Experimental electronic structure of the electrically switchable antiferromagnet CuMnAs
TetraxMnAs是一种室温反铁磁体，具有电可重定向的Néel矢量和Dirac半金属候选者。本文报道了用角分辨光电子能谱（ARPES）直接测量四元CuMnAs单晶薄膜的电子结构，包括费米面（FS）和能量波矢色散。在对$\approx-390$ meV的化学势位移（空穴掺杂）进行校正后，实验结果与密度泛函理论计算结果在FS、能带轨道特征和费米速度等方面有很好的一致性。此外，在低能电子衍射（LEED）和ARPES中发现了2x1表面重建。这项工作强调了需要控制的化学势在tetraquinCuMnAs，使探索和利用狄拉克费米子与可调的质量，这是预计将在本样品中的化学势以上。
2022-10-07 cond-mat.mtrl-sci
The stability and physical properties of the tetragonal phase of bulk CuMnAs antiferromagnet
实验和从头计算研究了Cu取代对CuMnAs四元相稳定性的影响。合成了不同成分的多晶样品Cu $_{1+x}$ Mn $_{1-x}$ As $(x = 0 - 0.5)$。发现通过用$x$ ~ 0.1或更高的量的Cu取代Mn来稳定CuMnAs的四方相。这一观察结果是支持从头计算的总能量的tetraxite和正交相;随着铜含量的增加，tetraxite相的青睐。小的变化，从而允许选择性地生长这两个阶段之一，具有鲜明和独特的功能，反铁磁自旋电子学。磁化率和差示扫描量热法的测量表明，四元Cu $_{1+x}$ Mn $_{1-x}$ As具有反铁磁行为，对于最高Mn含量的样品，最大Néel温度$T_N$ = 507 K，随着Mn含量的降低而降低。
2018-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Magnetic Anisotropy and Heat Dissipation in Thin Films of Compensated Antiferromagnet CuMnAs by Pump-probe Experiment
我们最近报道了一种方法来确定易轴的位置在10 nm厚的完全补偿反铁磁CuMnAs膜。该薄膜具有单轴磁各向异性，该技术利用磁光泵浦和探测实验[Nature Photonics 11，91（2017）]。在这方面的贡献，我们讨论了这种方法的适用性，为一组更广泛的外延CuMnAs薄膜具有不同的厚度的调查。这项工作表明，平衡磁各向异性只能在样品中，这种各向异性是相当强的研究。然而，在大多数的CuMnAs膜，强泵浦脉冲的影响诱导纳米碎片的磁畴，因此，由泵浦-探测技术测量的磁各向异性基本上不同于在平衡条件下。我们还表明，光泵浦探测实验可以非常有效地用于研究CuMnAs外延层的局部加热和散热。特别是，我们确定了在CuMnAs的电子-声子弛豫时间。我们还观察到，对于局部薄膜加热的聚焦激光的较薄的薄膜被加热更多，但散热速度大大快于在较厚的薄膜的情况下。这说明，光泵浦探测实验是一个有价值的表征工具的热管理优化的CuMnAs存储器设备，并可以以类似的方式应用于在热辅助磁纪录（HAMR）技术开发的最新一代的硬盘驱动器磁盘。
2020-05-25 cond-mat.mtrl-sci
High-resolution diffraction reveals magnetoelastic coupling and coherent phase separation in tetragonal CuMnAs
TetraxylCuMnAs是第一个反铁磁体，据报道，Néel矢量的重新取向是通过逆自旋电流效应发生的。在形成纯相的四相CuMnAs中的一个复杂因素是形成具有几乎相同化学计量的正交相。据报道，在传统的固态合成反应中，纯相四元CuMnAs需要过量的Cu来维持单相。在这里，我们表明，衍射图案的信号普遍的不均匀性和相分离的细微差异，即使在富铜的Cu $_{1.18}$ Mn $_{0.82}$ As。从量热法和磁强计测量，我们确定了两个转变对应的内尔温度（T $_N$）和反铁磁弱铁磁过渡在Cu $_{1.18}$ Mn $_{0.82}$ As和CuMn $_{0.964}$ As $_{1.036}$。这些转变具有清晰的晶体学特征，在原位加热和冷却时在晶格参数中可直接观察到。的不溶性和相分离可能会出现从spinoidal分解，发生在高温下，和近室温的铁磁转变的存在下，值得进一步调查其对电气开关行为的影响。
2022-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin flop and crystalline anisotropic magnetoresistance in CuMnAs
最近的研究工作表明，由于两种物理机制：Neel阶自旋轨道矩和各向异性磁电阻，一些反铁磁材料中的磁序可以被电学操纵和检测。虽然这些观察开辟了机会，使用反铁磁体的磁存储设备，需要不同的物理表征方法，以更好地理解这些机制。在这里，我们报告了磁场诱导的反铁磁Neel矢量在外延四重态CuMnAs薄膜的旋转。利用软x射线磁性线性二向色谱，x射线光电子显微镜，积分磁测量和磁输运方法，我们证明自旋翻转和连续自旋重取向的反铁磁薄膜单轴和双轴磁各向异性，分别。通过对材料的磁化强度和磁电阻随磁场变化的测量，得到了材料的各向异性磁电阻系数、磁晶各向异性、自旋翻转场和交换场等关键参数。
2021-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Massive fermions with low mobility in antiferromagnet orthorhombic CuMnAs single crystals
