Ab-initio study of stable 3d, 4d and 5d transition metal based Quaternary Heusler compounds
实现Heusler化合物的稳定结构并研究其不同性质是其在自旋电子学和磁电子器件中潜在应用的重要一步。本文采用平面波赝势方法，在密度泛函理论（DFT）的框架下，研究了25个四元Heusler化合物的电子、磁性和力学性质.开放量子材料数据库（OQMD）用于筛选大量化合物，以缩小可能的合成材料。利用凸包距离和弹性常数来确定化合物的热力学和机械稳定性。对不同结构的仔细研究表明，其中5个化合物为1型结构，而20个化合物为3型结构。对所观察到的行为的可能的解释是通过调用电负性参数和通过研究不同结构中的单个自旋磁矩。这些化合物具有不同的电子和磁性，如半金属性、自旋无隙半导体行为和非磁性半导体性质。
2022-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Autonomous materials search using machine learning and ab initio calculations for L10-FePt-based quaternary alloys
针对材料科学中广阔材料空间探索的挑战，本研究提出结合机器学习与从头算的自主材料搜索方法，成功识别出具有增强磁矩和磁晶各向异性能的四元L10-FeMnPtEr合金，为下一代磁记录介质开发提供新方向。
2024-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Scattering by Atomic Spins and Magnetoresistance in Dilute Magnetic Semiconductors
我们研究了磁性半导体中的电输运，这是由自由载流子散射局域磁矩决定的。我们计算的散射时间和迁移率的多数和少数自旋载流子的热自旋涨落和空间无序的磁性原子的影响考虑。这些是负责磁场的电阻率的依赖性。即，施加外部磁场抑制了热力学自旋波动，从而促进了负磁阻。同时，散射的原子自旋浓度的内置空间波动可能会增加与磁场。后一种效应是由于随磁场的增加，随机局部塞曼分裂的幅度增大。它促进正磁阻。我们讨论了上述效应对非简并半导体磁电阻的作用，其中磁性杂质是电活性的或中性的。
2007-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Properties of the quaternary half-metal-type Heusler alloy Co$_2$Mn$_{1-x}$Fe$_x$Si
本文报道了四元Heusler合金Co $_2$ Mn $_{1-x}$ Fe $_x$ Si和Fe浓度为$x=$的体相性质。所有的样品，这是由电弧熔炼制备，表现出$L2_1$长程序在整个范围内的Fe浓度。本文用X射线衍射、高低温磁谱、M{öcker}bauer谱和差示扫描量热法研究了Co-$_2$-Mn-$_{1-x}$-Fe-$_x$-Si-Heusler合金的结构和磁性。在约8 keV的光子能量下，通过高能光电子发射光谱来探索电子结构。这确保了测量的真实体积灵敏度。Fe掺杂的Heusler合金的磁化强度与半金属铁磁体的Slater Pauling行为所预期的磁矩值一致。的电子和磁性结构的自洽计算的手的实验结果进行了讨论。为了达到与实验良好的一致性，计算表明，现场电子-电子相关必须考虑，即使在低Fe浓度。目前的研究重点是寻找四元化合物，其中半金属行为对外界影响稳定。总的来说，结果表明，最佳的候选人可能是在铁浓度约为50%。
2006-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature intrinsic anomalous Hall effect in disordered half-metallic ferromagnetic quaternary Heusler alloy CoRuFeSi
National Institute of Technology Andhra Pradesh（安得拉邦国立技术学院）；Indian Institute of Technology Hyderabad（海德拉巴印度理工学院）；Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院低温结构研究所）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Kolkata Centre（UGC-DAE科学研究中心加尔各答中心）
研究发现四元Heusler合金CoRuFeSi在室温下具有显著的内在异常霍尔效应，其源于Berry曲率机制，为自旋电子器件提供了新机遇。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic spin-transport properties of magnetic tunnel junctions with MnCr-based ferrimagnetic quaternary Heusler alloys
研究了CoCrMnZ四元Heusler合金作为MgO基磁性隧道结电极的适用性，证实其具备机械稳定性、高自旋极化与1000%量级的TMR比，且高居里温度使TMR比温度依赖性更弱。
2023-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Electromodulation of the Magnetoresistance in Diluted Magnetic Semiconductors Based Heterostructures
研究了由两层稀磁半导体和一层半导体层构成的异质结构的性质。我们发现，有一个RKKY型交换耦合之间的磁性层之间的铁磁和反铁磁振荡的不同参数的函数的问题。这些相的不同输运性质使得这种异质结构呈现出强的磁阻效应。也可以通过电场来改变耦合。我们提出，它是可能的，通过施加一个电场显着改变异质结构的电阻。我们的结果表明，在一个单一的门控样品的磁电阻可以调制与电偏置电压。
