Spin Currents Induced by Nonuniform Rashba-Type Spin-Orbit Field
本文利用Keldysh格林函数方法研究了非均匀自旋轨道耦合的铁磁金属中的自旋弛豫力矩。在非磁体中，当自旋-轨道耦合不均匀时，弛豫力矩出现。在没有外场的情况下，弛豫力矩诱导的自旋电流与Rashba型自旋轨道场（RSOF）的矢量手征成正比。在外场的存在下，另一方面，自旋弛豫力矩产生于外场和矢量手征的耦合的SROF。我们的结果表明，自旋阱或源效应的控制，通过设计的结中的SSOF。
2011-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Rashba-Edelstein Effect-Induced Spin-Orbit Torques in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
二维材料的电子和光电性质已经在石墨烯和层状过渡金属二硫属化物（TMD）中被广泛探索。这些二维材料中的自旋电子学可以为未来的电子学提供新的机会，例如，有效地产生自旋电流，这应该能够有效地操纵磁性元件。到目前为止，在二维材料附近的磁性层上的电荷电流感生的自旋电流和自旋轨道矩（SOTs）的定量测定仍然缺乏。本文报道了在单层TMD（MoS $_2$或WSe $_2$）/CoFeB双层复合膜中，电流诱导自旋积累通过Rashba-Edelstein效应产生的大的SOT。对应于SOT的有效自旋电导率几乎与温度无关。我们的研究结果表明，在化学气相沉积生长的大规模单层TMD的电荷-自旋转换可能会导致高的能量效率的磁化反转和方便的设备集成为未来的自旋电子学的基础上的二维材料。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying the large contribution from orbital Rashba effect to the effective damping-like torque on magnetization
本文通过谐波 Hall、自旋 Hall 磁阻和 THz 实验量化界面轨道 Rashba 效应，证明其可显著增强 Co 层的有效类阻尼转矩并实现节能磁化操控。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in a Rashba honeycomb antiferromagnet
近年来，利用电流脉冲实现反铁磁畴反转的实验引起了人们对反铁磁体自旋轨道力矩的广泛关注。在这项工作中，我们采用紧束缚模型求解器，kwant，计算的自旋轨道力矩在一个蜂窝晶格上的二维反铁磁体与强自旋轨道相互作用的Rashba型。我们的模型结合了自旋-轨道相互作用，局部s-d-like交换，以及传导电子在原位无序势上的散射，提供了一个角动量弛豫的微观机制。我们考虑两个版本的模型：一个保存和一个破碎的子晶格对称性。一个非平衡交错极化，这是所谓的尼尔自旋轨道扭矩负责，示出消失相同的对称模型，但可能会成为有限的，如果亚晶格对称性被打破。类似地，反阻尼自旋轨道力矩在对称模型中消失，但在亚晶格对称性破缺的模型中变为有限和各向异性。正如预期的那样，反阻尼扭矩也揭示了相当大的依赖于杂质浓度。我们的数值分析也证实了自旋轨道力矩的对称性分类和由于电子动量的面内限制而导致的强力矩各向异性。
2019-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba spin torque in an ultrathin ferromagnetic metal layer
在缺乏反转对称性的二维铁磁金属层中，巡游电子介导Rashba自旋轨道相互作用和铁磁序参量之间的相互作用，导致施加在磁化上的Rashba自旋力矩。利用Keldysh方法，在同时考虑磁性和自旋轨道耦合的情况下，我们导出了一个自旋扩散方程，该方程提供了对扩散自旋动力学的相干描述。讨论了在大自旋轨道耦合和弱自旋轨道耦合条件下自旋矩的特性及其对磁化动力学的影响。
2011-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Evidence of Crystal-Field-Mediated Anisotropic Orbital Rashba Effect in Epitaxial Ru/FM Heterostructure
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
研究针对轨道Rashba纹理控制难题，在Ru/铁磁异质结构中证实晶体场介导的各向异性轨道Rashba效应，明确界面晶体场相干性对轨道力矩的关键作用，为轨道力矩调控提供新途径。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic spin orbit torque in a single domain nanomagnet
我们目前的理论研究的内在自旋轨道力矩（SOT）在一个单畴铁磁层与Rashba自旋轨道耦合（SOC）使用非平衡格林函数形式主义的模型哈密顿量。我们发现，在SOC的一阶，本征SOT只有类场的扭矩对称性，可以解释为纵向自旋电流感应的充电电流和Rashba场。我们分析的结果中的电子结构，如带填充，带宽，交换分裂，以及Rashba SOC强度的材料相关的参数。在此基础上，我们讨论了SOT的大小和符号。我们的研究结果表明，在相同的铁磁层与不同的支撑层，如Co/Pt和Co/Ta，SOT的不同的迹象，可以归因于静电掺杂的铁磁层的支持。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonperturbative approach to interfacial spin-orbit torques induced by Rashba effect