本文报道了正交晶系o-CuMnAs单晶的物理性质，预测其为具有磁性基态和反转对称破缺的拓扑Dirac半金属。o-CuMnAs在TN ~ 312 K处表现出反铁磁转变。磁性的进一步表征表明，原子力显微镜的顺序可能与自旋取向在bc平面倾斜。小的各向同性MR和线性场依赖的霍尔电阻率与正斜率表明，具有高密度和低迁移率的单空穴型载流子主导的o-CuMnAs的输运性质。低温热容量的计算结果表明，该结构的载流子有效质量远大于典型拓扑半金属的有效质量。这些结果表明，o-CuMnAs中的载流子表现出显着不同的狄拉克费米子的理论预测的功能。
2017-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hysteretic effects and magnetotransport of electrically switched CuMnAs
反铁磁自旋电子学允许我们探索在磁化消失的磁性晶体中存储和处理信息。在这篇手稿中，我们调查的磁电阻效应在反铁磁CuMnAs切换到高阻态时，使用电脉冲。通过采用高达14 T的磁场扫描和高达$\sim$ 60 T的磁场脉冲，我们揭示了滞后现象和磁阻的变化，以及在CuMnAs的开关信号的弹性高磁场。切换状态的这些属性进行了讨论的背景下，最近的研究在CuMnAs的反铁磁织构。
2021-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Probing the Manipulation of Antiferromagnetic Order in CuMnAs Films Using Neutron Diffraction
本文描述了利用中子衍射测量反铁磁CuMnAs薄膜的单轴磁各向异性和Néel矢量的自旋翻转。在磁场作用下，薄膜的（100）磁峰被抑制，表明薄膜在20 nm时发生自旋翻转转变。中子衍射和电子输运测量的自旋翻转旋转在同一层之间发现良好的协议，具有类似的形状和滞后所获得的曲线，而中子测量提供了一个定量的确定整个反铁磁层的自旋翻转的程度。
2022-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic nonlinear Hall effect in antiferromagnetic tetragonal CuMnAs
Néel矢量的取向检测是反铁磁自旋电子学的一个主要研究课题。在这里，我们认识到的内在非线性霍尔效应，这是独立的弛豫时间，作为一个突出的贡献的时间反演奇数二阶电导率，并可以用来检测翻转的Néel矢量。与此相反，贝里曲率偶极诱导的非线性霍尔效应依赖于弛豫时间的线性和时间反演均匀。研究了反铁磁金属四元CuMnAs的本征非线性霍尔效应，发现其非线性霍尔电导率可达mA/V $^2$量级.这种非线性霍尔电导率对化学势的依赖性可以用倾斜的大质量狄拉克模型定性地解释。此外，我们证明了它的强烈的温度依赖性，并简要讨论了它的竞争与二阶德鲁德电导率。最后，对磁点群进行了全面的综述，为寻找更多具有本征非线性霍尔效应的反铁磁材料提供了指导。
2021-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular beam epitaxy of CuMnAs
我们提出了一个详细的研究，反铁磁CuMnAs的四晶型的生长的分子束外延技术。我们探索的参数空间的生长条件和它们对材料的微观结构和输运性质的影响。我们确定其典型的结构缺陷，并比较外延生长在GaP，GaAs和Si衬底上的CuMnAs层的性能。最后，我们研究了CuMnAs的结晶质量与其电致电阻开关性能之间的相关性。
2019-11-05 cond-mat.mtrl-sci
CuMn-V compounds: a transition from semimetal low-temperature to semiconductor high-temperature antiferromagnets
本文报道了CuMn-V反铁磁体的理论和实验研究。以前的工作显示了低温反铁磁性和半Heusler CuMnSb的半金属电子结构。在本文中，我们提出了在稳定的正交相的CuMnAs和CuMnP的高温反铁磁性的理论预测。CuMnAs的电子结构处于半金属到半导体的过渡阶段，我们预测CuMnP是半导体。我们表明，过渡到一个类似的能带结构引入较轻的V族元素时，是存在于亚稳半赫斯勒和稳定的正交晶体结构。另一方面，正交相对于高Néel温度是至关重要的。我们对化学合成的CuMnAs进行的X射线衍射、磁化强度、输运和中子衍射测量的结果与理论预测一致。
2011-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport properties of bulk tetragonal CuMnAs
测量了反铁磁CuMnAs的体四方相电阻率和磁阻随温度的变化，发现由于结构和磁序的原因，四方相具有各向异性.我们将这些发现与包括化学无序和有限温度现象的模型计算进行比较。有限温度从头计算是基于合金类比模型内实现的相干势近似和结果是在公平的协议与实验数据。关于各向异性磁电阻（AMR），达到一个温和的幅度为0.12%，我们唯象地采用Stoner-Wohlfarth模型来确定我们的样品的温度依赖性的磁各向异性，并得出结论，AMR的场依赖性更类似于反铁磁体比铁磁体，这表明AMR的起源是无关的孤立Mn磁矩。
2020-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Acoustic Waves in antiferromagnetic CuMnAs excited by Surface Acoustic Waves
本文利用GaAs衬底上的表面声波施加动态应变，通过X射线磁线性二色性结合光发射电子显微镜成像，研究了反铁磁CuMnAs中的磁弹效应，观测到微米波长Néel矢量波和高达2.4度的自旋轴旋转，并发现波幅随温度降低而减小。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Defect-driven antiferromagnetic domain walls in CuMnAs films
