Tuning magnetism in graphene nanoribbons via strain and adatoms
结合紧束缚和密度泛函理论，研究应变和H吸附原子对锯齿型石墨烯纳米带磁性的调控，发现纵向应变增强边缘磁矩，且缺陷体系在应变下出现整数磁矩平台，对碳基纳米磁性器件具应用价值。
2025-01-18 cond-mat.mes-hall
Interplay of topological phases in magnetic adatom-chains on top of a Rashba superconducting surface
我们研究的拓扑性质和可访问的马约拉纳费米子（MF）相所产生的混合设备组成的磁吸附原子链放置在一个传统的超导体的表面与Rashba自旋轨道耦合（SOC）。通过确定吸附原子链的最佳经典磁基态，我们提取了相应的相图，其中表现出铁磁（FM），反铁磁（AFM）和螺旋级的相互作用。我们确定的参数制度，FM或AFM相位占主导地位的螺旋，并另外成为稳定的热和量子波动。对于拓扑分析，我们专注于FM和AFM的情况下，并采用低能量的有效模型依赖于Shiba束缚态。我们发现，对于这两种磁模式的混合系统的行为作为一个拓扑超导体，可以窝藏一个甚至两个MF每边，由于手征对称性。正如我们所示，这两个磁排序导致定性和定量不同的拓扑特征，反映在MF波函数的空间轮廓。最后，我们提出了如何通过改变吸附原子的间距，SOC强度，或吸附原子的磁矩的考虑，实验访问不同的MF阶段的方向。
2015-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetic adatom induced skyrmion-like spin texture in surface electron waves
当一个外来原子被放置在金属表面时，周围的电子海会屏蔽额外的电荷，导致振荡或涟漪。在表面上，这些电子有时被限制在二维表面态，由于电子的自旋-轨道相互作用和反转不对称环境产生的Rashba效应，其自旋简并被提升。据信，至少对于单个吸附原子，扫描隧道显微镜测量对Rashba分裂不敏感，即将观察到电荷振荡中的特征。依靠散射理论，我们证明，如果磁性，一个单一的吸附原子是足够的可视化的Rashba效应的存在下，在诱导自旋磁化的周围的电子表现出扭曲的自旋纹理描述为叠加的两个skyrmionic波相反的手征。
2012-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological magnetism in diluted artificial adatom lattices
该研究提出一种自下而上的方法，在Nb(110)表面的稀释吸附原子晶格中创建拓扑磁性织构，通过微调吸附原子间距可出现此前无法获得的磁相，为研究拓扑磁性与超导性的相互作用提供了新平台。
2024-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-induced magnetism in graphene: a simple effective model description
在最近的实验中已经在原子尺度上观察到氢吸附原子在石墨烯上诱导的磁矩[Gonzalez-Herrero等人，Science 352，437（2016）]。在这里，我们证明了所有的实验现象可以简单和很好地描述了一个等效的安德森杂质模型，其中碳和氢原子上的电子关联表示为一个有效的原位库仑相互作用的氢吸附原子$U_H$。这种简单的等效模型之所以能很好地工作，是因为库仑相互作用对碳原子和氢原子的主要作用是分裂具有不同自旋的杂质共振态。这种有效的Anderson杂质模型也能很好地再现实验中观察到的氢二聚体在石墨烯上的所有行为。因此，我们认为，这应该是一个通用的模型来描述氢原子吸附在石墨烯上的各种吸附构型，特别是它们的磁性。
2019-11-16 cond-mat.mes-hall
Giant Rashba electrical control of magnetism in band models
实现对足够大小的磁性的电控制具有相当大的技术重要性。为了克服面内形状各向异性，需要垂直磁各向异性（PMA）的电控制。众所周知，在自由电子模型中，Rashba自旋轨道耦合提供了这样的控制。令人惊讶的是，当添加周期性电位时，相同的Rashba PMA增强了两到三个数量级。通常自旋Berry相物理反映了时间相关的磁场。在这里，它示出，在一个时间无关的模型，这样的物理出现，因为Rashba有效的磁场内的单位细胞的纹理。预测的是电可控的带隙结构，在所施加的电场$E$中是线性的，这可以导致真正巨大的线性PMA。也有可能是一种佩尔斯机制，其中磁化从垂直方向倾斜，将这些间隙转移到费米能级。因此，存在低耗散电场驱动的动力学，这是对更耗散的自旋扭矩转移（STT）效应的替代。该理论需要引入一个内在的自旋Berry连接$\vec A_s$，一个有效的矢量势，并且与当前的密度泛函理论（DFT）不兼容。
2022-06-15 cond-mat.mes-hall
Spin-fluctuation and spin-relaxation effects of single adatoms from first principles
单吸附原子为在原子尺度上研究磁性及其相关动力学提供了一个特殊的场所。本文综述了基于含时密度泛函理论的单吸附原子在金属基底上的研究结果。首先，我们分析量子零点自旋涨落（ZPSF）计算的波动耗散定理，并显示它们如何影响磁稳定性，通过修改磁各向异性能量。我们还评估了ZPSF的影响，在小杂交的限制，半绝缘基板的基板特性，连接到最近的实验研究，其中一个单一的吸附原子的磁稳定性是第一次实现。其次，我们进一步考察了单吸附原子的动力学，考虑纵向和横向自旋弛豫过程，其时间尺度进行了分析和相关的基础电子结构的吸附原子和衬底。第三，我们分析了顺磁性吸附原子的自旋涨落模式，吸附原子的斯通纳标准的磁性几乎满足。有趣的是，这种模式可以发展明确的峰值在meV范围内，其主要特征是由两个基本的电子性质，即斯通纳参数和费米能级的态密度。此外，模拟的非弹性扫描隧道光谱曲线表明，这些自旋涨落模式可以触发隧穿电子，开辟了潜在的应用顺磁性吸附原子。最后，概述了悬而未决的问题和未来的方向。