普通金属/铁磁体（NM/FM）双层膜中的电流感生自旋轨道矩（SOT）具有很好的技术应用前景，但超薄系统中纯界面SOT的微观起源尚未完全了解。在这里，我们表明，一个线性响应理论与非微扰处理自旋相关的相互作用和杂质散射势预测阻尼样SOTs是严格缺乏微扰方法。该技术被应用到一个二维Rashba耦合铁磁体（NM/FM接口的范例模型），其中高阶散射过程编码斜散射从doppler杂质允许电流诱导的自旋极化与非零组件沿所有空间方向。这与微扰方法（忽略斜散射）的先前结果形成鲜明对比，微扰方法预测作为常规Rashba-Edelstein效应的结果的垂直于电荷电流锁定的共面自旋极化。此外，随后的SOTs的角度依赖性和它们的散射势强度的依赖性进行了数值分析。简单的解析表达式的自旋密度-电荷电流响应函数，和相关的SOT效率，得到在弱散射限制。我们发现，由杂质散射驱动的非本征阻尼扭矩达到高达7%的场（Rashba-Edelstein）扭矩的效率。我们的微观理论表明，散装现象，如自旋霍尔效应，是不是在超薄系统的实验中观察到的类型的阻尼类SOTs的产生的必要性。
2022-08-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio studies of the spin-transfer torque in tunnel junctions
我们计算了Fe/MgO/Fe隧道结中的自旋转移矩，并与全金属结的结果进行了比较。我们表明，自旋转移力矩是在铁磁层的界面在更大程度上比在全金属结。这一结果起源于铁的半金属行为的$Δ_1$状态在布里渊区中心;与全金属结构，退相不起重要作用。我们进一步表明，它是可能的，以得到一个分量的扭矩是平面的磁化，这是线性的偏置。然而，观察这样的扭矩需要高度理想的样品。在具有典型界面粗糙度的样品中，扭矩与全金属多层膜中的扭矩相似，尽管原因不同。
2007-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of magnons on the temperature dependence and anisotropy of spin-orbit torque
我们研究了磁振子对自旋轨道矩（SOT）的温度依赖性和各向异性的影响。为了这个目的，我们使用3阶微扰理论的框架中的Keldysh形式主义，以获得合适的方程来计算磁振子SOT。我们发现几个贡献的磁振子SOT，这取决于不同的自旋波刚度$\mathcal{A}$和温度$T$，与占主导地位的贡献缩放像$T^{2}/\mathcal{A}^{2}$。基于这种形式主义，我们计算的磁振子SOT在铁磁Rashba模型。对于大的Rashba参数的磁振子SOT是强烈的各向异性和小准粒子加宽它可能会变得比非磁振子SOT大。
2021-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser-Induced Rashba Spin-Orbit Torques in Multiferroic Semiconductor (Ge,Mn)Te
Charles University（查理大学）；Institute of Physics ASCR, v.v.i.（捷克科学院物理研究所）；Johannes Kepler Universität（约翰内斯·开普勒大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）
本研究针对多铁半导体(Ge,Mn)Te，利用时间分辨磁光光谱发现两种激光诱导的自旋轨道矩，其中第二种为该材料特有，为自旋电子器件的磁有序全光操控提供了新途径。
2026-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Anatomy of torques from orbital Rashba textures: the case of Co/Al interfaces
Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔伯特·费尔特实验室，法国国家科学研究中心，泰雷兹集团，巴黎萨克雷大学）；Aix-Marseille Université, CNRS, CINaM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，中性物质化学研究所）
研究通过轨道Rashba-Edelstein效应揭示Co/Al界面强轨道扭矩的产生机制，并探讨Pt层对扭矩抑制的影响。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Asymmetric Pt/Co/Pt structure as a platform for extracting pure spin Hall torque
我们定量研究了纯自旋霍尔效应产生的自旋-轨道扭矩在很宽的温度范围内，通过强化消除Rashba自旋-轨道扭矩使用Pt/Co/Pt三层与非对称的顶部和底部的Pt层的厚度。通过对电流感生有效场的矢量测量，证实了Rashba效应的微小贡献。为了精确测定自旋霍尔力矩的大小，通过在SiO2和Gd 3Ga 5 O 12（GGG）衬底上制备对称的Pt/Co/Pt结构，验证了自旋霍尔力矩的完全消除.尽管GGG衬底上的自旋霍尔扭矩完全抵消，但即使当SiO2衬底上的顶部和底部Pt层具有相同的厚度时，自旋霍尔扭矩也不能完全抵消，这表明GGG衬底上的Pt/Co/Pt三层是用于精确测量自旋霍尔扭矩的合适系统。Pt/Co/Pt/GGG在300 ~ 10 K范围内的矢量测量结果表明，自旋霍尔矩几乎与温度无关，这在Pt的自旋霍尔角与温度无关的假设下定量地再现了这一点。
2016-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torque and Magnetization Switching in 2D Ferromagnetic Devices
National Central University（中央大学）；McGill University（麦吉尔大学）