对反铁磁畴和畴壁的有效操纵为超快、高密度自旋电子器件的研究开辟了新的途径。AF域结构是已知的磁致弹性效应敏感，但晶体缺陷，应变和磁有序的微观相互作用仍然在很大程度上未知。在这里，我们发现，使用光电子显微镜结合扫描X射线衍射成像和微磁模拟，AF域结构在CuMnAs薄膜是占主导地位的纳米级结构的孪晶缺陷。我们证明，microtwin缺陷，它开发的整个厚度的膜和终止在表面上的特征线，确定的位置和方向的180度和90度的畴壁。结果强调了纳米级晶体缺陷在确定AF域和域壁中的关键作用，并提供了优化器件性能的途径。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Seebeck microscopy of domain switching in collinear antiferromagnet CuMnAs
反铁磁体由于其缺乏杂散场、太赫兹自旋动力学和丰富的材料景观，提供了铁磁体无可比拟的自旋电子器件特性。反铁磁畴的显微成像是理解器件工作的物理原理的关键前提之一。然而，使普通的磁力测量技术适用于无偶极场的反铁磁体一直是一个重大挑战。在这里，我们证明了在共线反铁磁体的热电检测方法相结合的磁塞贝克效应与局部热梯度扫描远场或近场技术产生的。在一个20 nm的单轴CuMnAs外延层，我们观察到可逆的180度开关的Néel矢量通过畴壁位移，由电流脉冲的极性控制。我们还图像极性依赖的90度切换的Néel矢量在一个较厚的双轴膜，和域破碎诱导在较高的脉冲幅度。通过我们的实验室技术获得的反铁磁畴地图进行比较，通过建立同步辐射显微镜使用X射线磁性线性二向色性测量。
2020-04-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Antiferromagnetic CuMnAs: Ab initio description of finite temperature magnetism and resistivity
反铁磁体（AFM）中的非共线磁矩导致电输运的复杂行为，甚至导致电阻率因温度升高而降低。正确处理这种现象是需要了解原子力显微镜系统在有限的温度，但这些影响的第一原理描述是复杂的。用从头算技术，我们研究了三种模型的自旋涨落（磁振子）影响AFM CuMnAs中的输运，该模型是数值上可行的，易于实施的其他研究。我们在数值上证明了一个完全相对论共线无序局部矩的方法，我们提出了它的无补偿推广。由磁振子、声子及其组合引起的电阻率饱和或降低（高于约100 Ω）。400 K）的电子结构的变化进行了观察和解释。在相干势近似下，我们的有限温度方法也可以应用到系统中的杂质，这被发现有一个很大的影响，不仅对剩余电阻率，但也对倾斜的磁矩从AFM铁磁（FM）状态。
2020-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
An in-plane hexagonal antiferromagnet in the Cu-Mn-As system, Cu$_{0.82}$Mn$_{1.18}$As
本文报道了在Cu-Mn-As体系中新六方相Cu $_{0.82}$ Mn $_{1.18}$ As的单晶生长和表征。该化合物含有与CuMnAs的四方晶系和斜方晶系多晶型物相同的四方锥MnAs $_5$单元。量热法、磁力计和中子衍射测量揭示了270 K下的反铁磁有序。磁结构由$ab$平面中的自旋三角形排列组成。半方晶系Cu $_{0.82}$ Mn $_{1.18}$ As显示出在5 K至300 K之间仅微弱变化的电阻率，并且比四方晶系CuMnAs高许多倍，这表明是强散射金属。第一性原理计算证实了金属能带结构在费米能级具有小的态密度。中子细化的磁基态接近计算确定的最小能量配置。这种化合物应该作为一个明确的控制时，解开电流驱动的Néel开关的金属反铁磁体的影响，因为它表现出在平面内的自旋，但磁有序不打破沿$a$和$b$方向的简并，不像四氢铜锰砷。
2019-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain engineering in antiferromagnetic CuMnAs and Mn$_2$Au devices
本文通过器件图形化和应变工程调控 CuMnAs 与 Mn2Au 反铁磁薄膜的磁畴结构，结合 X 射线显微实验和理论模型揭示边缘各向异性与磁弹相互作用的共同作用机制，为反铁磁自旋电子器件的可扩展磁序控制奠定基础。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Current-induced fragmentation of antiferromagnetic domains
电和光脉冲允许操纵反铁磁体的序参量和磁阻，为自旋电子器件中的数字和模拟数据存储开辟了新的前景。最近的实验表明，在CuMnAs的单层反铁磁薄膜的巨大的电阻开关信号与模拟开关和神经形态计算相关的弛豫特性。在这里，我们报告同时电脉冲和扫描NV磁测量的反铁磁畴在CuMnAs使用泵探测计划进行。我们观察到纳米尺度的反铁磁畴的碎裂，这是由电流的幅度和电流方向无关。碎片化的反铁磁状态保存了原始磁畴模式的记忆，它向原始磁畴模式弛豫。由于反铁磁磁矩的重新取向，磁畴碎裂与永久开关共存。我们的同时成像和电阻测量显示了反铁磁畴碎片和最大的电阻开关信号在CuMnAs之间的相关性。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic order induces symmetry breaking in the single crystalline orthorhombic CuMnAs semimetal