2002-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau levels and magnetopolaron effect in dilute GaAs:N
本文研究了掺氮GaAs能谱的磁场依赖性。我们的理论模型是基于唯象的带反交叉模型（BAC），我们扩展，以包括磁场和电子-声子相互作用。由于氮态的高度局域化性质，我们发现其能级与纯GaAs的能级有很大的不同。极化子校正的结果在一个较低的回旋共振能量相比，纯GaAs。磁吸收谱在回旋能量附近出现一系列非对称峰。
2010-05-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin gapless semiconducting behavior in equiatomic quaternary CoFeMnSi Heusler alloy
自旋无带隙半导体（SGS）形成了一类新的磁性半导体，其对于一个自旋子带具有带隙，而对于另一个自旋子带具有零带隙，因此可用于基于可调谐自旋输运的应用。本文报道了CoFeMnSi Heusler合金中自旋无带隙半导体行为的第一个实验证据。第一性原理能带结构计算也证实了这种行为。通过实验验证了理论计算得到的最稳定构型。该合金被发现结晶在立方Heusler结构（LiMgPdSn型）与一定量的无序，并具有3.7玻尔磁子/f. u的饱和磁化强度。居里温度为620 K。发现饱和磁化强度遵循Slater Pauling行为，这是SGS的先决条件之一。在5 ~ 300 K范围内，载流子浓度和电导率几乎与温度无关。在5 K时获得了162 S/cm的反常霍尔系数。点接触Andreev反射数据已经产生了0.64的电流自旋极化值，这被认为是对结构紊乱的鲁棒性。所有这些性质对于自旋电子学的应用，如自旋注入，是非常有前途的，可以弥补半金属铁磁体和半导体之间的对比行为之间的差距。
2014-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the quaternary Fe2-xCoxMnSi alloys by structural, magnetic, resistivity and spin polarization measurements
研究了Co替代对Fe_（2-x）Co_xMnSi合金的结构、磁性和磁输运性质的影响。合金的居里温度和饱和磁化强度随Co的替代量线性增加。当x小于0.2时，Fe_（2-x）Co_xMnSi中存在铁磁（FM）和反铁磁（AFM）之间的竞争磁相互作用，当x大于或等于0.2时，AFM相完全消失。这些合金的Rhodes-Wohlfarth比pc/ps值大于1，这是该系统中存在的重复磁性的特征。穆斯堡尔谱测量研究了某些x值的原子无序和局域磁矩。电阻率测量也证实了铁磁性的稳定性与浓度的钴，也显示了半金属性的迹象。对于x = 0.4，电阻率显示半导体行为，这在自旋无隙半导体方面是有趣的。
2014-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of Misfit Strain in (Ga,Mn)(Bi,As) Epitaxial Layers on their Magnetic and Magneto-Transport Properties
本文研究了失配应变对(Ga,Mn)(Bi,As)外延层磁性和磁输运性质的影响，发现退火可提高空穴浓度和居里温度。
2015-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Electric field manipulation of magnetization in an insulating dilute ferromagnet through piezoelectromagnetic coupling
本研究发现铁磁 Ga$_{1-x}$Mn$_x$N 中电场可逆或不可逆地改变磁化，通过逆压电效应改变单离子各向异性，为远离热平衡的玻璃体系时变微扰理论提供实验支持。
2025-01-24 cond-mat.mtrl-sci
From diluted magnetic semiconductors to self-organized nanocolumns of GeMn in Germanium
虽然在稀磁半导体中实现高居里温度（高于室温）在良好控制的均匀合金的情况下仍然是一个挑战，但以磁性组分的强烈不均匀结合为特征的几个系统似乎是有希望的。将锰结合到锗中显著地改变了生长条件，并且在低温分子束外延的某些条件下，其导致形成组织良好的富Mn材料的纳米柱，其具有与贫Mn锗基质成外延关系的晶体结构。在这些纳米柱中的Mn原子之间的强相互作用证明通过X-射线吸收光谱，引起通过磁力计和X-射线磁性圆二色性观察到的铁磁性字符。最有趣的，强烈的磁输运功能上观察到的整个结构，这强烈地依赖于纳米柱的磁性配置。
2008-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Vanadium-doped Tungsten Disulfide: A Room-Temperature Dilute Magnetic Semiconductor
稀磁半导体，通过取代掺杂的自旋极化过渡金属到半导体系统，使实验调制的自旋动力学的方式，持有新的磁电或磁光器件的巨大希望，特别是二维系统，如过渡金属dichalcogenides，强调相互作用和激活谷自由度。二维磁性的实际应用可能需要室温操作、空气稳定性以及（对于磁性半导体）实现最佳掺杂水平而不发生掺杂剂聚集的能力。在这里，我们描述了室温铁磁秩序在半导体钒掺杂的二硫化钨单层生产的一个可靠的单步薄膜硫化方法在非常宽的范围内的钒浓度，高达12原子%，最小的掺杂剂聚集。这些单层开发的p型运输作为钒掺入的函数，并迅速达到双极性。铁磁性在几个原子百分比的中间钒浓度处达到峰值，并且在更高的浓度下降低，这与由于在更近的钒-钒间距处的轨道杂化而导致的淬灭一致，如由透射电子显微镜、磁力测定法和第一性原理计算所支持的。室温二维稀磁半导体为拓展范德瓦尔斯异质结构的功能范围，使半导体磁性二维异质结构进入实际应用领域提供了一种新的器件。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and magneto-transport characterization of (Ga,Mn)(Bi,As) epitaxial layers