通过第一性原理计算研究范德华异质双层Cr3Te4/PtTe2中的非平衡自旋转矩，发现局域自旋感应产生类场转矩主导面内磁各向异性体系的翻转电流，并强调优化NM层自旋霍尔效应和FM层Rashba效应分别对垂直和面内磁各向异性翻转的重要性。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque in single-molecule junctions from ab initio
针对单分子层面实现自旋轨道扭矩（SOT）调控的难题，研究人员采用密度泛函理论与非平衡格林函数的自洽方案，计算偏压下非线区单分子结的电流诱导SOT，发现线性区其数值与磁性界面的SOT相近，为单分子SOT的微观理解提供支撑。
2024-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Charge-Spin Conversion and Magnetization Switching though Rashba Effect at Topological Insulator/Ag Interface
利用自旋矩铁磁共振技术在三维拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3和Ag双层膜中观察到了有效的电荷-自旋转换. Bi 2Se 3/Ag/CoFeB异质结构中的自旋轨道扭矩比随着Ag厚度增加到约2nm而显示出显著增强，并且对于5 nm的Ag达到0.5的值，其在室温下比Bi 2Se 3/CoFeB的自旋轨道扭矩比高约3倍。结果表明，Bi 2Se 3/Ag的界面效应超过了Bi 2Se 3层的拓扑表面态（TSS），并在Bi 2Se 3/Ag/CoFeB系统的电荷-自旋转换中起主导作用.基于第一性原理计算，我们将我们的观察归因于大的Rashba分裂带包裹TSS带，并具有相同的净自旋极化方向的TSS的Bi 2 Se 3。随后，我们第一次证明了在5.8 × 10^5 A/cm 2的低电流密度下Bi 2Se 3/Ag/Py中的Rashba诱导磁化翻转。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative analysis of vectorial torques in thin 3d Co ferromagnet using orbital-spin conversion
本研究采用二次谐波霍尔技术，定量分析含自然氧化铜层与铂轨道-自旋转换层的钴铁磁体系中轨道与自旋电流的转矩贡献，证实界面轨道电流的产生机制及作用尺度。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Maximizing spin-orbit torque efficiency of Ta(O)/Py via modulating oxygen-induced interface orbital hybridization
由界面Rashba效应和自旋霍尔效应引起的自旋-轨道矩被广泛认为是一种比传统的自旋转移矩更有效的控制铁磁体磁化强度的方法。通过对\b{eta}相钽的低氧化，对Ta（O）/Ni_（81）Fe_（19）双层膜的自旋-轨道矩效率进行了研究，发现Ta（O）/Py的自旋霍尔角θDL从纯Ta/Py的~ -0.18增加到Ta（O）/Py的最大值~ -0.30。此外，我们区分体自旋霍尔效应和界面Rashba效应产生的自旋轨道力矩的效率，分别通过一系列的Py/Cu（0-2 nm）/Ta（O）控制实验。在最佳氧化水平下，后者比前者有2倍以上的增强作用，甚至更为显著。我们的研究结果表明，65%的效率的提高应涉及到调制的界面Rashba类自旋轨道扭矩由于氧诱导的轨道杂化跨界面。我们的研究结果表明，通过氧诱导的轨道杂化的界面耦合的调制可以是一种替代的方法，以提高改变自旋转换率。
2020-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamic Rashba-Dresselhaus Effect
Rashba-Dresselhaus效应是半导体中双简并带极端的分裂，伴随着反向旋转自旋纹理和自旋动量锁定的出现。在这里，我们研究这种效果是如何修改晶格振动。我们发现，在中心对称的非磁性晶体，其中的大量Rashba-Dresselhaus效应是完全禁止的，电子-声子相互作用可以诱导声子辅助的，动态的Rashba-Dresselhaus自旋分裂的存在下，一个平衡的声子人口。特别是，我们展示了如何Rashba，Dresselhaus，或Weyl自旋纹理可以选择性地建立驱动相干红外活性声子，我们进行从头计算来量化这种效果的卤化物钙钛矿。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of Zeeman and Rashba effects in transition metal dichalcogenide nanotubes and their Janus variants: An ab initio study
该研究通过含自旋-轨道耦合的第一性原理DFT模拟，揭示轴向与扭转变形对TMD及Janus纳米管Zeeman、Rashba劈裂的调控规律。
2023-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Experimental Demonstration of the Co-existence of the Spin Hall and Rashba Effects in beta-Tantalum/Ferromagnet Bilayers
我们已经在室温下使用FMR技术测量了β-Ta/Co_（20）Fe_（60）B_（20）双层膜的自旋扭矩与Ta厚度的关系。自旋霍尔系数的计算都从观察到的变化与Ta厚度的铁磁体的阻尼系数，并从FMR信号的对称和反对称分量的比率。这两种方法的结果分别得出自旋霍尔系数为-0.090+/-0.005和-0.11+/-0.01。我们还确定了一个显着的面外自旋扭矩来自Ta，这是恒定的Ta厚度。我们将此归因于界面自旋轨道耦合，或Rashba效应，由于强度和恒定的扭矩与Ta厚度。通过将测量数据拟合到包括界面自旋轨道耦合的模型，我们确定β-钽的自旋扩散长度为~2.5 nm。