最近，正交晶系的CuMnAs被认为是一种在费米能级附近存在拓扑费米子的磁性材料。本文报道了正交晶系Cu_（0.95）Mn_（0.98）As和Cu_（0.96）Mn_（0.96）As单晶的磁结构。Cu 0.95 Mn 0.96 As在320 K（k =（0.1，0，0））发生顺磁到无公度反铁磁（IC-AFM）的二阶相变，随后在230 K发生从IC-AFM到C-AFM的二阶相变。在C-AFM状态下，Mn自旋顺序平行于b轴，但与它们的最近邻反平行，易磁化轴沿b轴。这种磁序打破了Ry滑动和S2 z旋转对称性，这两个对称性分析的关键，导致在交叉点的有限带隙和无质量拓扑费米子的消失。然而，在该系统中仍然可以观察到非平凡拓扑结构诱导的自旋极化表面态和签名，这使得正交CuMnAs在反铁磁自旋电子学中具有前景。
2017-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band structure of CuMnAs probed by optical and photoemission spectroscopy
CuMnAs的四方相由于有效的电流诱导自旋轨道力矩而逐渐成为反铁磁自旋电子学的关键材料之一，其存在可以从晶体对称性直接推断。然而，对这种材料中自旋电子现象的理论理解依赖于电子结构（能带结构和相应的波函数）的详细知识，迄今为止，这些知识仅在有限的程度上进行了测试。我们表明，交流介电常数（椭圆偏振法获得）和紫外光电子能谱同意密度泛函计算。结合X射线衍射和旋进电子衍射断层扫描，我们的分析证实了最近的理论主张[Phys.Rev.B 96，094406（2017）]，即铜原子占据了四面体晶胞基面中的晶格位置。
2017-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Electrically induced and detected Néel vector reversal in a collinear antiferromagnet
180 °自旋反转是铁磁存储器工作的基础，其电学检测是反铁磁自旋电子学研究中的突出挑战之一。在反铁磁多层膜中还没有发现类似的铁磁巨效应或隧穿磁电阻效应。反常霍尔效应（AHE）是近年来在非共线反铁磁体中用于自旋反转检测的一种新的方法，但它仅限于在铁磁对称群中结晶的材料。在这里，我们证明了电检测的180度Néel矢量反转CuMnAs，其中包括两个共线的自旋亚晶格，属于反铁磁对称群，没有净磁矩。我们通过测量二阶磁输运系数来检测自旋反转，其存在是允许的，在具有破缺的空间反转对称性的系统中。我们在CuMnAs中观察到的非线性输运效应的现象学与各向异性磁阻（AMR）与由于电流诱导的交错自旋轨道场引起的Néel矢量的瞬时倾斜相结合的微观情景一致。我们使用相同的交错的自旋轨道场，但更高的振幅，反向反铁磁状态之间的电切换是稳定的，并没有表现出衰减超过25小时的探测时间的迹象。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic resonance in $α$-Fe$_2$O$_3$ up to its Néel temperature
赤铁矿（$α$ -Fe $_2$ O $_3$）是一种具有非常低的自旋阻尼和高内尔温度的反铁磁材料。在0.19-0.5 THz的频率范围内，从室温到Néel温度，对赤铁矿块体单晶中的反铁磁共振随温度的变化进行了研究.根据这些数据，Néel温度估计为966 K。
2022-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Writing and Reading antiferromagnetic Mn$_2$Au: Néel spin-orbit torques and large anisotropic magnetoresistance
反铁磁体是磁性有序的材料，其不表现出净磁矩，因此对磁场不敏感。反铁磁自旋电子学的目的是利用这种不敏感性来增强稳定性，同时可以进行高达反铁磁体的自然THz动态速度的主动操纵，从而结合了卓越的存储密度和超快开关。然而，Néel矢量（交错矩）方向的主动操纵和读出具有挑战性。最近的预测已经开辟了一条基于新的自旋轨道力矩的道路，它直接与Néel序参量耦合。这种Néel自旋轨道力矩首先在使用半金属CuMnAs的开创性工作中实验证明。在这里，我们证明Mn $_2$金，一个良好的导体，具有高的有序温度适用于应用程序，可靠和可再现的开关，使用电流脉冲和读出的磁阻测量。的扭矩的对称性与理论预测和一个大的读出大于$\simeq 6$ ~ $\%$的磁阻效应是由从头计算输运计算再现。
2017-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Optical read-out and control of antiferromagnetic Neel vector in altermagnets and beyond
本文通过对称性分析和热力学原理，将反铁磁体分类，提出利用磁光效应读取奈尔矢量并区分磁畴，同时揭示多种光激发自旋机制。
2024-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Emerging edge states on the surface of the epitaxial semimetal CuMnAs thin film
CuMnAs外延薄膜由于其在相对论反铁磁自旋电子学和奇异拓扑物理学方面的潜在应用而引起了人们的关注。本文报道了用扫描隧道显微镜（STM）和密度泛函理论（DFT）研究的四元CuMnAs薄膜的结构和电子性质。STM揭示了一个表面终止的原子，与预期的半金属行为。观察到一个意想不到的锯齿形台阶边缘表面重建与新兴的电子态低于费米能量。DFT计算表明，台阶边缘重建可以归因于作为缺陷，导致在台阶边缘的剩余的As原子的态密度的变化。对CuMnAs薄膜的表面结构和台阶边缘的理解将有助于深入研究其拓扑性质和磁性。