2018-04-30 cond-mat.mes-hall
Probing the Rashba effect via the induced magnetization around a Kondo impurity
当单个磁性吸附原子沉积在金属表面时，它会影响周围电子气的电荷和自旋织构，传导电子对局域磁矩的屏蔽会引起近藤效应。本文研究了磁场中Au（111）表面上钴杂质周围的Rashba自旋轨道耦合对局域磁化态密度（LMDOS）的影响。我们发现，在平面内的LMDOS组件是专门与Rashba自旋轨道相互作用。通过在近藤杂质周围进行自旋极化STM测量，可以在实验上利用这一观察结果来确认表面上存在Rashba效应，例如Au（111）。
2013-04-11 cond-mat.mes-hall
Dilute magnetism in graphene
在吸附原子浓度低至$\sim1\%$时，计算了用磁性吸附原子分布在单个子晶格上或均匀分布在两个子晶格上的石墨烯的相图。在$s$ - $d$相互作用的框架内，我们考虑了由于吸附原子的随机定位和/或在磁矩方向上的热波动引起的无序效应。尽管存在的障碍，磁相被证明是稳定的最低浓度访问这里。这一结果与几个实验观察结果一致，其中吸附原子修饰的石墨烯已被证明具有磁响应。特别地，本理论提供了对Hwang等人[Sci. Rep. 6，21460（2016）]，其中对于用S原子修饰的石墨烯，在$\sim30\,\text{K}$下方发现铁磁相。
2019-01-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Indirect exchange interaction between magnetic adatoms in graphene
本文对石墨烯中磁性吸附原子间的间接交换作用进行了理论研究。在隧穿哈密顿量的框架中描述了吸附原子与石墨烯片之间的耦合。我们考虑到这种耦合的可能性是共振字符，如果一个束缚态的吸附原子有效地相互作用的连续的二维离域状态在石墨烯。在这种情况下，与Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）理论已知的结果相比，由2D载体介导的吸附原子之间的间接交换似乎显著增强。此外，与共振交换情况下的RKKY计算结果不同，位于不同石墨烯子晶格上的吸附原子之间的磁耦合不会相互抵消。因此，对于磁性吸附原子在石墨烯表面上的随机分布，预期非零磁性相互作用。我们还提出了一个控制的想法，通过驱动隧道耦合的共振和共振的栅极电压。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall
Dual origin of defect magnetism in graphene and its reversible switching by molecular doping
通过使用电场来控制磁性的可能性是自旋电子学应用中最期望的特性之一。找到合适的材料仍然是一个难以捉摸的目标，到目前为止只找到了几个候选者。石墨烯是其中之一，并且由于其弱的自旋-轨道相互作用、通过电场效应控制电子性质的能力以及引入顺磁中心（例如空位和吸附原子）的可能性而提供了希望。在这里，我们表明，吸附原子的磁性在石墨烯是巡回的，可以通过掺杂控制，使磁矩可以打开和关闭。讨论较多的空位磁性被发现有一个双重的起源，有两个近似相等的贡献：一个来自相同的巡回磁性和其他由于断裂的债券。我们的工作表明，石墨烯的磁响应可以由场效应控制，类似于其输运和光学性质，并且自旋扩散长度可以在一定的载流子密度以上显著增强。
2013-05-10 cond-mat.mes-hall
Observation of Rashba Magnetism in Ultrathin Ferromagnet-Heavy Metal Bilayers
本文研究了超薄铁磁体-重金属双层膜在Curie温度附近的反常温度与电偏压依赖行为，揭示其源于界面自旋-轨道相互作用导致的Rashba磁性新状态，为开发高效自旋轨道电子学器件提供了新途径。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen adsorption-induced nanomagnetism at the Si(111)-(7$\times$7) surface
非磁性半导体表面磁性的产生对于自旋电子学器件的实现具有重要意义。特别是，量子纳米结构内电子自旋的耦合可以用于纳米磁性应用。本文基于第一性原理密度泛函理论计算，证明了H原子在Si（111）-（7 $\times$ 7）表面的吸附诱导了周围Si悬挂键的自旋极化及其自旋有序化.结果表明，氢吸附在一个休息原子网站表现出Jahn-Teller的扭曲，伴随着电荷转移从休息原子到最近的相邻吸附原子。这种电荷转移增加了费米能级上这三个吸附原子的局部态密度，从而诱导了Stoner型不稳定性，在吸附的H原子周围产生了亚铁磁吸附原子DBs。同时，H原子在吸附原子上的吸附并不引起自旋极化，但随着吸附H原子的增加，通过电荷从静止原子向吸附原子的转移，静止原子DBs出现亚铁磁有序.我们的研究结果提供了一个微观机制的H-诱导自旋有序的Si DBs在原子尺度上，这铺平了一条新的途径，在代表性的半导体表面的纳米磁性的设计。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
Evidence for spin-flip scattering and local moments in dilute fluorinated graphene
通过在石墨烯中引入吸附原子是否可以形成局部磁矩的问题引起了人们的强烈研究兴趣，因为它打开了石墨烯磁性基础研究的窗口，以及其潜在的自旋电子学应用。为了研究这个问题，我们测量，通过利用完善的弱局域化物理，在稀氟化石墨烯的相位相干长度L_phi。L_phi在~ 10 K以下出现了一个不寻常的饱和现象，这不能用非磁源来解释。相应的断相速率随载流子浓度的降低而增大，随氟浓度的增加而增大。这些结果为自旋翻转散射提供了强有力的证据，并指出氟化石墨烯中存在吸附原子诱导的局域磁矩。我们的研究结果将刺激进一步的研究磁性和自旋电子学应用在adatom工程石墨烯。
2012-04-09 cond-mat.mes-hall