2014-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Switching of the Magnetization in Ta/TbFeCo Structures with Bulk Perpendicular Anisotropy
首次研究了具有体垂直磁各向异性（bulk-PMA）的Ta/TbFeCo图形结构中的自旋-轨道力矩。研究了在垂直场、纵向场和横向场存在下的电流诱导磁化翻转。为了排除焦耳热效应，切换的磁化也证明使用电流脉冲。发现与自旋霍尔效应相关的反阻尼力矩很强，得到了约为0.12的自旋霍尔角。在这种结构中，与Rashba效应相关的类场扭矩可以忽略不计，这表明界面在类Rashba扭矩中起着重要作用。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Current-driven spin orbit field in LaAlO3/SrTiO3 heterostructures
我们在LaAlO_3/SrTiO_3（LAO/STO）准二维电子气（2DEG）系统中发现了电流可调的Rashba自旋轨道相互作用.各向异性磁阻（AMR）测量用于检测和理解电流感应的Rashba场。有效Rashba场与电流成比例，并且对于200 uA的直流电流观察到2.35 T的值。结果表明，LAO/STO异质结构可以被认为是基于自旋轨道力矩的磁化翻转。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal torque operators in ab initio theory of the Gilbert damping in random ferromagnetic alloys
本文提出了一种替代无序铁磁合金中Gilbert阻尼的从头算理论。该理论依赖于引入非局部扭矩，取代传统的本地扭矩运营商在著名的扭矩相关公式，并可以制定内的原子球近似。在一个简单的紧束缚模型中给出了该体系的形式，并在相对论紧束缚线性Muffin-tin轨道（TB-LMTO）方法和相干势近似（CPA）下进行了详细计算。由此产生的非局部扭矩表示的非随机，非网站对角和自旋无关的矩阵，这简化了配置平均。CPA-顶点修正对理论的内部一致性以及与基于随机局部力矩的第一性原理方法的等价性起着至关重要的作用。这种等价性也说明了计算吉尔伯特阻尼参数的二元NiFe和FeCo随机合金，为纯铁与模型原子级的障碍，和化学计量的FePt合金与不同程度的L10原子长程序。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci
The dominancy of damping like torque for the current induced magnetization switching in Pt/Co/W multilayers
两类自旋轨道耦合（SOC）机制被认为是自旋轨道矩（SOT）的候选源：强SOC重金属中的自旋霍尔效应（SHE）和由材料表面和界面的反转对称性破缺引起的Rashba效应。在这项工作中，我们研究了垂直磁化的Pt/Co/W薄膜的SOT，并与Pt/Co/AlOx薄膜的结果进行了比较。理论上，在自旋霍尔角符号相反的三层非对称结构的情况下，由于SHE和Rashba效应引起的类阻尼力矩和类场力矩都将得到增强。利用谐波测量，我们表征了类阻尼力矩和类场力矩对应的有效场，但我们发现类阻尼力矩在Pt/Co/W薄膜中占主导地位。这与Pt/Co/AlOx薄膜中的结果有很大的不同，在Pt/Co/AlOx薄膜中，类阻尼扭矩和类场扭矩都很强。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Topological-Berry-phase-induced spin torque current in a two-dimensional system with generic $k$-linear spin-orbit interaction
研究了具有一般$k$ -线性自旋轨道相互作用的二维系统中费米面上的Berry相及其对守恒自旋流的影响。利用Kubo公式计算了有效守恒自旋电流对由常规电流和自旋矩电流组成的外加电场的响应。我们发现，传统的自旋电流不是由Berry相位效应决定的。值得注意的是，自旋力矩霍尔电流被发现是成比例的Berry相位，和纵向自旋力矩电流消失，因为Berry相位效应。当$k$ -线性自旋轨道相互作用主导系统时，费米表面上的Berry相保持两个不变性质。一个是由Berry相保护的自旋力矩电流的大小不受能量色散的小波动的影响。另一个是即使能量分散不是球对称的，所施加的电场方向的变化也不会改变自旋矩电流的大小;即，Berry相效应不依赖于二维材料取向。自旋力矩流是所有$k$ -线性系统的通用值，如Rashba、Dresselhaus和Rashba-Dresselhaus系统。费米面上的Berry相的拓扑数表示$k$ -线性系统中自旋的轨道手征的相位。拓扑数的变化导致相变，其中自旋$s_z$和$-s_z$的轨道手性被交换。我们发现，自旋力矩电流可以通过实验测量。
2014-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perovskite oxide heterojunction for Rashba-Dresselhaus assisted antiferromagnetic spintronics
