of large interfacial contribution to spin orbit coupling in CoFeB/Ta heterostructure by ultrafast THz emission spectroscopy
超快THz辐射从铁磁/双金属双层异质结构为基础的自旋电子发射器的产生一般利用的转换，从自旋到电荷电流的双金属层内，其界面与铁磁层。对于这种结构的THz发射的逆自旋霍尔效应的潜在机制的各种可能的子贡献，需要被利用，不仅用于调查在材料性质本身的基本水平上的复杂性，而且用于改善它们的宽带和高功率THz发射的性能。在这里，我们报告超快太赫兹发射CoFeB/Ta双层在不同的样品温度在一个大的范围内解开的作用，内在和外在的自旋电荷转换过程。除了在太赫兹发射的增强，其温度依赖性显示太赫兹信号极性反转，如果CoFeB/Ta样品在升高的温度下退火。我们提取的自旋霍尔电阻率的行为，确定内在的自旋霍尔电导率的贡献，并与标准的Fe/Pt系统进行比较。我们的研究结果清楚地表明了一个巨大的界面贡献的整体自旋霍尔角所产生的修改后的界面在退火的CoFeB/Ta，其中在相应的自旋霍尔角的符号反转表现出从太赫兹振幅随温度的变化。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin injection efficiency at metallic interfaces probed by THz emission spectroscopy
太赫兹（THz）自旋-电荷转换已经成为产生THz脉冲的一个越来越重要的过程，并作为探测磁界面处超快自旋相互作用的工具。然而，它与传统的稳态铁磁共振技术的关系却知之甚少。在这里，我们调查纳米三层的Co/X/Pt（X=Ti，Au或Au 0：85 W 0：15）作为“X”层厚度的函数，其中由逆自旋霍尔效应产生的太赫兹发射相比，吉尔伯特阻尼的铁磁共振。通过插入的“X”层，我们表明，注入非磁性层的超快自旋电流定义了一个直接的自旋电导，而吉尔伯特阻尼导致一个有效的自旋混合电导的三层。重要的是，我们表明，这两个参数是相互连接的，自旋记忆损失可以通过一个有效的哈密顿与Rashba字段建模。这项工作突出了磁路概念可以成功地扩展到超快自旋电子器件，以及通过超快THz光谱和稳态技术之间的互补性增强对自旋电荷转换过程的理解。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the role of orbital magnetism in ultrafast laser-induced demagnetization in multisublattice metallic magnets by terahertz spectroscopy
采用THz辐射和瞬态磁光响应同时探测的方法，研究了具有面内磁各向异性的多亚晶格磁体NdFeCo和GdFeCo金属玻璃的超快激光诱导磁化动力学.一个令人满意的定量协议之间的动力学揭示这两种技术的帮助下获得GdFeCo。对于NdFeCo的太赫兹辐射揭示了更快的动态比磁光响应。这表明，除了自旋动力学的Fe超快激光激发触发更快的磁化动力学的Nd。
2014-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Exploration on the Magnetic Properties of Ferromagnetic Metallic Glass: An Ising Model on Random Recursive Lattice
铁磁伊辛自旋是建立在一个递归的格子由随机角度的菱形单元与随机配置，以研究块体铁基金属玻璃的磁性。自旋在结构玻璃模型上的积分很好地代表了玻璃态金属中的磁矩。采用递推计算技术对模型进行了精确求解。本文在理论基础上，通过模拟和计算，研究了非晶伊辛自旋，即玻璃态金属磁体的磁化强度。结果表明，玻璃态金属磁体的居里温度较低，磁化强度较弱，熵值较高。这些结果可以用非晶态系统的随机性来理解，并与他人的实验观察相一致。
2015-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Energy and momentum relaxation through the Curie temperature in an itinerant ferromagnet
本研究结合线性与非线性THz光谱技术研究应变Ca₂RuO₄薄膜，发现铁磁转变处动量弛豫速率显著下降而能量弛豫速率不变，验证了铁磁体居里温度附近电阻异常的传统近似并可推广至其他相变体系。
2024-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Element Doping Enhanced Charge-to-Spin Conversion Efficiency in Amorphous PtSn4 Dirac Semimetal
拓扑半金属（TS）由于具有很高的电荷-自旋转换效率，是低功耗自旋-轨道矩（SOT）器件的理想材料。在这里，我们研究了在室温下通过磁控溅射方法制备的非晶PtSn 4（5 nm）/CoFeB（2.5-12.5 nm）层状结构的电荷-自旋转换效率。用自旋矩铁磁共振（ST-FMR）技术表征了PtSn 4/CoFeB双层膜的荷自旋比为0.08。通过将掺杂剂如Al和CoSi引入PtSn 4中，该比率可以进一步增加到0.14。掺杂剂还可以降低（Al掺杂）或增加（CoSi掺杂）PtSn 4的电阻率。提出了一种掺杂增强非晶TS自旋轨道耦合的方法。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced THz magnetization precession for a tetragonal Heusler-like nearly compensated ferrimagnet