该研究用低温分子束外延制备高质量(Ga,Mn)(Bi,As)外延层，探究Bi掺入与退火对其磁学、磁输运性质的影响，发现Bi引入增强自旋轨道耦合，显著提升平面霍尔效应幅度。
2014-06-19 cond-mat.mtrl-sci
K and Mn co-doped BaCd2As2: a hexagonal structured bulk diluted magnetic semiconductor with large magnetoresistance
在K和Mn共掺杂的BaCd_2As_2系统中发现了一种体相稀磁半导体。与最近报道的四元ThCr_2Si_2结构的II-II-V基（Ba，K）（Zn，Mn）_2As_2不同，Ba_（1-y）KyCd_（2-x）Mn_xAs_2系统具有六方CaAl_2Si_2型结构，Cd_2As_2层形成蜂窝状网络。锰浓度达到其x？0.4.磁化强度测试表明，样品在居里温度高达16 K时发生铁磁转变.六方结构的Ba_（1-y）KyCd_（2-x）Mn_xAs_（2-x）具有小于10 Oe的低矫顽场和约-70%的大磁阻，是一种很有希望的自旋操纵材料。
2013-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spin-Orbit Effects in Diluted Magnetic Semiconductors
我们提出了一个稀磁半导体的理论研究，治疗本地sp-d交换之间的相互作用J的巡回运营商和锰d电子在一个现实的能带结构，超越以前的平均场方法。在（Ga，Mn）As的情况下，我们发现，强交换势紧密结合附近的杂质网站的载流子。自旋轨道耦合被发现有更明显的影响自旋极化在弱耦合，这一功能可以利用磁输运。对于低掺杂区，我们预测自旋-轨道耦合分裂杂质带，可以诱导一个新的绝缘相。
2004-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocaloric Effect of Pure and Diluted Quantum Magnet Yb$_3$Ga$_5$O$_{12}$
Institut Néel, CNRS（内尔研究所，法国国家科学研究中心）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG, PHELIQS（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能和替代能源委员会，研究创新与绿色氢气和同位素研究所，高能物理和化学实验室）
研究纯及稀释Yb$_3$Ga$_5$O$_{12}$的磁卡效应，通过磁化测量发现稀释样品在低磁场下熵变增强，但40%稀释样品效应减弱，表明铁磁关联持续存在，显示该材料在低温磁制冷中的潜力。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A new diluted magnetic semiconductor: The half-metallic ferromagnet CoTi(1-x)FexSb
具有18个价电子的半赫斯勒化合物是半导电的。它将表明，掺杂电子的结果在半金属铁磁体，类似于稀释的半导体的情况。CoTiSb是一种半导体半赫斯勒化合物。通过Fe掺杂预期导致铁磁有序。X射线粉末衍射结果表明，Fe可替代Ti约10%，而其晶体结构仍为C1 b。SQUID测磁结果表明，在5 K时，每个晶胞的磁矩为0.32 mB。
2006-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous evolution of the magnetocaloric effect in dilute triangular Ising antiferromagnets $Tb_{1-x}Y_{x}(HCO_{2})_{3}$
我们研究了固溶体系列$Tb_{1-x}Y_{x}(HCO_{2})_{3}$中抗磁性掺杂的影响，其中母体$Tb(HCO_{2})_{3}$相先前已被证明是受抑和准一维物理的组合，从而产生三角形伊辛反铁磁基态，缺乏长程3D秩序。热容测量显示了三个关键特征：（i）观察到低温肖特基异常，其作为x的函数是恒定的;（ii）转变温度和相关的熵变都对抗磁性掺杂具有惊人的鲁棒性;以及（iii）随着x的增加，在T < 0.4 K时出现额外的贡献。这种不寻常的行为的起源是合理的，在准一维自旋链的碎片的抗磁性$Y^{3+}$掺杂剂。磁热测量显示对x的非线性依赖。质量加权磁热熵在整个系列中从$Tb(HCO_{2})_{3}$中的有希望的值减小;然而，每个磁性$Tb^{3+}$离子的磁热熵首先减小，然后随着x的增加而增加。我们的研究结果建立了$Tb_{1-x}Y_{x}(HCO_{2})_{3}$作为一个模型系统，在其中探索在低维磁体稀释的功能性后果。
2022-11-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantification of electronic and magnetoelastic mechanisms of first-order magnetic phase transitions from first principles: application to caloric effects in La(Fe$_x$Si$_{1-x}$)$_{13}$
本研究基于第一性原理与无序局域矩图像，量化了La(Fe$_x$Si$_{1-x}$)$_{13}$在有限温度下的电子与磁弹性效应，证明磁弹性耦合是驱动一级相变并产生巨大电子熵热卡响应的核心机制。