实现基于反铁磁自旋电子学新兴原理的技术的一个主要障碍是缺乏合适的材料。在本文中，我们提出了一种设计的极|钙钛矿氧化物的非极性异质结构，其中SrIrO 3的单个晶胞夹在LaAl O 3的薄膜和SrTiO 3的基底之间。在密度泛函理论+ Hubbard U +自旋轨道耦合的框架下，我们的计算揭示了一个二维导电层，在界面处有电子和空穴口袋，表现出强烈的各向异性Rashba-Dresselhaus效应以及非共线反铁磁性，表明实现自旋轨道矩的可能性。各向异性Rashba-Dresselhaus效应的一个有洞察力的物理模型很好地解释了我们的结果，提供了Rashba-Dresselhaus系数的估计并说明了赝自旋方向。我们还观察到Ti 3d空带的邻近诱导的突出Rashba样效应。我们的结果表明，异质结构可能具有反铁磁自旋电子学的基本成分，值得实验验证。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Calculation of Gilbert damping and magnetic moment of inertia using torque-torque correlation model within ab initio Wannier framework
本文在从头算Wannier框架内，利用扭矩-扭矩关联模型计算了Fe、Co、Ni的Gilbert阻尼和磁惯性矩，并提出了计算扭矩矩阵元的新方法，与实验和先前研究对比验证了其有效性。
2024-01-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Spin-current-related magnetoresistance in epitaxial Pt/Co bilayers in the presence of spin Hall effect and Rashba-Edelstein effect
我们分析了实验获得的自旋电流相关的磁电阻在外延Pt/Co双层膜通过使用漂移扩散模型，结合体自旋霍尔效应和界面Rashba-Edelstein效应（REE）。的磁阻分析产生，为Pt/Co接口，一个温度无关的Rashba参数的顺序为1 e-11 eV m，同意与理论计算，随着一个有效的界面REE厚度为几埃，这是在整体上与我们以前的自旋轨道扭矩分析一致。特别是，我们的研究结果表明，体和界面电荷自旋电流相互转换需要考虑的自旋电流相关的磁阻分析在高导电磁性异质结构，如外延Pt/Co双层。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque emerging from orbital textures in centrosymmetric materials
本研究揭示了中心对称二维过渡金属硫族化合物中由轨道自由度驱动的新型自旋轨道力矩机制，该机制源于轨道织构的空间局域化，能产生高效可调的力矩，有望超越传统Rashba型效应。
2023-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic origin of the relativistic splitting of surface states
以贵金属、Ag 2Bi表面合金和拓扑绝缘体Bi 2Se 3的（111）面为例，分析了Rashba模型内外表面态的自旋轨道分裂.相对论速度的从头算分析证明了Rashba模型根本不适用于实际晶体。分裂被发现主要是由于自旋-轨道诱导的平面内修改的波函数，即其对非相对论哈密顿量的影响。通常的Rashba分裂--由电荷分布不对称性给出--要小一个数量级。
2014-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced Rashba spin to charge conversion via interfacial unoccupied state
在具有反转对称性破缺的界面处，Rashba效应将电子的运动耦合到它们的自旋，因此，可以发生自旋-电荷相互转换机制。这些相互转换机制通常利用自旋泵或自旋扭矩铁磁共振在费米能级的Rashba自旋分裂。在此，我们报道了在Cu（111）/ $α$ -Bi $_{2}$ O $_{3}$界面上费米能级以上的未占据态中通过Rashba自旋分裂进行的显著的光致自旋-电荷转换的证据.我们预测的平均Rashba系数$1.72\times 10^{-10}eV.m$在1.98 eV以上的费米能级，通过完全相对论第一性原理分析的界面电子结构与自旋轨道相互作用。我们发现协议与我们的观察螺旋度依赖于光致自旋电荷转换激发在1.96 eV，在室温下，与自旋电流产生的$J_{s}=10^{6}A/m^{2}$。本信显示了有效的自旋电荷转换的证据，利用Rashba自旋分裂在激发态，收获光能没有磁性材料或外部磁场。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Janus Monolayers of Magnetic Transition Metal Dichalcogenides as an All-in-One Platform for Spin-Orbit Torque
我们从理论上预测，钒基Janus dichalcogenide单层构成一个理想的平台，自旋轨道扭矩存储器。利用第一性原理计算，我们证明了磁交换和磁各向异性能量更高的较重的硫族元素原子，而在Janus形式的反转对称性破缺导致出现Rashba的自旋轨道耦合。的自旋-轨道扭矩效率进行了评估，使用优化的量子传输方法，并发现是可比的重金属。磁性和自旋-轨道耦合在这种材料中的共存与可调费米能级开辟了新的可能性，监测磁化动态的角度来看，非易失性磁性随机存取存储器。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Linear Enhancement of Spin-Orbit Torques and Absence of Bulk Rashba-Type Spin Splitting in Perpendicularly Magnetized [Pt/Co/W]n Superlattices
本文开发了可溅射沉积于商用氧化硅衬底的[Pt/Co/W]n超晶格，其SOT随n线性增强并在n=12时达到巨值，证明SOT主要源于自旋霍尔效应而非体Rashba效应，并实现了低电流密度下的确定性磁化翻转，为高性能自旋电子存储与计算提供了有力候选材料。
2024-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Current induced torques and interfacial spin-orbit coupling: Semiclassical Modeling