Spin Orbit Coupling in Graphene Induced by Heavy Adatoms with Electrons in the Outer-Shell $p$ Orbitals
石墨烯中提出的许多奇异性质依赖于增加自旋轨道耦合（SOC）的可能性。结合解析和数值紧束缚计算，我们研究了活性电子位于$p$轨道的重吸附原子诱导的SOC。根据吸附原子在石墨烯上的位置，出现不同类型的SOC。吸附原子处于空心位置时产生自旋守恒的本征SOC，而随机分布时产生自旋翻转的Rashba SOC，SOC与吸附原子浓度成线性关系，表明不同吸附原子之间不存在干涉效应.通过计算霍尔电导率，我们证明了吸附原子产生的拓扑量子霍尔相对非均匀自旋轨道耦合的稳定性。对于Pb吸附原子的情况下，我们发现，0.1吸附原子的浓度，每个碳原子产生的SOC的数量级为$\sim$ 40 $meV$。
2015-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba Spin-Orbit Anisotropy and the Electric Field Control of Magnetism
利用电场而不是电流来控制超薄铁磁层的磁性，如果足够大，将导致许多技术上重要的应用。到目前为止，虽然通常假设磁各向异性的变化，导致这种控制，从磁性层的表面电荷掺杂引起的，一些关键的实验不能理解在这样的情况下。大量研究的事实是，对于非磁性金属或半导体，大的表面电场引起Rashba自旋轨道耦合，这导致传导电子的自旋分裂。对于磁体，这种分裂被交换场修改，从而通过Dzyaloshinskiii-Moriya机制产生大的磁各向异性能量。这种不同的，但传统的，路径的电致各向异性能量可以解释电场，厚度和材料的依赖性在许多实验中报告。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning paramagnetic spin-excitations of single adatoms
大约50年前，Doniach [Proc. Phys. Soc. 91，86（1967）]预测在近铁磁材料中存在顺磁子，最近在大块Pd中测量[Phys. Rev. Lett. 105，027207（2010）]。在这里，我们预测类似的效果，单吸附原子，即顺磁自旋激发（PSE）。基于含时的密度泛函理论，我们证明了这些过阻尼激发获得一个明确的峰值结构时，吸附原子的Stoner磁性标准接近临界点的能量范围内。此外，我们的计算揭示了一个微妙的可调谐性和增强PSE外部磁场，远远超过散装顺磁子的响应，甚至具有原子版本的量子相变。我们进一步展示了如何PSE可以被检测到作为移动步骤中的$\mathrm{d}I/dV$信号的国家的最先进的非弹性扫描隧道光谱，打开一个潜在的路线实验访问的基本电子特性的非磁性吸附原子，如斯通纳参数。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall
Noncollinear spin density of an adatom on a magnetic surface
我们证明了磁性表面上的单个吸附原子可以表现出非共线的自旋密度。用密度泛函理论研究了Co和Ir原子在具有非共线倾斜自旋结构的W（110）表面Mn单层膜上的吸附.由于与单层的最近和下一个最近的Mn原子的杂化，底层衬底的自旋方向被编码到吸附原子的轨道中。这解释了最近的扫描隧道显微镜实验，其显示吸附原子的自旋敏感形状不对称性[Serrate \emph{et al.}，Phys.Rev.B \textbf{93}，125424（2016）]，其证实了吸附原子的原子内非共线磁性。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and spin transport properties of zigzag graphene nanoribbon mediated by metal adatom: A study by QUAMBO-NEGF approach
采用基于密度泛函理论的第一性原理紧束缚理论（TB）的准原子最小基轨道（QUAMBO）方法，结合非平衡格林函数，研究了锯齿形石墨烯纳米颗粒（ZGNR）的结构和电子性质，包括形变、磁矩、Mulliken布居、键级和电子输运性质.对于电子输运，在费米能级以下，由于Co吸附原子的磁性作用，电子输运受到强烈的抑制，且与自旋相关;而在费米能级以上，电子输运略有畸变，且与自旋无关。由于QUAMBOS-TB参数具有局域环境依赖性，我们采用分治法构造了ZGNR铅和空心位置吸附Co原子的ZGNR的QUAMBOS-TB参数，较好地再现了电子的传输行为.我们的QUAMBO-NEGF方法是一种新的和有前途的大规模系统中的电子输运的方法。
2013-02-17 cond-mat.mes-hall
Electron spin relaxation in graphene with random Rashba field: Comparison of D'yakonov-Perel' and Elliott-Yafet--like mechanisms
为了理解石墨烯中自旋弛豫的主要机制，我们采用动力学自旋Bloch方程方法，研究了吸附原子和衬底诱导的随机Rashba场作用下的自旋弛豫.带电吸附原子一方面局部增强Rashba自旋轨道耦合，另一方面充当库仑势散射体。这两种效应都有助于由D 'yakonov-Perel'机制限制的自旋弛豫。此外，随机Rashba场还通过自旋翻转散射引起自旋弛豫，表现为Elliott-Yafet-like机制。这两种机制都对随机Rashba场的关联长度敏感，而随机Rashba场的关联长度可能会受到电子密度和温度等环境参数的影响。通过拟合和比较格罗宁根小组的实验[Józsa { \it et al.}，B { \bf 80}，241403（R）（2009）]和Riverside组[Pi { \it等人}，物理修订版信函{ \bf 104}，187201（2010）; Han和Kawakami，{ \it ibid.} { \bf 107}，047207（2011）]显示出D 'yakonov-Perel'-（自旋弛豫速率与动量散射速率成反比）或Elliott-Yafet-类（自旋弛豫速率与动量散射速率成正比）性质，我们认为D 'yakonov-Perel'机制主导石墨烯中的自旋弛豫。本文介绍了Jo { \it et al.} [Phys. Rev. B { \bf 84}，075453（2011）]也被我…