2023-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Observation of strong-coupling effects in a diluted magnetic semiconductor (Ga,Fe)N
本文报道了（Ga，Fe）N中自由激子的巨大塞曼分裂的直接观测结果。磁光和磁化强度数据表明，铁磁符号和有效的p-d交换能量的减少幅度控制Fe^{3+}离子和GAN中的空穴之间的相互作用，N_0 β ^（app）= +0.5 +/- 0.2 eV。这一发现证实了最近的建议，即强的p-d杂化特定的氮化物和氧化物导致显着重整化的价带交换分裂。
2007-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetocaloric effect in magnetoelectric Eu1-xBaxTiO3
我们报告的磁熵变（Δ Sm）在磁电Eu 1-xTiO 3（x = 0.1- 0.9）。在x = 0.1的情况下，当电场变化为1（5）T时，-Δ Sm = 11（40）J/kg·K，是所有Eu基氧化物中最大的。Δ Sm来自场诱导的Eu 2+：4f 7局域化时刻的自旋熵的抑制。而-Δ Sm随x的增加而减小，-Δ Sm = 6.58 J/kg。在高自旋稀释组合物x = 0.9中观察到的K大于许多锰氧化物中的K。我们的研究结果表明，这些磁电体是潜在的候选人，低温磁制冷。
2013-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Lieb-Mattis ferrimagnetism in diluted magnetic semiconductors
我们展示了长程亚铁磁有序的可能性，饱和磁化强度为1玻尔磁子每自旋的顺序为任意低浓度的磁性杂质在半导体中，只要杂质形成一个超结构满足条件的Lieb-Mattis定理。这种超结构的纤锌矿晶格的明确的例子，亚铁磁转变的温度估计从高温膨胀。精确的对角化研究表明，该结构的小片段在低温下表现出增强的磁响应和各向同性超顺磁性。考虑了强磁场中的量子跃迁，并讨论了立方半导体中类似的超结构。
2016-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Domain walls in (Ga,Mn)As diluted magnetic semiconductor
本文报道了面内磁化（Ga，Mn）As稀磁半导体中磁畴壁的实验和理论研究。我们的高分辨率电子全息技术提供了畴壁磁化分布的直接图像。实验解释的基础上微观计算的微磁参数和Landau-Lifshitz-Gilbert模拟。我们发现，在薄膜中的单轴和双轴磁晶各向异性的竞争直接反映在取向依赖的壁宽，范围从约40 nm至120 nm。畴壁为Néel型，从低温下的近$90^{\circ}$畴壁向高温下的大角度[1 $\bar{1}$ 0]畴壁和小角度[110]畴壁演化。
2008-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Colossal low-field negative magnetoresistance in CaAl$_{2}$Si$_{2}$-type diluted magnetic semiconductors (Ba,K)(Cd,Mn)$_{2}$As$_{2}$
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；Collaborative Innovation Center of Quantum Matter（量子物质协同创新中心）
研究了Ba$_{1-x}$K$_x$(Cd$_{1-y}$Mn$_y$)$_2$As$_2$的磁性和磁输运性质，发现其在低磁场下具有巨负磁电阻，且具有高Curie温度和强自旋-电荷耦合特性。
2026-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Magnetoresistance and Hall Effect in the Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs
本文研究了0.015 ≤ x ≤ 0.08的Ga_（1-x）Mn_xAs薄膜的反常霍尔效应的电阻率、温度和磁场特性。观察到反常霍尔电阻与电阻率的二次关系，其大小与稀磁半导体反常霍尔效应的Berry相位理论一致。
2002-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Review of magnetic properties and magnetocaloric effect in the intermetallic compounds of rare earth with low boiling point metal(s)
近二十年来，稀土金属间化合物的磁热效应（MCE）得到了广泛的研究，这不仅是因为稀土金属间化合物在磁制冷方面的潜在应用，也是为了更好地理解材料的基本问题。本文综述了近年来我们在稀土与低沸点金属（Zn、Mg、Cd）二元或三元金属间化合物的磁性和磁膨胀效应方面的研究进展。它们中的一些表现出有前途的MCE性能，这使得它们在低温磁制冷方面也很有吸引力。对这些化合物的磁转变特征、大MCE的来源以及潜在的应用进行了深入的讨论。此外，还对四元稀土镍硼碳化物RENi_2B_2C超导体的磁性能和磁热性能作了简要评述。
2015-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of a possible diluted ferromagnetism above room temperature in cobalt-substituted LaTa(O,N)3-d