在由铁磁层和具有强自旋轨道耦合的非磁性层组成的双层纳米线中，电流对磁化产生的转矩超过在简单铁磁纳米线中发现的转矩。由此产生的磁动力学似乎需要转矩，可以分为两个方面，阻尼类和场类。类阻尼扭矩通常源自描述体自旋霍尔效应和自旋转移扭矩的模型，而类场扭矩通常源自描述界面自旋-轨道耦合的Rashba模型。我们推导出一个模型的基础上，统一这些方法的玻尔兹曼方程。我们还考虑近似的玻尔兹曼方程，漂移扩散模型，定性再现的行为，但定量未能再现的结果。我们表明，玻尔兹曼方程与物理上合理的参数可以匹配的扭矩为任何特定的样品，但在某些情况下，它无法描述实验观察到的厚度依赖性。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anatomy of spin-orbit-torque-assisted magnetization dynamics in Co/Pt bilayers: Importance of the orbital torque
本研究结合第一性原理计算与原子尺度自旋动力学模拟，定量分析Pt/Co双层膜中的自旋与轨道矩，揭示被忽视的诱导轨道矩及界面Pt矩对磁化翻转的关键作用。
2025-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall migration-mediated ferroelectric switching and Rashba effect tuning in GeTe thin films
本研究提出GeTe薄膜中畴壁迁移介导铁电翻转的机制，发现其能量势垒为66.8 meV/nm²，并证实该过程可调控由相反电极化层竞争产生的净Rashba效应，为GeTe器件设计奠定基础。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque in Pt/CoNiCo/Pt symmetric devices
通过自旋轨道转矩的电流感生磁化切换提供了在重金属/铁磁体（FM）多层系统中写入信息的能量有效的手段。类场转矩和类阻尼转矩对电流引起的磁化翻转的相对贡献仍有争议。在这里，我们描述了一种基于对称Pt/FM/Pt结构的器件，在该器件中，我们展示了来自自旋霍尔效应的强阻尼类扭矩和来自Rashba效应的不可测量的类场扭矩。由于自旋霍尔效应的自旋-轨道有效场进行了定量研究，并被发现是一致的开关有效场后，占开关电流减少，由于热波动的电流脉冲。揭示了平均Mz的确定性开关与面内磁场的非线性关系，这可以通过微磁学模拟来解释和理解。
2015-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon-Mediated Dzyaloshinskii-Moriya Torque in Homogeneous Ferromagnets
在具有结构反转不对称性和自旋轨道耦合的薄磁性层中，在界面处产生Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。当自旋波电流${\bf j}_m$在具有均匀磁化{ \bf m}的系统中流动时，这种相互作用在形式${\bf T}_{\rm FL}\propto{\bf m}\times({\bf z}\times{\bf j}_m)$上产生有效的类场转矩以及在存在自旋波弛豫的情况下的类阻尼转矩${\bf T}_{\rm DL}\propto{\bf m}\times[({\bf z}\times{\bf j}_m)\times{\bf m}]$（${\bf z}$垂直于界面）。这些力矩介导的磁振子流可以重新定向的时间平均磁化方向，并显示了一些相似之处所产生的转矩从电子流在磁性的二维电子气与Rashba自旋轨道耦合。这种磁振子介导的自旋轨道力矩在磁振子由热梯度驱动的情况下是有效的。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced torque originating from orbital current
通过电流感应自旋力矩的磁化的电操纵已经提供了实现过多的超低功率和快速自旋电子器件的途径，例如非易失性磁存储器、自旋力矩纳米振荡器和神经形态计算器件。最近的进展导致的概念，相对论自旋轨道耦合是一个有效的来源，电流感应扭矩，打开自旋轨道电子学领域。尽管取得了重大进展，但是，磁化操纵的基本机制，在产生电流感应扭矩的自旋电流的要求，一直保持不变。在这里，我们展示了不使用自旋电流的电流引起的扭矩的产生。通过测量自然氧化的铜/铁磁金属双层膜的电流感应扭矩，我们观察到一个非常高的有效自旋霍尔电导率在低温下，尽管没有强的自旋轨道耦合。此外，我们发现，扭矩的方向取决于铁磁层的选择，这与传统的电流感应扭矩的理解相反。这些非常规的功能是最好的解释，在一个轨道对应的自旋扭矩，轨道扭矩，这是由轨道Rashba效应和轨道电流。这些发现将揭示电流诱导磁化操纵的基本物理学，可能改变自旋轨道电子学的前景。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxide layer dependent orbital torque efficiency in ferromagnet/Cu/Oxide heterostructures
本研究针对轨道转矩效率的决定机制问题，系统探究不同氧化物下Cu/氧化物界面轨道Rashba-Edelstein效应主导的轨道转矩变化，发现其变化幅度约2倍，且Cu与氧的电子跃迁是关键因素，为界面手性轨道Rashba织构的材料设计提供依据。
2023-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques from interfacial spin-orbit coupling for various interfaces