2012-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chern mosaic - topology of chiral superconductivity on ferromagnetic adatom lattices
在这项工作中，我们将探讨超导表面的二维铁磁吸附原子晶格装饰的性质。最近发现[Röntynen和Ojanen，物理学。\textbf{114}，236803（2015）]，在存在Rashba自旋-轨道耦合的情况下，这些系统可以支持具有复杂相图和高Chern数的拓扑超导性。我们展示了如何长程跳跃的有效低能量理论的性质一般引起的相图所涵盖的\emph{Chern mosaic} -一个丰富的图案的拓扑相位与大陈数。我们研究了不同的晶格几何形状和依赖的能隙和丰度的不同阶段作为系统参数的函数。我们的研究结果建立了研究系统作为迄今为止已知的拓扑物质的最丰富的平台之一。
2016-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Exchange interaction between magnetic adatoms on surfaces of noble metals
我们提出了第一性原理计算的磁性杂质之间的交换相互作用沉积在（001），（110）和（111）表面的Cu和Au和分析，特别是在渐近制度。对于（110）面和（111）面，我们证明了相互作用表现出一种振荡行为，它是杂质距离R的函数，并且振荡的振幅以1/R^2的形式衰减。此外，振荡的频率与存在于这些表面上的表面态的费米矢量的长度密切相关。由于表面态色散的不对称性，（110）面上的振荡频率也变得不对称，而在Au（111）面上，由于表面态的Bychkov-Rashba分裂，在振荡中发现了两个不同的频率。值得注意的是，在表面态未被占据的（001）表面上没有观察到交换相互作用的长程振荡。当将杂质埋在表面层之下时，由体态介导的振荡变得可见。
2011-02-09 cond-mat.mes-hall
Strain Control of Magnetism in Transition-Metal-Atom Decorated Graphene
我们报道了一个应变控制的磁性调谐在过渡金属原子修饰的石墨烯。我们的第一性原理计算表明，应变可以导致过渡金属吸附原子的磁结构和周围石墨烯层中的局部原子结构发生突变，从而对相邻过渡金属原子之间的有效交换耦合产生显著影响. TM d和石墨烯1/4轨道状态之间的强自旋依赖性杂化，来自局部晶格对称性的轨道选择规则，负责确定局部电子和磁性结构。我们的研究结果表明，应变可以是一种有效的方式来控制磁性的原子尺度纳米结构，其中，其磁状态的可靠控制是未来的自旋电子学应用的关键一步。
2011-07-23 cond-mat.mes-hall
Spin inversion in fluorinated graphene n-p junction
我们认为稀释的氟化石墨烯纳米粒子作为自旋活性元素。氟吸附原子引入局部自旋-轨道Rashba相互作用，引起电子通过时的自旋-旋进。在没有外部磁场的情况下，由于自旋进动的方向取决于电子动量，因此输运由吸附原子的多重散射主导，这抵消了自旋进动效应。如果费米能级电子以相同的动量多次通过同一吸附原子附近，自旋进动效应的积累是可能的。为了布置这些条件，可以通过例如原子力显微镜的尖端的电势将圆形n-p结引入到带。在量子霍尔条件下，电子电流沿着结被限制。电子自旋相互作用与本地Rashba场的变化与准束缚态的寿命，这是控制与结的边缘的耦合带。我们证明，自旋翻转概率可以以这种方式增加多达三个数量级。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum Anomalous Hall Effect and Giant Rashba Spin-Orbit Splitting in Compensated n-p--Codoped Graphene
量子反常霍尔效应（QAHE）是凝聚态物理中一种基本的量子输运现象。到目前为止，唯一的实验实现的QAHE已被观察到的Cr/V掺杂的（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$，但在极低的观测温度，从而限制了其潜在的应用在无耗散量子电子学。采用第一性原理计算方法，研究了5个\textit{d}过渡金属和硼（B）原子的补偿\textit{n} - \textit{p}共掺杂石墨烯的电子结构.我们的调查结果如下。1)\textit{n} -和\textit{p} -型掺杂剂之间的静电吸引有效地增强了金属吸附原子的吸附并抑制了它们不期望的聚集。2)Hf-B和Os-B共掺杂的石墨烯系统可以建立长程铁磁有序和开放的非平凡的带隙，因为自旋轨道耦合与非零的Berry曲率托管QAHE。3)计算得到的Re-B和Pt-B共掺杂石墨烯体系的Rashba分裂能分别可达158和85~meV，比已报道的本征自旋轨道耦合强度高出几个数量级。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall
Zero energy modes in a superconductor with ferromagnetic adatom chains and quantum phase transitions
本文研究了存在Rashba自旋-轨道相互作用（SOI）的S波超导表面上吸附原子铁磁链末端的Majorana零能模（MZEM），同时考虑了非自洽和自洽超导序.我们发现，在自洽解中，随着交换作用的增加，吸附原子位置上的平均超导能隙函数在拓扑相变发生的临界值处有一个不连续的下降.我们还研究了两种处理超导序的MZEM，发现衰变长度是交换耦合强度，化学势和超导序的线性函数。对于较宽的FM链，MZEM发生在较小的交换耦合和衰减长度的斜率作为交换耦合的函数随链宽而增长。因此，我们建议实验检测不同宽度的链中的MZEM不同的离域。我们讨论的超导秩序的两种治疗的MZEM之间的异同。