2020-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin and anomalous Hall effects emerging from topological degeneracy in Dirac fermion system CuMnAs
正交相CuMnAs被认为是费米能级附近的反铁磁半金属结线和狄拉克点。利用第一性原理计算，结合磁结构和（自旋）Berry曲率的对称性分析，研究了正交晶系CuMnAs的拓扑能带与输运现象（自旋霍尔效应和反常霍尔效应）之间的关系.研究表明，在基态，CuMnAs中自旋轨道耦合带隙的节线主要产生大的自旋霍尔电导。虽然CuMnAs的基态磁对称性禁止了有限的反常霍尔效应，但外加磁场会产生显著的反常霍尔电导分量，并伴有磁对称性破缺。我们确定，占主导地位的贡献，异常霍尔组件来自进一步提升外部磁场下的带简并与分裂的节线附近的费米能自旋轨道耦合产生的布洛赫态。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Magnetic field control of continuous Néel vector rotation and Néel temperature in a van der Waals antiferromagnet
该研究对二维反铁磁体MnPSe₃的Néel矢量直接成像，揭示面内磁场可连续调控其取向，并在单层中于5 T下将Néel温度提升10%，应变还可使自旋翻转磁场改变一个数量级。
2024-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical 180o switching of Néel vector in spin-splitting antiferromagnet
本研究针对反铁磁存储器Néel矢量电翻转角度受限、不利于高密度集成的问题，提出带非对称能垒的自旋轨道矩翻转机制，在Mn₅Si₃中实现180°电翻转并制备出稳定读写的电控阻态反铁磁器件，推动相关器件实用化。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Imaging of current induced Néel vector switching in antiferromagnetic Mn$_2$Au
利用X射线磁线性二向色性-光电子显微镜（XMLD-PEEM）研究了电流感生Néel自旋轨道矩对外延Mn $_2$ Au薄膜反铁磁畴结构的影响.我们观察到电流感应开关的AFM域基本上对应于样品的形态特征。在样品的不同部分获得了可逆以及不可逆的Néel矢量重定向，并且证明了在10 $μ$ m的视场中高达30%的所有域的切换。我们的直接显微镜观察相比，完全符合各向异性磁阻效应先前归因于电流诱导的Néel矢量开关在Mn $_2$金。
2019-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Uniaxial Néel Vector Control in Perovskite Oxide Thin Films by Anisotropic Strain Engineering
反铁磁薄膜通常表现出多畴状态，并且反铁磁Néel矢量的控制是具有挑战性的，因为反铁磁材料对磁扰动是鲁棒的。通过对典型的反铁磁材料LaFeO 3外延薄膜的各向异性面内应变工程的依赖，证明了单轴Néel矢量控制。正交（011）和（101）取向的DyScO3、GdScO3和NdGaO3衬底用于设计不同的各向异性面内应变状态。各向异性的面内应变稳定了单畴单斜LaFeO 3薄膜的结构。单轴Néel矢量沿着拉应变b轴，与块状LaFeO 3沿着较短的a轴具有Néel矢量相反，并且没有发现磁畴。因此，各向异性应变工程是设计独特功能响应的可行工具，进一步使反铁磁材料能够用于介观器件技术。
2020-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Imaging the Néel Vector in Two-Dimensional Antiferromagnets using Antisymmetric Compton Scattering
Center for Quantum Matter, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院量子物质中心）；Tianjin Key Laboratory of Quantum Optics and Intelligent Photonics, School of Science, Tianjin University of Technology（天津工业大学理学院量子光学与智能光子学天津市重点实验室）
研究利用反对称康普顿散射检测二维反铁磁体中奈尔矢量的切换与旋转。通过探测磁电多极子克服传统技术局限，结合群论分解与计算表明反对称康普顿轮廓对奈尔矢量方向敏感，确立其为范德华材料相关现象的通用探针。
2026-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Identification of Néel vector orientation in antiferromagnetic domains switched by currents in NiO/Pt thin films
理解反铁磁序的电操纵是设计工作在太赫兹频率的反铁磁器件的一个关键方面。重点是共线绝缘反铁磁NiO/Pt薄膜作为一个材料平台，我们确定的结晶取向的域，可以通过电流切换和量化的Néel矢量方向的变化。我们证明了不同的T-域之间的电流脉冲的电开关，发现在这些域的Néel矢量取向是沿$[\pm5\ \pm5\ 19]$，不同的相比，散装$<11\bar{2}>$方向。在沿着$[1\ \pm1\ 0]$方向的电流脉冲$\textbf{j}$之后，Néel矢量$\textbf{n}$切换的最终状态是$\textbf{n}\parallel \textbf{j}$。通过比较所观察到的Néel矢量取向和应变的薄膜，假设这种变化完全来自磁弹性效应，我们量化的磁弹性耦合系数的数量级为$b_{0}+2b_{1}=3*10^7 J\ m^{-3}$。这些信息对于理解反铁磁体中的电流感应开关以及设计和使用自旋电子器件中的有源元件等器件至关重要。