我们使用微扰的方法来研究磁性多层膜的界面自旋轨道耦合的影响，通过处理的二维Rashba模型在一个完整的三维描述附近的界面电子输运。这种形式主义提供了一个紧凑的解析表达式的电流诱导的自旋-轨道扭矩的未扰动散射系数，允许计算自旋-轨道扭矩的各种情况下，通过简单地将散射系数代入公式。它适用于计算的自旋-轨道力矩的磁性双层体磁性，界面磁性，正常的金属/铁磁绝缘体结，和一个拓扑绝缘体/铁磁结。它预测了一个dampinglike组件的自旋轨道扭矩，是不同于任何内在的贡献或那些产生特定的自旋弛豫机制。我们讨论了邻近感生的磁性和插入一个额外的层的影响，并提供公式的面内电流，这是由一个垂直偏置，各向异性磁阻，和自旋记忆损失在相同的形式主义。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of Rashba spin-orbit coupling in wurtzite $n$-GaN:Si
采用金属有机物气相外延法在半绝缘GAN：Mn缓冲层上生长了重掺杂$n$的纤锌矿GAN：Si薄膜，研究了其磁输运特性.电导率对磁场和温度的依赖关系被解释的理论，考虑到无序引起的量子干涉的一个电子和多个电子的自交叉轨迹。Rashba参数$α_{\text{R}}\,=\,(4.5 \pm 1)$ meV $Å$的确定，它表明，在以前的研究中的电子相邻的GAN/（Al，Ga）N界面，体反转不对称性是占主导地位的结构反转不对称性。比较了$α_{\text{R}}$在一系列纤锌矿半导体中的实验值和理论值，作为当前相对论从头计算方案的测试。结果表明，电子-电子散射和较小的能量转移是这些系统低温退相干的主要原因。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative characterization of spin-orbit torques in Pt/Co/Pt /Co/Ta/BTO heterostructure on the magnetization azimuthal angle dependence
深入理解重金属/铁磁体异质结构中的自旋-轨道相互作用对于利用自旋霍尔和Rashba效应开发自旋-轨道矩自旋电子学器件至关重要。虽然SOT有效场对面外磁化角依赖性的研究已经比较广泛，但对面内磁化角依赖性的理解仍然未知。在这里，我们解析地提出了一种方法来计算SOT的有效字段作为在垂直磁各向异性（PMA）结构中使用谐波霍尔技术的面内磁化角的函数。利用推导的公式研究了两种不同的PMA样品，Pt/Co/Pt/Co/Ta/BaTiO_3（BTO）测试样品和Pt/Co/Pt/Co/Ta参考样品。我们的测量结果表明，只有测试样品与BTO帽层的阻尼场表现出面内磁化角的依赖性，而没有角度的依赖性被发现在参考样品。BTO层的存在下，在测试样品中，这引起了在界面处的Rashba效应，归因于作为阻尼场的角度依赖性的源。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio electronic structure and optical conductivity of bismuth tellurohalides
利用全电子密度泛函理论研究了碲化铋BiTeX（X = I，Cl，Br）的电子结构、介电和光学性质.特别是，我们提出的从头计算电导率和介电张量计算在很宽的频率范围内，并比较我们的结果与最近的测量Akrap等人，Makhnev等人，和Rusinov等人。我们展示了如何低频分支的光学电导率可以用来识别特征的带内和带间跃迁之间的Rashba自旋分裂带在所有三个碲化铋。我们进一步计算的折射率和介电常数，这反过来又是系统地比较以前的预测和测量。我们希望我们的定量分析将有助于整体Rashba材料在自旋电子器件中的潜在用途的一般评估。
2016-07-22 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Rashba dominated spin-splitting in the bulk ferroelectric oxide perovskite KIO3
动量相关的Rashba和Dresselhaus自旋劈裂因其在自旋电子学中的重要应用而备受关注。本文采用从头计算密度泛函理论研究了铁电氧化物钙钛矿KIO 3的自旋劈裂效应。我们的计算还支持对称性调整的两带k.p哈密顿量。菱形R3m和R3c相在导带底（CBM）和价带顶（VBM）处观察到不可忽略的自旋劈裂效应。线性Rashba项成功地解释了VBM处的分裂。然而，立方项在实现CBM附近的自旋取向中变得重要。我们的研究结果表明，Rashba参数的增强调谐铁电序参量。此外，我们还观察到自旋取向的逆转对切换的极化方向。
2021-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Rashba split surface states in BiTeBr
利用密度泛函理论研究了BiTeBr的体能带结构和表面态。我们认为，在Te-Br亚晶格的原子顺序不同的有序和无序相。相对论从头计算的基础上，我们表明，有序的BiTeBr是积极优选相比，无序的。我们表明，Te和Br-终止表面的有序BiTeBr持有表面状态与一个巨大的自旋轨道分裂。Te终止的表面态自旋分裂具有Rashba型行为，耦合参数为α_R ~ 2 eV_（？）
2013-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Graphene for spintronics: giant Rashba splitting due to hybridization with Au
到目前为止，石墨烯在自旋电子学中主要意味着高性能的自旋电流引线，因为其π电子的固有自旋轨道耦合非常弱。如果大的自旋-轨道耦合可以通过邻近效应产生，该材料也可以形成自旋电子器件的有源元件，例如达斯-达塔自旋场效应晶体管，然而，金属界面通常会损害无质量狄拉克费米子的能带色散。我们的测量结果表明，在石墨烯-Ni界面处的Au嵌入在石墨烯狄拉克锥中产生了高达费米能量的巨大自旋轨道分裂（~100 meV）。光电子能谱学揭示了Au-5d态的杂化是巨大自旋轨道分裂的来源。该系统的从头算模型显示了Rashba分裂色散，其在石墨烯的狄拉克点周围具有分析预测的无带隙能带拓扑结构，并且表明在平衡距离处的尖锐石墨烯-Au界面将仅占~10 meV的自旋轨道分裂。从头计算表明，由于金原子更接近石墨烯，不违反亚晶格对称性的增强。