2016-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-equilibrium spatial distribution of Rashba spin torque in ferromagnetic metal layer
利用Keldysh非平衡格林函数方法研究了铁磁金属层中强Rashba自旋轨道耦合（RSOC）引起的自旋力矩的空间分布.在非平衡传导电子与局域磁矩之间存在s-d相互作用的情况下，RSOC效应在磁矩上产生一个转矩，我们称之为Rashba自旋转矩。在这项工作中的Rashba自旋力矩和空间自旋电流之间的相关性，清楚地映射Rashba自旋力矩在纳米尺寸的铁磁器件的空间分布。当局部磁性被打开时，面外（Sz）自旋霍尔效应（SHE）被破坏，但意外地检测到面内（Sy）SHE。我们还研究了Rashba强度（α R）和分裂交换（Δ）对器件上平均的非平衡Rashba自旋矩的影响。拉什巴自旋力矩允许自旋动量的有效转移，因此，在低于10^6 A/cm ^2的低电流密度下，可以获得20 mT的典型开关场。
2012-02-24 cond-mat.mes-hall
Theory of spin-orbit induced spin relaxation in functionalized graphene
我们进行了比较研究的自旋弛豫自旋轨道耦合诱导吸附原子（氢和氟）在石墨烯。应用两种方法，给出一致的结果：一个完整的量子输运模拟的石墨烯纳米粒子，和一个T-矩阵计算使用格林函数的一个单一的吸附原子在石墨烯。对于氢化石墨烯，自旋弛豫的主导自旋轨道项是PIA，由于赝自旋反转不对称性，迄今为止被忽视的相互作用。相反，在氟化石墨烯中，PIA和Rashba耦合破坏性地干扰，降低总自旋弛豫速率。在这种情况下，我们还预测了一个强烈的偏离预期的2：1自旋弛豫各向异性面外和面内自旋取向。我们的研究结果将有助于功能化石墨烯的自旋弛豫和弱局域化实验的基准。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall
Site dependency of the magnetism for Mn adsorption on MgO/Ag(001): a combined DFT$+U$ and STM investigation
低温下过渡金属原子与金属衬底绝缘界面上的电子和磁性结构的理论和实验研究是相当具有挑战性的。在本文中，我们显示了一个密度泛函理论加Hubbard $U$为基础的协议，研究了三个对称允许的吸收位点，即在O，空心（两个Mg和两个O之间）和Mg上MgO（001）的Mn吸附原子。我们在MgO下面添加了足够厚的（块状）金属Ag板，用于忠实地复制扫描隧道显微镜（STM）实验。我们的研究表明，要确定最稳定的结合位点，我们需要从密度泛函理论（DFT）计算得到一个Hubbard $U$值，我们的结果与STM实验结果一致。我们计算的Hubbard $U$值的三个吸附原子的网站是不同的。当Mn位于O上时，其保留2.4 $μ_B$自旋矩，接近其原子自旋矩。然而，当Mn位于其他吸附原子位置时，自旋矩减小。利用原子投影态密度，我们发现Mn在O原子上的\textit{d}轨道之间表现出很窄的晶场分裂，而在其它吸附原子上Mn的\textit{d}轨道则表现出明显的晶场分裂。我们计算电荷和自旋密度，并显示电荷和自旋密度的垂直和水平传播的网站之间的变化很大。Mg上的Mn显示出一个不寻常的特征，即Mn推动下面的Mg，使Mn几何形状与四个氧原子共面。此外，我们解释了自旋泄漏到Ag层的原因。MgO/Ag上的Mn在STM中没有显示出任何自旋翻转行为，这是一种不寻常的现象，我们使用基于第一原理的方法来解释这一独特的观察结果。
2020-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Backscattering off a driven Rashba impurity at the helical edge
自旋自由度对于理解和利用二维拓扑绝缘体边缘的特殊性质至关重要。在没有超导性和磁性的情况下，Rashba耦合是这个系统中最相关的单粒子微扰。由于Rashba耦合不会破坏时间反演对称性，因此它对输运性质的影响只有在包含不守恒单粒子能量的过程时才可见。这种过程的范例是电子-电子相互作用和时间依赖的外部驱动。我们分析了在螺旋边缘的周期性驱动的Rashba杂质的影响，在电子-电子相互作用的存在下。通过玻色化处理的相互作用和后向散射电流计算微扰高达二阶的杂质强度。我们表明，后向散射电流是非单调的驱动频率。这种性质是Rashba杂质的指纹，在螺旋液体中的磁性杂质的情况下不存在。此外，非单调的行为，使我们能够直接链接的后向散射电流的Luttinger参数$K$，编码的电子-电子相互作用的强度。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall
Unidirectional Seebeck effect from Rashba spin-orbit coupling on the subsurface of Ge(111)
本文提出在完全无磁性的Rashba二维电子气中由自旋动量锁定产生单向Seebeck效应的新机制，并系统研究了半导体Ge(111)次表面态中的该效应。
2023-04-04 cond-mat.mes-hall
Spin-texture and magnetic anisotropy of Co adsorbed Bi$_2$Se$_3$ topological insulator surfaces
基于第一性原理方法，我们研究了嵌入拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$表面最上层Se网络中的Co吸附原子的磁各向异性和自旋织构.我们发现，形成能量稳定的磁矩垂直于表面平面，S $_z$。我们对Bi $_2$ Se $_3$表面的研究结果表明，不仅在无质量的表面狄拉克态中存在螺旋自旋织构，而且在价带内共振的表面态中也存在螺旋自旋织构.另一方面，当Co原子存在时，表面的离面磁性主要表现为自旋态S $_z$，而平面自旋分量S $_x$和S $_y$几乎被抑制.