自2000年以来，在材料研究中的密集努力开发了在室温以上表现出高温（HT）铁磁性的稀磁半导体，但没有成功。在此，实现了基于钙钛矿型氮氧化物LaTa 1-xCox（O，N）3-d（x = 0.01，0.03，0.05）的可能的第一块体稀释HT-铁磁非金属材料。合成粉末的居里温度超过600 K，样品的磁化强度足够大，可以直接被永磁体吸引。钴簇作为所观察到的HT-铁磁性的可能来源可以排除，因为所有应用的表征方法验证相纯度。应用常规和元素特定的磁力意味着铁磁中间自旋（IS）的Co 3+，这是包括在铁磁基质。这表明现有的晶体结构，观察到的阴离子空位，和引入的钴离子之间的复杂的磁相互作用。这些结果为进一步稀释HT铁磁半导体的实验研究和设计奠定了基础。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Two photon absorption with Ni doping in the dilute magnetic Semiconductor ZnO Crystalline Nanorods
在这封信中，我们研究了高品质的镍掺杂氧化锌纳米棒的三阶光学非线性结晶纤锌矿晶格，通过湿化学方法制备。在我们的实验中，我们发现，双光子吸收系数β增加多达14倍，即7.6 err 0.4至112 err 6 cm/GW，当Ni掺杂从0增加到10%。在带隙缩放和Ni掺杂方面的β的大幅增强进行了讨论。此外，我们还发现，通过紫外-可见光谱和光致发光光谱测量的光学带隙，连续红移随着Ni掺杂浓度的增加。我们设想，强非线性光学性质与它们的稀磁效应一起，它们形成在磁光和集成光学芯片的潜在应用的重要类别的材料。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Effect of dilute magnetism in a topological insulator
三维拓扑绝缘体作为量子物质的一种特殊状态，在凝聚态物理中引起了人们极大的兴趣。三维TI的表面由无质量的狄拉克锥组成，其特征在于Z2拓扑不变量。在TI表面引入磁性是实现量子反常霍尔效应（QAHE）等新的磁电现象的必要条件。在这里，通过使用组合的第一性原理计算，磁输运，角分辨光电子能谱（ARPES），和时间分辨ARPES（tr-ARPES），我们研究了钆（Gd）掺杂的Sb 2 Te 3的电子性质。研究表明，Gd掺杂的Sb_2 Te_3是一种自旋轨道诱导的体带隙材料，其表面具有单一的拓扑表面态。我们进一步证明，通过Gd掺杂将稀释的4f-电子磁性引入到Sb 2 Te 3拓扑绝缘体系统中，在该系统中产生表面磁性。我们的研究结果为研究掺杂拓扑材料中稀磁与拓扑结构之间的相互作用提供了一个新的平台。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical characterization of MnxGe1-x alloys obtained by ion implantation
在可见光/近红外范围内的各种波长的磁光克尔效应磁滞回线已被用来表征通过在Ge矩阵中注入Mn离子在固定的能量获得的合金的磁性。磁滞回线的细节揭示了多个磁贡献的存在。它们可能归因于磁性原子的不均匀分布，特别是归因于Ge基质中的稀释Mn和嵌入其中的金属富Mn纳米颗粒的已知共存[Phys.Rev.B73，195207（2006）]。
2006-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductor Heterojunction Systems
稀磁半导体（DMS），其中磁性元素取代了半导体晶格中的一小部分主体元素，当掺杂时可以变成铁磁性。在这篇文章中，我们讨论了半导体异质结系统中DMS铁磁性的物理性质。我们专注于机制，导致磁和磁阻特性依赖于掺杂分布，缺陷分布，栅极电压，和其他系统参数，原则上可以被设计，以产生所需的结果。
2002-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon-doped ZnO: A New Class of Room Temperature Dilute Magnetic Semiconductor
我们报道了碳掺杂ZnO的磁性。我们基于密度泛函理论的第一性原理计算预测，碳取代ZnO中的氧导致每个碳的磁矩为1.78 $μ_B$。理论预测得到了实验证实。用脉冲激光沉积法制备的不同碳浓度的掺碳ZnO薄膜具有铁磁性，居里温度高于400 K，基于薄膜中碳化物含量（$1.5 - 3.0 μ_B$/碳）测量的磁矩与理论预测一致。磁性是由于Zn离子和掺杂的C原子之间的成键耦合。磁电阻和反常霍尔效应的研究表明，掺杂薄膜是具有本征铁磁性的$n$型半导体。碳掺杂ZnO是一种很有前途的室温稀磁半导体，我们的工作为非金属掺杂制备稀磁半导体提供了可能。
2006-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in (In,Mn)As Diluted Magnetic Semiconductor Thin Films Grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy
采用金属有机物气相外延（MOVPE）生长了In 1-xMn xAs稀磁半导体（DMS）薄膜。使用三羰基（甲基）锰作为Mn源。在生长温度Tg>475 ℃时，获得了Mn含量高达x=0.14的名义单相外延膜。对于较低的生长温度和较高的Mn浓度，纳米尺度的MnAs沉淀物中检测到的In 1-xMnxAs矩阵。利用超导量子干涉仪（SQUID）磁强计研究了薄膜的磁性。在x=0.1的样品中观察到室温铁磁有序。磁化强度测量表明居里温度为333 K，室温饱和磁化强度为49 emu/cm ^3。剩余磁化强度和矫顽场都很小，分别为10 emu/cm ^3和400 Oe。根据最近提出的几个磁性原子的小团簇形成理论，讨论了这种高温铁磁性的机制。
2002-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Tuning thermo-magnetic properties of dilute-ferromagnet multilayers using RKKY interaction