2012-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Tight-binding model and ab initio calculation of silicene with strong spin-orbit coupling in low-energy limit
本文采用紧束缚模型和$ab\ initio$模型对层状硅烯进行了研究，考虑了自旋、谷值、亚晶格自由度，并考虑了电场、磁场，甚至有限频率的光的作用，以及它有趣的光学性质。这些都与自旋-轨道耦合和Rashba耦合密切相关，并导致可调谐的相变（在具有非零Chern数或非零自旋Chern数的非平凡拓扑相与平凡相之间）。发现了一种奇异的量子反常霍尔绝缘体相，它具有非零的自旋陈氏数和非零的谷陈氏数，在基于单层硅烯的信息传输的二元器件中，它是一种具有巨大应用潜力的自旋电子学和谷电子学。实际上，通过分析狄拉克质量以及塞曼分裂或外场诱导的非线性破缺可以理解禁带的作用，并且在电子场诱导的Rashba耦合$R_{2}(E_{\perp})$和电子场诱导的带隙作用下，禁带的变化具有一般的非单调变化特征，同时吸收自旋和轨道动量角的自旋-轨道耦合作用可能导致能带反转。研究了量子化霍尔/纵向电导率和光学电导率，发现即使在没有磁场的量子自旋霍尔相，通过控制螺旋边模型，双端电导率也可以降为$e^{2}/h$，通过施加类似于石墨烯的磁场，可以进一步降为$e^{2}/2h$.
2018-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirped Floquet linear drives activate forbidden charge-to-spin conversions in Rashba two-dimensional electron gases
Georgetown University（乔治城大学）
研究提出啁啾弗洛凯线性驱动方法，通过诱导面内弗洛凯-塞曼场和奇偶性动量漂移，打破旋转和时间反演对称性，激活Rashba二维电子气中被禁止的电荷到自旋转换，为自旋轨道转矩切换等提供途径。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial spin-orbit torque without bulk spin-orbit coupling
存在自旋-轨道耦合时的电流可以产生自旋累积，其对附近的磁化施加转矩。我们证明，即使在没有材料与强大的体自旋轨道耦合，扭矩可以出现仅仅是由于界面自旋轨道耦合，即Rashba-Eldestein效应在金属/绝缘体界面。在夹在弱自旋轨道金属（Ti）和绝缘体（Al $_2$ O $_3$）之间的软磁NiFe中，该扭矩表现为有效场，其显著大于奥斯特场并且对在NiFe和Al $_2$ O $_3$之间插入附加层敏感。我们的研究结果指出了通过工程界面电偶极子调整自旋轨道扭矩的新途径。
2016-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Matching domain wall configuration and spin-orbit torques for very efficient domain-wall motion
在我们的数值研究中，我们确定了有效的磁畴壁运动的最佳条件的自旋-轨道扭矩源于自旋霍尔效应或Rashba效应。我们证明了这种效应主要取决于畴壁结构，电流注入方案和自旋轨道矩的对称性。最好的识别配置对应于Néel壁驱动的自旋霍尔效应在一个狭窄的带垂直磁各向异性。在这种情况下，畴壁速度可以是常规电流面内自旋转移力矩的10倍。
2012-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Optical manipulation of Rashba-split 2-Dimensional Electron Gas
在自旋电子器件中，主动控制电子自旋自由度的两种主要方法涉及静磁场或电场。另一种途径依赖于光场的应用来产生自旋电流，这有望提高自旋器件的性能，从而实现更快、更有效的自旋逻辑。迄今为止，研究主要集中在通过光电流效应的自旋电流的光学注入，而对本征自旋分裂的直接光学控制知之甚少。在这里，为了探索材料自旋特性的全光学操纵，我们考虑了半导体界面处的Rashba效应。由于其优越的可调谐性，拉什巴效应长期以来一直是自旋电子学领域的主要内容，这允许观察完全自旋相关的现象，例如半导体器件中的自旋-霍尔效应、自旋-电荷转换和自旋扭矩。在这项工作中，通过时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES），我们证明了超快的光激发可以用来操纵的Rashba诱导的自旋分裂的二维电子气（2DEG）的拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面工程。我们建立了光致光电压和载流子再分布-这在协调一致地调制亚皮秒时间尺度上的自旋轨道耦合强度-可以提供一个前所未有的平台，实现所有光驱动的太赫兹自旋逻辑器件。
2022-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of current-induced spin-orbit effects in a ferromagnetic heterostructure by electric field
我们研究了静电门对铁磁/重金属异质结中电流感生现象的影响。我们利用外差检测和对称性分析相对于磁场的方向分离电场贡献的磁各向异性，电流感应类场转矩，和阻尼转矩。电场效应的分析使我们能够估计Rashba和自旋霍尔贡献的电流感应现象。静电门可以提供对自旋轨道现象的洞察，并使自旋电子器件中的新功能成为可能。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