2021-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Nonlinear Hall Detection of the Néel Vector for Two-Dimensional Antiferromagnetic Spintronics
本文提出利用本征非线性霍尔（INH）效应高效检测二维反铁磁体中的Néel矢量，以单层MnX为例展示其信号强度远超传统材料，并通过电门控精确调控，为二维反铁磁自旋电子存储器件提供了新方案。
2023-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Electrical switching of antiferromagnetic Mn$_2$Au and the role of thermal activation
对具有特定对称性的反铁磁体的电操纵提供了创造新颖的反铁磁自旋电子器件的前景。这种装置旨在利用对外部磁场的不敏感性和反铁磁体固有的皮秒时间尺度的超快动力学。电开关反铁磁体的可能性，首先预测Mn2Au，然后在tetraxCuMnAs实验观察。在这里，我们报告的电气开关和检测的Neel顺序在Mn2Au外延膜。考虑到霍尔交叉器件中焦耳热效应的宏观热激活模型解释了开关幅度与电流密度和温度的指数关系，并观察到热激活在Neel顺序的重取向过程中起着关键作用.我们的模型分析表明，电设置尼尔状态是长期稳定的在室温下，铺平了道路，在存储器件的实际应用。
2018-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Néel-order-dependent transverse transport in noncoplanar antiferromagnet $\text{MnTe}_{2}$
Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurement (MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学 光电量子架构与测量教育部重点实验室 物理学院）；International Center for Quantum Materials, Beijing Institute of Technology（北京理工大学 国际量子材料中心）
研究发现非共线反铁磁体$\text{MnTe}_{2}$中存在一种与奈尔序相关的新横向输运效应，该效应可由磁场与几何量的共同贡献解释，为反铁磁自旋电子学发展提供新机遇。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Relativistic Neel-order fields induced by electrical current in antiferromagnets
我们预测，反铁磁体中的横向电流可以诱导非平衡Néel序场，即其符号在自旋子晶格之间交替的场，这可以触发超快的自旋轴重取向。基于微观输运理论的计算，我们确定交错电流诱导的领域类似的带内和内部带间的自旋轨道场先前报道的铁磁体与破坏反转对称晶体。为了说明它们丰富的物理和实用性，我们考虑了两个自旋子晶格形成反转伙伴的块状Mn2Au，以及由Rashba自旋轨道耦合建模的具有破坏结构反转对称性的2D正方形晶格反铁磁体。提出了一种具有电读写功能的AFM存储器件。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque induced electrical switching of antiferromagnetic MnN
反铁磁体的电开关和读出允许在纳米级电子器件中利用反铁磁体材料的独特性质。在这里，我们报告的实验自旋-轨道扭矩诱导的电开关的多晶，金属反铁磁体具有低各向异性和高内尔温度。我们证明了开关在Ta / MnN / Pt三层系统，沉积（反应）磁控溅射。开关振幅，效率和弛豫的依赖关系进行了研究相对于氮化锰膜的厚度，样品温度，和电流密度。我们的研究结果是一致的热激活模型，并在很大程度上类似于以前的测量CuMnAs和Mn $_2$金，表现出类似的开关特性，由于一个内在的自旋轨道扭矩。
2019-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of Néel order switching in antiferromagnetic thin films revealed by magnetotransport and direct imaging
我们探测绝缘反铁磁/重金属系统的电流感应磁开关，通过电自旋霍尔磁阻测量和直接成像，确定发生反转的畴壁（DW）运动。我们观察到开关的三分之一以上的反铁磁畴的电流脉冲的应用。我们的数据揭示了两种不同的磁开关机制一起导致一个有效的开关，即自旋电流引起的有效磁各向异性变化和自旋扭矩的作用DW。
2019-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Orbitally Dominated Rashba-Edelstein Effect in Noncentrosymmetric Antiferromagnets
研究提出广义Rashba-Edelstein效应，在非中心对称反铁磁体CuMnAs和Mn2Au中同时产生自旋与轨道极化，发现轨道效应不依赖自旋-轨道耦合且对磁化动力学至关重要，并证实高频电场驱动磁化切换的可行性。