研究了四元类Heusler近补偿亚铁磁体Mn $_3$ Ge外延薄膜的激光诱导磁化进动动力学。铁磁共振（FMR）模式进行了观察，进动频率超过0.5太赫兹，起源于大的磁各向异性场约200 kOe的亚铁磁体。有效阻尼常数约为0.03。相应的有效Landau-Lifshitz常数约为60 Mrad/s，与类似的Mn-Ga材料相当。分别从自旋-轨道诱导阻尼和激光诱导超快磁各向异性调制的角度讨论了吉尔伯特阻尼和激光诱导FMR模激发的物理机制。
2015-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz-driven magnetism dynamics in the orthoferrite DyFeO3
太赫兹驱动的磁化动力学的正铁氧体DyFeO3的探索。一个高场，单周期太赫兹脉冲被用来激发晶体中的磁振子模式与其他共振。准铁磁和准反铁磁振子模式被激发，并出现在法拉第旋转的时间分辨测量。在时间分辨线性双折射的测量中也观察到其他模式。激发过程的分析表明，尽管大于预期的电光磁化率，它主要是太赫兹磁场耦合到准铁磁和准反铁磁振子分支。
2017-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Spin to Charge Conversion in Amorphous Topological Insulating Gd-Alloyed BixSe1-x/CoFeB Bilayers
研究溅射制备的非晶Gd合金化BixSe1-x/CoFeB双层膜，通过自旋泵浦和太赫兹时域光谱证实了室温自旋至电荷转换，为探索非晶固体拓扑系统提供新方向。
2023-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dephasing of coherent optical phonons in atomically controlled GeTe/Sb$_{2}$Te$_{3}$ superlattices
利用反射型泵浦探测技术研究了GeTe/Sb $_{2}$ Te $_{3}$超晶格中相干光学声子的飞秒动力学.时间分辨瞬态反射率（TR）结果表明，生长态SL在5.10 THz和3.78 THz处具有相干的A $_{1}$模，而退火态SL在3.68 THz处只具有A $_{1}$单模.退火SL中的A $_{1}$模的衰减速率与温度有很强的相关性，而生长SL中的衰减速率与温度无关。这一结果表明，非晶超晶格中的相干A $_{1}$声子的阻尼是由声子-缺陷（空位）散射而不是非谐声子-声子耦合决定的。
2015-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Optical Damage Threshold and THz Generation Efficiency of (Fe,CoFeB)/(Ta,Pt) Spintronic Emitters
利用飞秒脉冲激发铁磁/铁磁自旋异质结构，利用逆自旋霍尔效应产生THz脉冲.相比之下，超快退磁/再磁化的贡献非常微弱。来自自旋电子THz发射器的最高可能的THz信号强度受到相应异质结构的光学损伤阈值的限制。即使在损伤阈值之前，太赫兹产生效率也不随激发通量而饱和。研究了双层（Fe，CoFeB）/（Pt，Ta）FM/NM自旋电子异质结构在800 nm亚50 fs放大激光脉冲泵浦下产生THz的优化性能。其中，CoFeB/Pt是最佳的THz源组合。优化的FM/NM自旋电子异质结的石英衬底上，具有α-相Ta作为的氧化层，显示出最高的损伤阈值相比，与Pt，无论其生成效率。石英衬底上的Fe/Ta异质结构的损伤阈值为~85 GW/cm 2。
2021-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Terahertz Devices Using the Optical Activation of GeTe Phase Change Materials: Towards Fully Reconfigurable Functionalities
本文展示了对 GeTe 相变材料的光学控制以实现高效可重构太赫兹器件，首次实验证实了全介电 GeTe 太赫兹偏振器的宽带高消光比特性，为场可编程超表面等多功能超材料发展提供新途径。
2021-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Terahertz magneto-optical response in ferromagnetic Fe-Co-Al alloys
本研究基于 Kubo 方法计算了 Fe-Co-Al 有序合金在太赫兹频段的磁光响应，发现 $σ_{xy}$ 强烈依赖于频率与化学成分，为太赫兹磁光材料设计提供了理论依据。
2024-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Field-driven femtosecond magnetization dynamics induced by ultrastrong coupling to THz transients
利用飞秒激光控制超快磁化动力学在基础科学和工业上都引起了极大的兴趣，因为它有可能以前所未有的速度实现磁畴开关。在这里，我们报告的实验说明了超强的和完全相干的光物质耦合的高场单周期太赫兹瞬态的铁磁薄膜中的磁化矢量。我们可以想象磁化动力学，它发生在太赫兹激光周期的时间尺度上，比电子对外部磁场的自然进动响应快两个数量级，由拉莫尔频率给出。我们表明，对于一个特定的散射几何形状的强相干光耦合可以在一个重整化的朗道Lifshitz方程的框架内描述。除了从根本上对超快磁化动力学的新见解外，相干相互作用还允许检索复杂的时频磁特性，并指出数据存储技术中的新机会，以实现更高的存储速度。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci
THz-Driven Coherent Magnetization Dynamics in a Labyrinth Domain State