我们证明了一个20倍的增强RKKY层间交换的强度在稀铁磁体/正常金属多层膜中，通过在界面处将Fe 3 O 4 Fe层。此外，界面磁极化的增加深刻地影响了有限尺寸效应，使多层的居里转变变尖锐，同时允许通过层内磁稀释单独调整其居里温度。这些结果对磁热微制冷和热助自旋电子学等领域的功能材料的设计具有一定的指导意义。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Optical Effects Enhancement in DMS Layers Utilizing 1-D Photonic Crystal
我们提出了一个理论设计的结构相结合的稀磁半导体（DMS）层与一维光子晶体，并表明，它允许一个相当大的（几倍）增强磁光克尔效应（MOKE）的幅度。我们基于我们的计算上的传递矩阵法假设现实的，最佳的样品生长，参数。我们调查的（Ga，Mn）N或（Cd，Mn）Te DMS层的顶部上沉积的分别GAN或CdTe为基础的分布式布拉格反射器的代表性情况下，并强调所提出的设计的适用性：III-V纤锌矿和II-VI族锌-锗DMS。
2013-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Interplay between carrier localization and magnetism in diluted magnetic and ferromagnetic semiconductors
局域自旋的存在对杂质半导体的量子局域化有很大的影响。与此同时，载流子介导的局部自旋之间的相互作用被载流子的局部化修改甚至停止。II-VI和III-V稀磁半导体的这些影响的相互作用进行了讨论。利用这种见解来解释复杂的电阻温度，磁场，和浓度的价带空穴（Ga，Mn）As的依赖关系。特别地，高场负磁电阻是由轨道弱局域效应引起的。居里温度附近的电阻最大值和相关的负磁阻被分配到破坏性的影响，预制的铁磁气泡的“反本地化”的影响驱动的无序修改的载流子-载流子相互作用。这些相互作用也解释了低温下电阻的增加。此外，电导自旋分裂和散射的自旋无序的敏感性可以解释电阻异常的矫顽场，外部和分子场的相对方向的变化。
2007-12-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic transition metal implanted ZnO: a diluted magnetic semiconductor?
最近的理论工作预测，一些半导体（如ZnO）掺杂磁性离子是稀磁半导体（DMS）。在DMS中，磁性离子取代了主体半导体的阳离子位置，并通过自由载流子耦合，从而产生铁磁性。由于磁性离子在半导体基质中的固溶度限制，产生DMS材料的主要障碍之一是形成第二相。在我们的研究中，过渡金属离子注入到ZnO单晶的峰值浓度为0.5-10原子%。我们建立了结构和磁性之间的相关性。通过同步辐射X射线衍射（XRD），观察到第二相（Fe、Ni、Co和铁氧体纳米晶体），并已被确定为铁磁性的来源。由于它们相对于主体晶体的不同结晶取向，这些纳米晶体在某些情况下非常难以通过简单的Bragg-Brentano扫描检测到。这导致了使用XRD来排除DMS材料中的次级相形成的缺陷。作为比较，稀释在ZnO膜中的Co的溶解度范围在10和40原子%之间使用不同的生长条件脉冲激光沉积。这种稀释的Co掺杂的ZnO薄膜显示出顺磁性行为。然而，只有Co掺杂的ZnO薄膜的磁电阻揭示了可能的s-d交换相互作用相比，Co注入ZnO单晶。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin-Flip Current Switching in Layered Diluted Magnetic Semiconductors for Ultralow-Power Spintronics
本文在V掺杂WSe2层状稀磁半导体中实现室温电驱动自旋翻转开关，临界电流密度低至10^-1 A cm^-2且功耗达皮瓦级，为超低功耗自旋电子器件提供新平台。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetooptical properties of (Ga,Fe)N layers
报道了在顺磁性（Ga，Fe）N层中嵌入不同浓度富Fe纳米晶的（Ga，Mn）N层的磁光性质。以前的研究表明，这种样品的磁化组成的顺磁贡献，由于替代稀释的铁离子以及铁磁和反铁磁成分来源于富铁纳米晶体，其相对丰度可以控制的生长条件。纳米晶体被发现扩大和减少激子功能的大小。然而，铁磁的贡献，清楚地看到在SQUID磁强计，是没有透露的磁性圆二色性（MCD）。MCD和SQUID测量确定的磁响应的差异的可能原因进行了讨论。
2013-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Optical bandedge of diluted magnetic semiconductors: difference between II-VI and III-V-based DMSs
本文应用动力学相干势近似，对稀磁半导体中的光学带边行为进行了理论研究。对于$A^{\rm II}_{1-x}$ Mn $_{x}B^{\rm VI}$型DMS，本研究揭示了交换分裂$\mitΔE_{ex} $和平均磁化强度$|x < S_z >|$之间的线性关系广泛适用于不同的$x$值。然而，比值$\mitΔE_{ex}/x < S_z>$不仅取决于交换强度，还取决于带偏移。此外，本研究还揭示了Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As的低稀释度下，光学带边不在杂质带边，而在主带底附近。虽然反铁磁交换作用实际上在Mn位起作用，但光学带边的行为就好像交换作用是铁磁的。我们认为，Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As的磁反射测量中所报道的光学带边的明显铁磁行为是由于载流子态在杂质带和主带之间的自旋相关位移以及磁化强度的变化引起的.