2019-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Néel temperature in an antiferromagnet: the case of NixCo1-xO microstructures
本文通过调节NixCo1-xO微结构中Ni/Co比例，在Ru(0001)衬底上实现了对反铁磁奈尔温度的调控，并利用多种显微与光谱技术表征了其结构、成分及微米级反铁磁畴。
2023-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Complex magnetism of the two-dimensional antiferromagnetic Ge2F: from a Néel spin-texture to a potential antiferromagnetic skyrmion
基于密度泛函理论结合低能模型，研究了由半氟化锗烯（Ge 2F）掺杂氟原子构成的原子厚度二维混合材料的磁性.氟原子是高度电负性的，其诱导磁性并破坏反转对称性，从而触发有限且强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction）。第一、第二和第三近邻之间的磁交换相互作用具有反铁磁性质，导致磁阻挫。Néel态被认为是最稳定的状态，磁矩位于表面平面。这是由于磁矢量的面外分量引起的，这似乎引起了有效的面内磁各向异性。在施加磁场时，自旋螺旋和反铁磁skyrmions可以稳定。我们推测，这可以通过由磁性基板诱导的磁交换场来实现。为了完成我们的表征，我们计算了自旋波激发和由此产生的光谱，这可以通过电子能量损失光谱，磁拉曼光谱或扫描隧道光谱探测。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Electrical switching of antiferromagnetic CoO | Pt across the Néel temperature
反铁磁自旋电子学中最重要的挑战之一是Néel矢量态的读出。在电开关实验中使用的高达10 $^8$ Acm $^{-2}$的高电流密度导致区分电信号的磁源和热源的困难。为了克服这个问题，我们提出了一个温度依赖性研究的横向电阻变化的开关实验与CoO| Pt器械。我们证明了提取的模式的自旋霍尔磁电阻的电流脉冲密度为$5 \times 10^7$ ACM $^{-2}$，是目前只低于内尔温度，并不遵循预期的热效应的趋势。这是令人信服的证据，证明信号的磁性起源，这是使用纯电子技术观察到的。我们通过在外部磁场中的补充实验证实了这些发现。这种方法可以允许确定用于切换反铁磁体的最佳条件，并且在没有成像技术可以应用于验证电信号的来源时非常有价值。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic antiferromagnetic multimeronic Néel spin-textures in ultrathin films
本研究通过第一性原理模拟预测，生长于Ir(111)或与Pd基薄膜接触的单层Mn中存在本征阻挫Néel反铁磁多磁子子自旋织构，可携带不同拓扑电荷并抗外场。
2023-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Sign-resolved nanoscale readout and control of hidden antiferromagnetic spin order
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；Physikalisch-Technische Bundesanstalt（德国联邦物理技术研究院）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Charles University（查理大学）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）；Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)（德国联邦材料研究与测试研究所）
研究反铁磁存储器中隐藏的自旋序信息读取难题，利用中红外近场驱动带间电偶极跃迁产生光学非线性反常霍尔效应，实现室温下亚100纳米分辨率的奈尔极性读取，结合自旋轨道扭矩写入，展现反铁磁电写入/光电子读出功能。
2026-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Reversing Neel Vector in PT-Antiferromagnets by Nonreciprocal Light Scattering
本文提出非互易光散射机制，利用光子频率和光旋向性调控 PT 反铁磁多层膜中双稳态 Néel 矢量的能量差，并经 k·p 模型与 MnBi2Te4、CrI3 第一性原理计算验证。
2025-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck imaging of spin-torque switching in antiferromagnetic Pt/NiO heterostructures
由于奈耳序的电控制打开了可靠的反铁磁自旋电子器件的大门，理解反铁磁开关的微观机制至关重要。空间分辨的研究是必要的，以区分多个不均匀的开关机制，然而，进展一直受到缺乏桌面技术成像的内尔秩序。我们证明了自旋塞贝克显微镜作为一个敏感的，桌面上的反铁磁顺序薄膜成像方法，并应用这种技术来研究NiO/Pt和Pt/NiO/Pt异质结构的自旋扭矩开关。我们建立了NiO中的界面反铁磁自旋Seebeck效应作为表面Néel顺序的探针，解决了晶体孪晶畴内的反铁磁自旋畴。通过在施加电流诱导的自旋力矩之前和之后成像，我们解决了自旋畴旋转和畴壁运动，同时起作用。我们将自旋Seebeck图像的变化与通过自旋霍尔磁阻的平均Néel取向的电测量相关联，证实了我们的反铁磁顺序图像。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Magnetic Orbital Hall Effect Induced by Spin-Orbit Coupling