2011-07-19 cond-mat.mes-hall
Strong Spin-Filtering and Spin-Valve Effects in a Molecular V-C60-V Contact
基于STM实验中对C60分子操控的最新研究成果，我们从第一性原理出发，研究了Cu（111）表面上带有磁性吸附原子和磁性针尖的STM隧道结中C60分子的结构和电子性质.对于V尖/吸附原子的情况，我们证明了如何在电子输运中观察到由C60介导的磁性V原子之间的自旋耦合，其显示出强烈的自旋过滤效应，允许主要的多数自旋电子通过（>95%）。此外，我们发现一个显着的变化之间的电导平行和反平行自旋极化的结（86%），这表明STM实验应该能够表征这些系统的磁性和自旋耦合。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall
The fate of $p$-wave spin polarization in helimagnets with Rashba spin-orbit coupling
本文研究 Rashba 自旋-轨道耦合对螺旋磁体中 $p$ 波自旋极化的影响，证明虽单一螺旋链的 $p$ 波对称性会因自旋-轨道耦合而微弱偏离，但反铁磁耦合的螺旋对能产生完全鲁棒、无需精细调节的 $p$ 波自旋极化，利于自旋电子学应用。
2025-04-22 cond-mat.mes-hall
Quantum magnetism and topological superconductivity in Yu-Shiba-Rusinov chains
超导体上的磁性吸附原子链被认为是实现Majorana终态的有希望的系统。在这里，我们表明，稀Yu-Shiba-Rusinov（YSR）链也是一个通用的平台，量子磁性和相关的电子动力学，具有广泛的可调自旋值和耦合。针对亚能隙激发，我们导出了稀量子YSR链的扩展$t-J$模型，并用它研究了相图和隧穿谱。我们探讨了量子磁性的拓扑超导相的形成的影响，对比现有的模型假设经典的自旋纹理。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetism Induced by Periodically Driven Non-Magnetic Impurities on Surfaces with Spin-Orbit Coupling
Universidad del País Vasco UPV/EHU（巴斯克大学）；Centro de Física de Materiales (CFM/MPC) CSIC-UPV/EHU（巴斯克材料物理中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；EHU Quantum Center（巴斯克大学量子中心）
研究周期性驱动非磁性杂质对自旋轨道系统的响应，发现无外加磁场时系统形成振荡磁化密度，通过非局域动量空间傅里叶分解揭示费米面自旋极化与系统动力学特征。
2026-03-17 cond-mat.mes-hall
Landau levels, edge states, and strained magnetic waveguides in graphene monolayers with enhanced spin-orbit interaction
研究了石墨烯单层在磁场和应变诱导的伪磁场中的电子性质，其中存在人为增强的自旋轨道相互作用（SOI），例如，通过合适的吸附原子沉积。对于均匀的情况下，我们提供的朗道能级本征态的任意本征和Rashba SOI，包括塞曼场的分析结果。研究了半无限几何中的边缘态，在没有Rashba项的情况下。对于临界磁场值，我们发现在狄拉克点的量子相变分离两个阶段与自旋过滤的螺旋边缘状态。这些相位具有相反的自旋电流方向。我们还讨论了应变磁波导与不均匀的字段配置文件，使手征蛇轨道。这种波导实际上不受无序诱导的背散射的影响，并且SOI为这些模式提供了非平凡的自旋纹理。
2011-10-13 cond-mat.mes-hall
Diffusive spin dynamics in ferromagnetic thin films with a Rashba interaction
在铁磁金属层中，在Rashba自旋轨道相互作用和磁性的存在下，得到耦合的电荷和自旋扩散方程。由Rashba场引起的磁化强度和非平衡自旋密度之间的错位引起作用于铁磁序参量的Rashba自旋力矩。在一般形式中，我们发现Rashba扭矩由面内和面外分量组成，即$\bm{T}=T_{\bot}\hat{\bm{y}}\times{\hat{\bm m}}+T_{\parallel}{\hat{\bm m}}\times({\hat{\bm y}}\times{\hat{\bm m}})$。对二维纳米线的数值模拟讨论了扩散对Rashba扭矩的影响，其揭示了细线的比率$T_{\parallel}/T_{\bot}$的大的增强。我们的理论提供了一个解释的机制，驱动在一个单一的铁磁体在最近的实验中观察到的磁化翻转。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Chiral and Topological Orbital Magnetism of Spin Textures
使用半经典的格林函数形式主义，我们发现出现的手性和拓扑轨道磁性在二维手性自旋纹理明确找到的轨道磁化的修正，成比例的纹理的梯度的权力。我们表明，在自旋轨道耦合的情况下，由此产生的轨道力矩可以理解为电子响应与实空间Berry曲率的新兴磁场。通过参考Rashba模型，我们证明了通过调整表面系统的参数，在自旋纹理中涌现的轨道磁性的工程可以为轨道电子学中的新概念铺平道路。
2017-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically driven spin torque and dynamical Dzyaloshinskii-Moriya interaction in magnetic bilayer systems