2003-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Saturation Process in the Magnonic Anti-dot Structures Based on (Ga,Mn)As: A Magnetometric Study
稀磁半导体在电子器件中的应用依赖于对其磁各向异性的理解和控制。本文探索了在DMS外延层中实现磁各向异性工程化的途径之一，即将其形成磁振子结构。为此目的，采用规范铁磁DMS，即（Ga，Mn）As。用聚焦离子束装置制备了不同厚度的（Ga，Mn）As反点系统，并用显微镜和磁测量法进行了研究。沿着（Ga，Mn）As的两个非等效面内晶体学方向[1 - 10]和[1-10]收集的磁强计数据显示了结构化对高场磁化过程的影响，而在反点样品中没有观察到磁滞回线宽度的显著变化。
2016-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Dilute ferromagnetic semiconductors: Physics and spintronic structures
本文综述了具有随机分布的Mn离子的半导体薄膜和量子结构的实验和理论研究结果，这些Mn离子表现出与集体铁磁自旋有序相关的自旋电子学功能。描述了p型含Mn的III-V族、II-VI族、V_2-VI_3族、IV-VI族、I-II-V族和元素族IV族半导体的性质，特别注意研究最彻底的系统（Ga，Mn）As，该系统在Mn自旋的净浓度低于10%时支持高达190 K的空穴介导的铁磁有序。多层结构显示出有效的自旋注入和自旋相关的磁输运特性，以及使磁化操纵的应变，光，电场，和自旋电流的金属自旋电子学的影响。描述了拓扑平凡和非平凡系统中磁性和电子性质之间具有挑战性的相互作用，强调了无序和相关性在载流子局域化边界处的纠缠作用。最后，稀磁绝缘体的情况下被认为是，如（Ga，Mn）N，其中低温自旋有序驱动的短程超交换，是铁磁性的磁性杂质的某些电荷状态。
2014-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Bismuth doping induced enhancement of the spin-orbit coupling strength in the prototype dilute ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As: a review
本文综述Bi掺杂(Ga,Mn)As稀磁半导体的结构与磁性研究，证明少量重Bi原子取代As可增强价带自旋-轨道耦合，并显著提升磁电阻、霍尔效应及自旋-轨道力矩。
2024-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Robustness of ferromagnetism in (In,Fe)Sb diluted magnetic semiconductor to variation of charge carrier concentration and Fermi level position
研究了He ~+离子辐照对稀磁半导体（DMS）（In，Fe）Sb、两相（In，Fe）Sb复合材料和名义上未掺杂的InSb半导体外延层输运和磁性的影响。在所有的层中，都发现了从初始n型到p型的导电类型转换，这种转换发生的离子注量依赖于InSb基体中Fe的浓度。铁磁性夹杂物对（In，Fe）Sb两相层的磁输运性质有很大的影响。研究了电活性辐射缺陷的数量对单相In 0.75 Fe 0.25 Sb DMS磁性能的影响，同时发现In 0.75 Fe 0.25 Sb DMS的磁性能对载流子浓度和费米能级位置的显著变化具有很强的抵抗力。结果证实了（In，Fe）Sb的铁磁性与载流子浓度之间存在弱的相关性。
2019-02-20 cond-mat.mtrl-sci
(Ga,Mn)As based superlattices and the search for antiferromagnetic interlayer coupling
在稀磁半导体超晶格中的反铁磁层间耦合可以导致实现类似于在金属多层结构中看到的巨磁阻效应的大磁阻效应。本文利用载流子感生铁磁性的平均场论，探讨了（Ga，Mn）As基超晶格系统的多维参数空间。基于这些调查，我们研究的可行性，创造一个超晶格，表现出反铁磁耦合，并提出潜在的可行的食谱。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Two magnetic regimes in doped ZnO corresponding to a dilute magnetic semiconductor and a dilute magnetic insulator
薄膜的ZnO掺杂磁性离子，Mn和Co，在某些情况下，与Al已制成具有非常宽的范围内的载流子密度。在绝缘和金属薄膜中均观察到铁磁行为，但当载流子密度为中间值时则没有。绝缘膜在低温下表现出可变的范围跳跃，并且由于局部自旋与静态局部态的相互作用而在室温下是铁磁性的。当处于局域态的载流子变得移动时，磁性被淬灭。在金属（简并半导体）的范围内，强大的铁磁性与非常强的磁光信号和室温异常霍尔数据一起重新出现。这证明了导带的极化，并表明当ZnO掺杂到金属区时，它表现为真正的磁性半导体。