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；Yanshan University（燕山大学）；Fudan University（复旦大学）；Lanzhou University（兰州大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
本文提出通过自旋轨道耦合在源反铁磁体中实现二阶非线性磁轨道霍尔效应，解决反铁磁自旋电子学中180度切换读取和垂直磁化铁磁体写入的问题。
2026-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Neel tensor torque at the ferromagnet/antiferromagnet interface
研究提出用 Neel 张量描述多晶反铁磁体，发现其引入的独特自旋力矩可实现零场自旋轨道力矩翻转，为自旋电子学创新提供新途径。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Spin orbit torque switching of antiferromagnet through the Neel reorientation in rare-earth ferrite
我们提出了在小磁体中利用自旋轨道矩（SOT）实现倾斜反铁磁（AFM）自旋的相干开关。正铁氧体的磁性系统具有双轴易磁化各向异性和垂直于易磁化轴的Dzyaloshinskii Moriya相互作用，因此产生弱磁化（m）。SOT中的阻尼分量导致Néel沿着其中一个易轴重新取向，然后对m施加扭矩，导致Néel阶l的倾斜。由于与感应奥斯特场或SOT的类场分量耦合，磁化上的扭矩变得更强，从而增强l.因此，发现l在SOT关断之后经历确定性切换。基于对相干开关的数值和解析分析，异或逻辑门也被发现可以在单个磁性层中实现。此外，我们研究如何磁参数影响的临界再取向角和电流密度在一个简单的铂层结构和倾斜的原子力显微镜。我们的研究结果有望为自旋逻辑和电子器件等超快应用提供另一种自旋开关机制。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic magnonic charge current generation via ultrafast optical excitation
本研究通过超快光激发在反铁磁金属Mn₂Au薄膜中实验观测到磁振子电荷电流产生，验证了奈耳自旋轨道矩的逆过程，室温下可探测到相关太赫兹发射，为反铁磁太赫兹器件发展提供了新支撑。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Competition between terahertz magnetoelectric and Néel spin-orbit torque driven spin dynamics in metallic antiferromagnets
该研究针对金属反铁磁体中磁电效应常被忽略的问题，理论研究了Mn₂Au中太赫兹电场诱导的自旋动力学，发现太赫兹磁力矩与极化时间导数成正比，且需考虑其与奈尔自旋轨道矩的竞争才能解释实验结果，证明金属反铁磁体中太赫兹磁电自旋效应不可忽略。
2025-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Switching of Tristate Antiferromagnetic Néel Order in $α$-Fe$_{2}$O$_{3}$ Epitaxial Films
操纵反铁磁（AF）矩的能力是反铁磁自旋电子学新兴领域的关键要求。双态AF矩的电开关已在金属AF、CuMnAs和Mn $_2$ Au中得到证实。近年来，在Pt/NiO双层膜中发现了电流诱导的锯齿形霍尔电阻，但其机理还存在争议。在这里，我们报告的第一个令人信服的，非衰减，三态Néel顺序在Pt/ $α$ -Fe $_2$ O $_3$双层膜的阶梯状电开关的演示。我们的实验数据和蒙特卡罗模拟揭示了$α$ -Fe $_2$ O $_3$ Néel序在三个稳定态之间转换行为的清晰机制。我们还表明，所观察到的“锯齿”霍尔电阻是由于一个伪影的铂，而不是AF开关，而AF开关的签名是阶梯状的霍尔信号。这种对AF绝缘体（AFI）薄膜中磁矩的电气控制的演示将通过利用大家族的AFI来极大地扩展AF自旋电子学的范围。
2022-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy of the low dimensional antiferromagnet with large Neel temperature SrRu2O6
我们报告的SrRu $_2$ O $_6$具有非常高的N $\acute{\textrm{e}}$ el温度的层状材料的拉曼测量结果。没有额外的声子模式被检测到的温度下的磁转变，从而排除了降低的对称性的磁有序相。当温度接近$T_N$时，一些声子的软化和阻尼的不寻常增加表明在$T\geq300K$出现了连续的相互作用的电子激发。我们还观察到在2050 cm $^{-1}$处的强烈拉曼响应。极化依赖性的分析和与现有的理论数据的比较表明，这个峰可能起源于分子轨道之间的跃迁先前提出的SrRu $_2$ O $_6$的磁性。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