用电的方法有效地控制磁性是当前自旋电子学研究的一个中心问题，这为设计集成自旋电子器件提供了机会。然而，最近的研究方法大多是基于电流注入，它们不可避免地伴随着相当大的能量损失，通过焦耳加热。在这里，我们从理论上提出了一种方法来施加自旋力矩到磁性双层系统的应用电压通过利用Rashba自旋轨道相互作用。转矩类似于众所周知的电流感应转矩，提供类似的磁性可控性，但没有焦耳加热能量损失。扭矩也被证明是作为一个界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，使我们能够激活和创造非共线磁性像skyrmions通过电压的应用。我们的建议提供了一个有效的技术来操纵自旋电子器件的磁化没有焦耳加热能量损失。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Enhancement of spin-orbit coupling and magnetic scattering in hydrogenated graphene
自旋-轨道耦合（SOC）可以为石墨烯等二维材料中的电子自旋调控提供重要的工具，在基础物理和自旋电子学应用中具有重要意义。本文报道了在连续低温真空环境中，原位氢化的石墨烯（氢原子附着在石墨烯表面）的低场磁输运特性。随着氢原子密度的增加，观察到从弱局域化到弱反局域化的转变，表明在镜像对称破缺系统中增强Bychkov-Rashba型SOC。从相破裂散射率的低温饱和度可以看出，氢化石墨烯中存在自旋翻转散射，从而证实氢化石墨烯中存在磁矩。
2021-10-09 cond-mat.mes-hall
Disentangling spin-orbit coupling and local magnetism in a quasi-two-dimensional electron system
时间反演的二维电子路径之间的量子干涉导致了众所周知的电阻的弱局域化修正。如果存在自旋-轨道耦合，则电阻修正为负，称为弱反定域化（WAL）。在这里，我们报告的观察WAL共存的巡游电子和局域磁矩之间的交换耦合。利用低温磁输运测量研究了SrTiO $_3$（STO）和反铁磁莫特绝缘体NdTiO $_3$（NTO）之间形成的准二维高电子密度界面。随着磁场角度逐渐倾斜远离样品法线，数据揭示了强$k$ -立方Rashba型自旋轨道耦合和来自局部磁性区域的大量磁交换相互作用之间的相互作用。由此产生的量子校正的传导是在良好的协议与现有的模型，并允许灵敏的测定的小磁矩（平均22 $μ_B$），它们的磁各向异性和互耦强度。这种效应预计将出现在其他2D磁性材料系统中。
2019-08-16 cond-mat.mes-hall
Weyl Semimetallic State in the Rashba-Hubbard Model
本文研究正方晶格Rashba-Hubbard模型，揭示Rashba自旋轨道耦合产生的二维Weyl点与螺旋零能边缘态，并用变分Monte Carlo和Hartree-Fock方法分析关联效应及弱磁序。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ferromagnetism in nitrogen doped graphene
在抗磁性石墨烯中诱导鲁棒的长程磁性有序仍然是一个挑战。虽然据报道，氮掺杂的石墨烯是一个有前途的候选者，但相应的交换机制仍然不清楚，并且对于进一步调整和操纵磁性至关重要。在第一性原理计算中，我们系统地研究了局域磁矩的形成和各种缺陷复合物之间的并发相互作用。讨论了吸附原子扩散对微分缺陷丰度的重要性。个别氮络合物，有助于对巡回和本地磁矩被确定。发现复合物之间的磁性相互作用取决于浓度、复合物类型、亚晶格、距离和取向。我们建议，在流行的石墨复合物的巡游$π$ -电子的离域磁矩之间的直接交换机制负责所观察到的铁磁性。我们表明，B共掺杂进一步提高铁磁性。目前的研究结果将有助于微观理解目前的实验结果，并激励实验产生强大的磁性以下建议的合成策略。
2018-12-27 cond-mat.mes-hall
Generation and control of noncollinear magnetism by supercurrent
当超导性与非共线自旋织构耦合时，丰富的物理学就产生了;例如，单重态库珀对可以转化为三重态对，拓扑超导体就可以实现。对于它们的应用，非共线磁性的可控性是一个至关重要的问题。在这里，我们提出超电流可以诱导和控制单重态超导体顶部相关金属中的非共线磁序。我们发现，在相关金属的磁不稳定性增强的邻近效应的超电流，这导致相变从顺磁状态的非共线磁相位与螺旋或涡旋状的自旋纹理。此外，这些磁序可以通过超电流的方向来切换。我们还讨论了Rashba自旋轨道耦合的影响和实验实现。
2018-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Extrinsic spin Hall effect induced by resonant skew scattering in graphene
我们表明，外在的自旋霍尔效应可以在单层石墨烯工程装饰与小剂量的吸附原子，分子，或纳米粒子起源本地自旋轨道扰动。单杂质散射问题的分析表明，内在的和Rashba自旋轨道局部耦合增强自旋霍尔效应通过斜散射的载流子在共振制度。自旋轨道杂质的随机系综的输运方程的解决方案揭示了巨大的自旋霍尔电流在器件制造的当前技术水平的范围内。自旋霍尔效应对于热涨落和无序平均是鲁棒的。
2014-02-15 cond-mat.mes-hall
Topological features of hydrogenated graphene
氢原子吸附是石墨烯功能化的最有前途的方案之一。氢在狄拉克能量附近诱发窄共振，这导致磁矩的形成。此外，它们还产生局部晶格畸变，这增强了自旋-轨道耦合。磁性和自旋轨道耦合的组合允许丰富多样的相，其中一些具有非平凡的拓扑特征。我们分析了石墨烯单层上氢的有序阵列中磁性和自旋轨道耦合之间的相互作用，并对可能出现的不同相进行了分类。我们扩展了我们的模型，考虑阵列的吸附质在石墨烯类晶体具有较强的内在自旋轨道耦合。
2015-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron spin diffusion and transport in graphene
利用微观动力学自旋Bloch方程方法研究了SiO_2 $_2$衬底上石墨烯单分子层中的自旋扩散和输运。衬底引起强的Rashba自旋-轨道耦合场$\sim 0.15$ meV，这可能是由最初存在于衬底中的杂质或甚至衬底诱导的结构畸变引起的。通过用Au原子进行表面化学掺杂，这种Rashba自旋-轨道耦合被进一步加强，因为吸附原子可以将石墨烯晶格从$sp^2$扭曲成$sp^3$键合结构。通过拟合来自Pi的自旋弛豫的Au掺杂依赖性{ \sl et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 104}，187201（2010）]，发现Rashba自旋-轨道耦合系数随着Au密度的增加从0.15到0.23 meV近似线性地增加。在这种强的自旋-轨道耦合下，自旋扩散或输运长度与实验值相当。在强散射极限下（电子-杂质散射主导），自旋扩散由Rashba自旋-轨道耦合强度唯一决定，对温度、电子密度和散射不敏感.在沿自旋注入方向存在电场的情况下，自旋输运长度可以由电场或电子密度调制。(The由于篇幅所限，其余部分省略）