本研究利用时间分辨共振磁散射揭示迷宫畴态中THz驱动的相干磁化动力学，发现时间相关阻尼决定振荡并给出翻转速度上限，且纳米畴结构基本保持稳定。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Terahertz crystal-field transitions and quasi ferromagnetic magnon excitations in a noncollinear magnet for hybrid spin-wave computation
本研究利用高分辨率磁太赫兹时域光谱，分析了正铬酸盐 TmCrO3 中晶体场激发与磁振子的相互作用动力学，揭示了磁相起源并为混合自旋波计算提供了新颖的紧密间隔模式组合。
2024-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic excitation of ultrafast collective amorphous-amorphous transitions in glassy phase-change material
Suzhou Institute for Advanced Research, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学苏州高等研究院）；State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University（吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室）；Key Laboratory for Laser Plasmas (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院激光等离子体教育部重点实验室）；School of Integrated Circuits, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学集成电路学院）；Department of Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理系）；State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, and School of Physics and Electronic Science, East China Normal University（华东师范大学物理与电子科学学院精密光谱科学与技术国家重点实验室）；Zhangjiang Institute for Advanced Study, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学张江高等研究院）
通过飞秒电子衍射与时间依赖密度泛函理论分子动力学模拟，直接观测GeTe中超快非晶-非晶转变，表现为0.2 ps内快速Ge-Te键伸长及随后0.5-2 ps时间尺度上的角弯曲。
2026-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of GeTe/Sb$_{2}$Te$_{3}$ superlattices measured by coherent phonon spectroscopy
利用飞秒相干声子谱研究了GeTe/Sb $_{2}$ Te $_{3}$超晶格的晶格热导率。在非晶和晶态GeTe/$_{2}$ SL薄膜中获得的时间分辨瞬态反射率在太赫兹（THz）频率下具有皮秒退相时间的相干$A_{1}$光学模式。基于德拜理论，我们计算了晶格热导率，包括晶界散射、点缺陷散射、umklapp过程和声子共振散射。结果表明，在非晶SL的热导率是较小的温度依赖性，归因于占主导地位的声子缺陷散射。
2011-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature Terahertz Anomalous Hall Effect in Weyl Antiferromagnet Mn$_3$Sn Thin Films
太赫兹（THz）频率下的反铁磁自旋运动引起了人们对快速自旋电子学越来越多的兴趣，然而其对外场的较小响应抑制了器件的应用。非共线反铁磁体Mn $_3$ Sn是Weyl半金属的候选化合物，最近报道了它在室温下具有与铁磁体相当的反常霍尔效应（AHE）。这种大响应的动力学方面是一个重要的问题，以澄清未来的太赫兹数据处理。利用偏振分辨光谱研究了Mn $_3$ Sn薄膜的THz反常霍尔电导。大的反常霍尔电导率Re $σ_{xy} (ω) \sim$ 20 $\rm{Ω^{-1} cm^{-1}}$在太赫兹频率被清楚地观察到作为极化旋转。相比之下，Im $σ_{xy} (ω)$小到几个THz，表明AHE在大的频率范围内保持无耗散。一个特殊的温度依赖性相应的自旋织构的对称性的破坏/恢复进行了讨论。室温下THz AHE的观测证实了Mn $_3$ Sn的反铁磁自旋电子学的超快读出，也为研究Weyl反铁磁体的非平衡动力学开辟了新的途径。
2020-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Influence of inter-sublattice coupling on the terahertz nutation spin dynamics in antiferromagnets
自旋章动共振已经在单亚晶格铁磁体中得到了很好的研究。在这里，我们调查的自旋章动在两个亚晶格反铁磁体以及，作为比较，亚铁磁体与内部和亚晶格章动耦合。特别地，我们导出了两个子晶格磁系统响应于外加磁场的磁化率。为此，反铁磁和亚铁磁（亚太赫兹）进动和太赫兹章动共振频率进行了计算。结果表明，反铁磁体的进动共振频率和有效阻尼随子晶格内章动耦合的减小而减小，随子晶格间章动耦合的增大而增大。然而，我们发现，太赫兹章动共振频率降低与内部和亚晶格章动耦合。对于亚铁磁体，相反，我们计算两个章动模式不同的频率，不像反铁磁体。亚铁磁体的类交换旋进共振频率随亚晶格内章动耦合而减小，随亚晶格间章动耦合而增大，与反铁磁体相似，但亚铁磁体的类铁磁旋进共振频率对亚晶格内和亚晶格间章动耦合几乎不变.
2021-07-19 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
Spin glass behavior in amorphous Cr2Ge2Te6 phase-change alloy
研究发现非晶 Cr2Ge2Te6 仍保持自旋极化，但在 20 K 以下转变为自旋玻璃态，计算表明其源于 Cr-Te-Cr 键畸变和无序增加。
2023-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Spatial Correlation at the Boson Peak Frequency in Amorphous Materials
针对非晶材料玻色峰空间关联特性未知的问题，结合实验与模拟发现其能量无色散、强度与静态结构因子标度相关，推导了解析表达式并揭示其与局部结构涨落的关联，为非晶理论提供指导。
2023-11-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Spin glass behavior in amorphous CrSiTe3 alloy
本研究结合从头算建模与磁学表征，揭示非晶 CrSiTe3 因自旋钉扎增强而具有更高冻结温度的稳健自旋玻璃态，可用于相变磁开关。
2025-03-16 cond-mat.dis-nn 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
Solid-state Janus nanoprecipitation enables amorphous-like heat conduction in crystalline Mg3Sb2-based thermoelectric materials
固态沉淀可用于定制材料性能，从铁磁体和催化剂到机械强化和能量存储。热电性能可以修改沉淀，以提高声子散射，同时保持电荷载流子传输。在这里，我们发现了非常规的双Janus型纳米沉淀物在Mg3Sb1.5Bi0.5形成的并排的Bi和Ge丰富的附件，在单独的纳米沉淀物形成对比。这些Janus纳米沉淀物由烧结期间Bi和Ge的局部共熔融产生，从而实现非晶状晶格热导率。由于合金无序和纳米沉淀物散射之间的平衡，观察到声子散射的沉淀物尺寸效应。热电优值系数ZT在室温附近为0.6，在773K时为1.6。Janus纳米沉淀可以被引入到其他材料中，并可以作为一种通用的性能定制机制。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast terahertz field control of the emergent magnetic and electronic interactions at oxide interfaces
本研究利用强太赫兹电场脉冲调控LaNiO3/CaMnO3超晶格界面铁磁态，揭示亚皮秒电子响应、快速退磁及多皮秒磁动力学，为氧化物界面二维铁磁态的超快电控提供新途径。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin tunneling in junctions with disordered ferromagnets
我们提供了令人信服的证据来建立，与一个人的基本猜测，隧道自旋极化（TSP）的非晶CoFeB是大于高度织构面心立方CoFeB。第一性原理的原子和电子结构的计算表明，测得的TSP和预测的s-电子自旋极化之间的惊人的协议。由于无序结构的三元合金，这些结果不仅强烈支持我们的共同理解隧道通过AlOx，但他们也描绘了关键的概念，需要在这样的复杂系统的首要考虑。
2007-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative modeling of spintronic terahertz emission due to ultrafast spin transport
本文从麦克斯韦方程组出发，以Co/Pt为例定量建模超扩散自旋电流产生的太赫兹电场，并纳入探测器形状、自旋霍尔效应能量依赖性及激光脉宽等因素，揭示探测方法对识别发射特征的关键作用。
2024-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Simulations of Magnetization Reversal in FM/AFM Bilayers With THz Frequency Pulses
该研究通过理论建模证明，中等场幅、短时长的 THz 脉冲可在 AFM/FM 双层膜中实现由 AFM 驱动、宽温区稳健的磁化切换。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Modelling of Spintronic Terahertz Emitters as a function of spin generation and diffusion geometry
本文基于改进的传输矩阵方法建立广义模型，研究自旋电子太赫兹发射器中自旋产生与扩散几何结构对太赫兹发射幅度的影响，并以双层结构为测试案例验证模型。
2022-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Laser-induced torques in metallic antiferromagnets
研究了反铁磁体（AFM）Mn $_2$ Au中的激光感应力矩。我们发现，即使是线偏振光也可以在Mn $_2$ Au中引起激光诱导扭矩，即，光不必是圆偏振的。激光引起的扭矩在Mn $_2$ Au的大小在光学频率的铁磁体Fe，Co和FePt。我们还计算了太赫兹（THz）频率下的激光诱导扭矩，并将其与太赫兹激光脉冲激发的自旋轨道扭矩（SOTs）进行了比较。我们发现SOTs是占主导地位的太赫兹频率的实验中使用的激光场强度。此外，我们表明，自旋轨道相互作用（SOI）的矩阵元素可以被用来添加SOI只有在Wannier插值，我们称之为Wannier插值的SOI（WISOI）。这种技术使我们能够方便地执行Wannier插值的许多磁化方向从一个单一的一组Wannier函数。
2021-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast THz probing of nonlocal orbital current in transverse multilayer metallic heterostructures
该研究利用飞秒光激发产生的太赫兹发射，探测金属多层异质结构中的非局域轨道电流及轨道—电荷电流转换，并通过温度依赖测量区分轨道与自旋贡献。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Myriad of Terahertz Magnons with All-Optical Magnetoelectric Functionality for Efficient Spin-Wave Computing in Honeycomb Magnet Co4Ta2O9
该研究利用磁太赫兹光谱在蜂窝磁体Co4Ta2O9中发现了0.4至10 meV窄能量范围内的十个磁振子或混合磁振子-声子模式，并揭示了太赫兹磁电效应，为高效自旋波计算中的多通道设计提供了潜在来源。
2024-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Local Icosahedral Short-Range Order on the Magnetization Dynamics of Amorphous Cobalt-Iron Nanodisks
Universidad de Chile（智利大学）
研究揭示了非晶钴铁纳米盘中局部二十面体短程有序对磁化动力学的影响，通过多尺度方法揭示结构异质性与磁响应的关系。
2026-01-13 cond-mat.mtrl-sci cs.CE
Tunnel magnetoresistance and spin-transfer-torque switching in polycrystalline Co2FeAl full-Heusler alloy magnetic tunnel junctions on Si/SiO2 amorphous substrates
研究了在Si/SiO2非晶衬底上制备的多晶B2型Co2 FeAl（CFA）全Heusler合金磁性隧道结（MTJ）。采用MgO缓冲层制备了具有（001）取向、高B2有序度和平整表面的多晶CFA薄膜。在7.5 nm厚的MgO缓冲层上，CFA/MgO/CoFe结构的MTJ的隧道磁电阻（TMR）比高达175%。自旋转移力矩诱导的磁化切换实现在MTJ与2 nm厚的多晶CFA膜作为开关层。使用热活化模型，确定本征临界电流密度（Jc。）为8.2 x 10^6 A/cm ^2，其低于外延CFA-MTJ的值2.9 x 10^7 A/cm ^2 [Appl. Phys. Lett. 100，182403（2012）]。我们发现，吉尔伯特阻尼常数评估使用铁磁共振测量的多晶CFA薄膜为~0.015，几乎是独立的CFA厚度（2~18 nm）。多晶MTJ的低Jc 0主要归因于与外延层中的值（~0.04）相比CFA层的低阻尼。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular standing spin wave and magnetic anisotropic study on amorphous FeTaC films
利用微带铁磁共振（MS-FMR）技术研究了非晶FeTaC（$d$ = 20-200 nm）薄膜的磁各向异性、自旋波（SW）激发和交换刚度常数随厚度的变化.面内磁场的MS-FMR谱显示了均匀旋进模（$n$ = 0）以及第一垂直自旋驻波（PSSW）模（$n$ = 1）的存在，特别是对于$d$ = 50、100和200 nm的膜。利用交换和偶极相互作用的色散关系，成功地模拟了均匀和PSSW模式的共振场（$H_{r}$）的角度（$φ_{H}$）依赖性和共振频率（$f_{r}$）的磁场依赖性.估算了不同FeTaC膜厚下的饱和磁化强度（$4πM_{S}$）、单轴各向异性常数（$K_{u}$）、$g$因子和交换刚度常数（$A_{ex}$）等相关参数。发现随着膜厚度从50 nm增加到200 nm，$A_{ex}$从1.52（4）$\times$ 10 $^{-7}$增加到5.0（5）$\times$ 10 $^{-6}$ erg/cm，这可能是由于表面钉扎效应或显著的不均匀性，特别是在较高厚度的膜中。
2015-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling induced ultra-high harmonic generation from magnetic dynamics
最近数据传输率的提高给信息技术带来了巨大的压力。维持这样的增长率需要开发在覆盖从0.1到10 THz（1 THz = 10 $^{12}$ ~Hz）的频率窗口的所谓太赫兹（THz）间隙中工作的源、检测器和系统。由于载波传输延迟（$\sim$ 1- 10 ps），该间隙表示对常规电子器件的挑战，以及由于热波动（300 K $\sim$ 6 THz），该间隙表示对光子器件的挑战。尽管如此，设计高效的室温THz源将构成从高分辨率成像到极宽带无线通信应用的关键推动因素。虽然固体中的高次谐波产生通常限于少于10个谐波，但宽带THz发射已被证明使用由沉积在贵金属顶部的铁磁体组成的磁性双层中的激光诱导超扩散自旋电流。虽然很有前途，但这种技术的主要缺点是需要光泵浦，因此缺乏可扩展性。在这里，我们证明了极高的谐波发射可以通过利用传统的自旋泵浦，而不需要光激发。我们表明，当自旋轨道耦合强度接近的s-d交换能量，强烈的非线性制度导致共振自旋翻转散射发生导致产生的一千个谐波在现实的反铁磁旋进频率，从而提高两个数量级的自旋和电荷动力学，并允许在300太赫兹以上的频率发射。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge and spin dynamics in spintronic THz emitters from Time-Dependent Density Functional Theory
Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）
本研究利用时间依赖密度泛函理论揭示Co/Pt和Co/W自旋电子THz发射器中超快自旋输运与电荷重分布的微观关联，发现材料特定电子相空间决定电荷与角动量转移差异。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant properties of dipole skyrmions in amorphous Fe/Gd multilayers
采用铁磁共振测量方法研究了Fe/Gd多层膜中偶极skyrmions的动态响应，并与微磁学模拟结果进行了比较。我们详细的厚度和温度依赖的研究所观察到的模式，以及磁场的历史上的共振谱的影响。的模式和磁相位图构建从真实空间成像和散射图案之间的相关性，使我们能够得出结论的共振模式产生的局部拓扑功能，如偶极skyrmions，但不依赖于集体响应的这些手性纹理的一个封闭的包装晶格。使用，微磁建模，我们能够定量地再现我们的实验观察，这表明存在本地化的自旋波模式，依赖于螺旋的偶极skyrmion。我们确定了四个本地化的自旋波激发的skyrmions，无论是在平面内或平面外的r.f.领域的最后，我们表明，偶极skyrmions和非手征泡域表现出定性不同的本地化自旋波模式。
2017-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-orbit torque in a single ferrimagnetic metal layer
反铁磁体和补偿亚铁磁体提供了机会，调查自旋动力学的“太赫兹间隙”，因为它们的共振模式位于0.3太赫兹至3太赫兹范围内。尽管与铁磁体相比，这些材料具有一些固有的优点，但由于难以激发和检测高频自旋动力学，特别是在薄膜中，这些材料尚未被广泛研究。在这里，我们表明，在一个单一的高度自旋极化补偿亚铁磁Mn 2 RuxGa层的自旋轨道扭矩是非常有效的产生自旋轨道场μ_0H_eff，接近0.1 × 10 -10 T m2/A的低电流密度限制-几乎一千倍的奥斯特场，和一个到两个数量级大于重金属/铁磁双层的有效字段。从谐波霍尔效应，考虑到从反常能斯特效应的热贡献的分析，我们表明，反阻尼分量的自旋轨道扭矩是足以维持自振荡。我们的研究表明，自旋电子学有可能为超高速信息传输问题提供节能的基于芯片的解决方案。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