2007-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermodynamically Induced Transport Anomaly in Dilute Metals ZrTe$_5$ and HfTe$_5$
过渡金属五碲化物ZrTe $_5$和HfTe $_5$中的一个40年的难题是纵向电阻率的温度依赖性中的反常峰，其伴随着霍尔和塞贝克系数的符号反转。我们对这些现象给出了一个合理的解释，没有假设任何相变或强相互作用效应。我们表明，由于这些材料中固有的热力学和导电电子的稀释性，化学势表现出对温度和磁场的强烈依赖性。有了这个，我们计算电阻率，霍尔和塞贝克系数在零场，磁阻和霍尔电阻率在有限的磁场，在所有这些中，我们再现了在实验中观察到的主要功能。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Co-doped (La,Sr)TiO3-d: a high-Curie temperature diluted magnetic system with large spin-polarization
我们报道的隧道磁电阻（TMR）的实验表明，存在一个显着的自旋极化的Co掺杂（La，Sr）TiO 3-d（Co-LSTO），铁磁稀磁氧化物系统（DMOS）与高居里温度。这些TMR实验已经在与Co-LSTO和Co电极相关联的磁性隧道结上进行。结合高分辨率透射电子显微镜和俄歇电子能谱的Co-LSTO的广泛的结构分析排除了Co簇在Co-LSTO层中的存在，因此，测得的铁磁性和高自旋极化是该DMOS的固有特性。我们的研究结果表明，DMOS的方法与复杂的氧化物材料在自旋电子学。
2005-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theory of ferromagnetic (III,Mn)V semiconductors
20世纪90年代开始的（III，Mn）V稀磁半导体的研究主要集中在三个方面：i）这些系统中发生的铁磁性的微观起源和基础物理，ii）生长和缺陷的材料科学，iii）具有新功能的自旋电子器件的发展。本文综述了该领域的研究现状，重点介绍了前两个较为成熟的研究方向。从基本的角度来看，（Ga，Mn）As和其他几个（III，Mn）V DMS现在被视为教科书的例子，一类罕见的强大的铁磁体与稀释的磁矩耦合离域载流子。Mn提供了局部矩和巡回孔，这使得系统特别有利于实现这种不寻常的有序状态。生长和生长后处理技术的进步在该领域中发挥了核心作用，通常将稀Mn矩密度的限制以及材料的均匀性和纯度远远超出平衡热力学所允许的范围。在（III，Mn）V化合物中，材料质量和磁性密切相关。在综述中，我们专注于简单的（III，Mn）V外延层的铁磁性和基本结构，磁性，磁输运和磁光特性的起源的理论认识，主要强调（Ga，Mn）As。我们得出的结论是基于广泛的文献，包括互补从头算和有效的哈密顿计算技术的结果，理论和实验之间的比较。
2006-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Hysteretic magnetoresistance and thermal bistability in a magnetic two-dimensional hole system
在n型稀土氧化物和硫属化物、p型锰氧化物、n型和p型稀磁半导体（DMS）以及n型DMS的量子阱中，都观察到了磁性半导体最典型的特征--巨大的负磁电阻和场致绝缘体-金属转变。在这里，我们报告的Mn调制掺杂的InAs量子阱的磁输运的研究，揭示了一个磁场驱动和偏置电压依赖的绝缘体到金属的转变与电阻的突变和滞后的变化超过几个数量级。这些现象与强磁场中的量子化霍尔效应共存。我们发现，一个洞和母锰受体之间的交换耦合产生的磁各向异性势垒，移动的自旋弛豫时间的束缚空穴在压缩应变量子阱的范围为100秒。单个Mn受体的这种双稳态解释了滞后行为，同时开辟了信息存储和处理的前景。在高偏置电压下，另一种由电子过热引起的双稳态10会引起电阻突变。
2011-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Harnessing the Duality of Magnetism and Conductivity: A Review of Oxide based Dilute Magnetic Semiconductors
本文综述了氧化物基稀磁半导体的历史、导电类型分类、室温铁磁性起源机制及其在磁光、透明铁磁体和自旋太阳能电池等自旋电子学器件中的应用前景。
2024-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Boltzmann theory of engineered anisotropic magnetoresistance in (Ga,Mn)As
我们报告的直流输运系数的理论研究（Ga，Mn）As稀磁半导体铁磁体，占准粒子散射电离Mn $^{2+}$受体与本地时刻$S=5/2$和非磁性补偿缺陷。在金属样品中，玻尔兹曼输运理论与黄金法则散射率解释了平行和垂直于电流的磁化电阻之间测量差异的主要趋势。我们预测，各向异性磁电阻的符号和大小可以通过应变工程或通过改变化学成分来改变。
2002-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