2011-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxation in graphene: the role of the substrate
发展了SiO $_2$衬底上石墨烯的电子自旋弛豫理论。衬底中的带电杂质和极性光学表面声子诱导了一个有效的随机Bychkov-Rashba-like自旋轨道耦合场，该耦合场通过D 'yakonov-Perel'机制导致自旋弛豫。分析估计和蒙特卡罗模拟表明，相应的自旋弛豫时间在微秒至毫秒之间，仅弱的温度依赖性。还有人认为，石墨烯上吸附原子的存在可能导致自旋寿命短于纳秒。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Rashba Torque Driven Domain Wall Motion in Magnetic Helices
操纵磁线中的畴壁传播是包括赛道存储器和磁逻辑在内的许多设备的关键实际任务。最近，曲线效应成为一种有效的手段，影响实质上的静态和动态的磁性纹理。在这里，我们证明了曲线形式的磁螺旋线的交换相互作用的结果在一个有效的各向异性项和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用与一套完整的Lifshitz不变量的一维系统。与它们的平面对应物相比，磁螺旋中的畴壁的静态磁纹理的几何诱导的修改提供了非常规的手段来控制依赖于自旋轨道Rashba扭矩的壁动态。由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用导致的手征对称性破缺导致左手螺旋或右手螺旋中畴壁运动方向相反。此外，对于磁螺旋，涌现的有效各向异性项和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以归因于清晰的几何参数，如曲率和挠率，从而提供对磁性中复杂曲线效应的直观理解。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetoresistance and Magnetic Ordering Fingerprints in Hydrogenated Graphene
从理论上探讨了氢原子随机分布对石墨烯导电性的自旋相关特性。自旋效应考虑使用平均场自洽哈伯德模型从第一性原理计算。Kubo-Greenwood输运方法用于计算具有实际尺寸的基于弱氢化石墨烯的系统的自旋相关输运指纹。电导率响应获得的顺磁性，反铁磁性，或铁磁性的宏观状态，构造从平均场的解决方案获得的小石墨烯超细胞。对于约0.25%的氢密度，计算了高达$\sim 7%$的磁阻信号。这些理论结果对石墨烯的感生磁性的实验观测具有指导意义。
2011-05-05 cond-mat.mes-hall
Localization of electrons and magnetization in fluoro-graphene: A DFT+U study
石墨烯上的氟吸附原子会引起电子和磁性的局部变化以及微妙的相关效应。我们研究了GGA和GGA+U方法作为描述含氟原子石墨烯片的磁矩和电子能带结构的可能解决方案，并与实验进行了比较。我们发现，由于缺乏强的电子相关性，GGA无法重现在这种结构中测得的磁矩。特别地，GGA错误地预测了具有零带隙的电子基态。另一方面，GGA+U是一个计算效率高的工具，它提供了物理上合理的属性。使用5 eV和0.1 eV的Hubbard U和交换J参数提供与实验一致的磁矩和光学带隙。我们的研究结果表明，在实验中观察到的磁矩注入整个石墨烯片的碳pz轨道中的氟。自旋-轨道耦合（SOC）几乎没有影响（ca. 2%）对磁性的影响。没有Rashba效应被检测到，由氟引起的磁矩强烈地支配电子性质。我们的研究结果解释了实验观察到的各向异性磁行为。
2017-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Tuning topological surface magnetism by bulk alloying
部署的IV-VI族半导体的体能带结构的分析原子模型，我们连接的自旋结构的拓扑表面状态的晶体场和自旋轨道耦合参数的体材料。虽然Dirac-Weyl（或等价地，Rashba）型拓扑表面状态通常被假设为普适的，但我们表明表面状态的物理是惊人的非普适的。为了清楚地看到这一点，我们计算RKKY相互作用，这可以被视为这种表面态自旋结构的探针，发现它的\emph{qualitative form}取决于体自旋轨道和晶体场参数的值。这开辟了通过例如改变IV-VI族三元化合物的组成来调节IV-VI族拓扑绝缘体表面上的自旋相互作用的途径，以及突出了拓扑绝缘体中体相和表面物理之间的联系的重要性。
2017-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of the strong tunable linear Rashba spin-orbit coupling of two-dimensional hole gases in semiconductor quantum
半导体量子阱中的二维空穴气体是自旋电子学和量子计算的有前途的平台，但苦于缺少Rashba自旋轨道耦合（SOC）中的$\bf{k}$ -线性项，其对于无磁性的自旋操纵是必不可少的，并且通常被认为是作为最低阶的$\bf{k}$ -立方项。在这里，与传统的智慧相反，我们发现了一个强大的和可调的$\bf{k}$ -线性Rashba SOC在二维空穴气体（2DHG）的半导体量子阱通过执行原子赝势计算相结合的Ge/Si量子阱的模型系统的有效哈密顿量。它的最大强度超过120 meV，与窄带隙III-V族半导体2D电子气体中报道的最高值相当，由于核自旋的存在，其自旋寿命短。我们还说明，这种紧急$\bf{k}$线性Rashba SOC是一个一阶直接Rashba效应，起源于重空穴-轻空穴混合和直接偶极子带间耦合到外部电场的组合。这些发现证实了Ge基2DHG是大规模量子计算的优秀平台。
2020-09-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph
