High Curie temperatures in ferromagnetic Cr-doped AlN thin films
采用反应共溅射法在（001）面蓝宝石衬底上制备了含$0.02\le x \le 0.1$的Al 1-xCr xN薄膜。室温铁磁性与矫顽场为85 Oe的铬含量低至x = 0.027（2.7%）的样品中观察到。随着Cr含量的增加，平均磁矩被强烈抑制，在300和50 K时，每个Cr原子的最大饱和磁矩分别为0.62和0.71 $μ_B$。结果表明，当x = 0.027时，Al_（1-x）Cr_xN的居里温度大于900 K。
2004-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Semiconductor Nanotubes with Room Curie Temperatures
本研究提出通过单层铁磁性材料构建纳米管的方法，预测了MX₂纳米管中具有室温居里温度的铁磁性半导体，并发现径向电极化，为自旋电子学提供了新材料。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Heavily Fe-doped n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb with high Curie temperature and large magnetic anisotropy
采用低温分子束外延方法生长了重掺Fe的n型铁磁半导体（In 1-x，Fex）Sb（x = 20 - 35%）薄膜，研究了其高温铁磁性和大的磁各向异性。当x = 20 - 35%时，（In 1-x，Fex）Sb薄膜保持了锌-铁磁晶体和具有单相铁磁性的能带结构。（In 1-x，Fex）Sb的居里温度（TC）在x = 35%时达到390 K，显著高于室温，是迄今为止报道的III-V族铁磁半导体的最高值。此外，x = 35%的（In 1-x，Fex）Sb薄膜具有较大的矫顽力（HC = 160 Oe）和剩磁（Mr/MS = 71%）。我们的研究结果表明，n型铁磁半导体（In 1-x，Fex）Sb是非常有前途的自旋电子器件在室温下运行。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental Curie temperature limit in ferromagnetic GaMnAs
实验结果表明，Ga（1-x）Mn（x）As的居里温度T_C的上限约为110 K，这是由费米能级诱导的空穴饱和引起的。对一系列Ga（1-x-y）Mn（x）Be（y）As层的离子沟道、电学和磁化强度的测量表明，随着Be浓度的增加，Mn的浓度急剧增加，同时T_C降低，而自由空穴浓度保持相对恒定，约为5 × 10^20 cm^-3。这些结果表明，自由空穴和铁磁活性Mn自旋的浓度取决于费米能级的位置，费米能级控制补偿间隙Mn施主的形成能量。
2003-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of Curie temperatures of diluted III-V magnetic semiconductors
在局域自旋密度近似下，研究了（Ga，Mn）As磁性半导体在As反位和磁无序存在下的电子结构.用相干势近似处理了化学和磁无序。一个基态的局部磁矩部分无序和减少总磁矩出现在反位的存在下。我们首先从铁磁态和顺磁态之间的总能量差估算居里温度T_c，将它们与经典海森堡模型中相应的能量差相联系。在平均场近似的框架内，一个更系统的方法是估算作用于给定位置的磁矩的有效交换场。反位As的存在大大降低了居里温度。结果表明，杂质对电子结构的影响不可忽略，对居里温度的影响不可忽略。计算的居里温度与现有的实验数据的比较表明，随着Mn含量的增加，施主浓度的增加。
2003-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Properties and Curie Temperature (130 K) of Heavily Mn-doped Quaternary Alloy Ferromagnetic Semiconductor (InGaMn)As Grown on InP
研究了低温分子束外延（LT-MBE）生长在InP衬底上的Mn重掺杂[（In 0.44 Ga 0.56）0.79 Mn 0.21]As薄膜的磁性。通过将生长温度降低到190 ℃，获得了具有高Mn含量（21%）的（InGaMn）As。当[（In0.44Ga0.56）0.79Mn0.21]As层的厚度等于或小于10 nm时，反射高能电子衍射（RHEED）图案和透射电子显微镜（TEM）显示没有MnAs聚集，表明生长了具有良好质量的均匀单晶。在磁性圆二色性（MCD）测量中，观察到大的MCD强度和130 K的高居里温度。
2003-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Curie temperature bistability in ferromagnetic semiconductor resonant tunneling diodes
我们预测了具有稀释铁磁半导体量子阱的双势垒共振隧穿结构的居里温度-电压特性的双稳态。我们的结论是基于静电学和弹道量子输运的模拟结合平均场论描述的铁磁性在稀磁半导体。
2005-05-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Great enhancement of Curie temperature and magnetic anisotropy in two-dimensional van der Waals magnetic semiconductor heterostructures
根据Mermin-Wagner定理，在二维磁系统中，需要大的磁各向异性来稳定磁序。基于密度泛函理论（DFT）计算，提出了在范德华异质结构中，通过附加一个具有大自旋轨道耦合的铁磁半导体单层，可以大大增强二维铁磁半导体的磁各向异性能（MAE）.我们研究了Cr_2Ge_2Te_6/PtSe_2双层异质结构，其中每一层都已在最近的实验中实现。DFT计算表明，Cr2Ge2Te6/PtSe2的MAE提高了70%，居里温度TC远高于室温。提出了一个模型哈密顿量来分析DFT结果，表明Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和单离子各向异性都有助于MAE的增强。基于超交换图象，我们发现Cr的3d轨道和Te的5p轨道之间的能量差的减小部分地有助于TC的增加。我们目前的工作表明，一个有前途的方式来提高MAE和TC通过构建范德华半导体异质结构，这将启发进一步研究的二维磁性半导体系统。
2020-09-01 cond-mat.mtrl-sci
An accelerating approach of designing ferromagnetic materials via machine learning modeling of magnetic ground state and Curie temperature
磁性材料具有从信息学到能量收集和转换的大量应用。然而，这些功能受到磁有序温度的限制。在这项工作中，我们使用通用的化学和晶体结构描述符对磁性基态和居里温度（TC）进行了机器学习。基于2805个已知金属间化合物的数据库，训练随机森林模型来分类铁磁和反铁磁化合物，并对铁磁体的TC进行回归。分类的准确率约为86%，回归的准确率约为92%（平均绝对误差为58K）。基于组合的特征对于分类和回归都是足够的，而结构描述符提高了性能。最后，我们预测了材料计划中所有金属间化合物磁性材料的磁有序和TC。我们的工作为加速磁性材料的技术应用开发铺平了道路。
2019-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Exchange coupling and magnetoresistance in CoFe/NiCu/CoFe spin-valves near the Curie point of the spacer
研究了两个强铁磁层之间通过弱铁磁Ni-Cu隔离层交换耦合的热控制及其相关的磁电阻效应。具有稍高于室温的居里点的间隔物可以通过改变外部温度或使用焦耳加热在其顺磁和铁磁状态之间循环。结果表明，巨磁电阻消失是由于在~ 30%Ni浓度以上的间隔中的平均自由程的强烈减少-在铁磁性开始之前。最后，提出并证明了一种装置，它结合了热控制的交换耦合和大磁阻分离的开关和读出元件。
2010-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, exchange interactions and Curie temperature in diluted III-V magnetic semiconductors: (GaCr)As, (GaMn)As, (GaFe)As
我们完成了我们早期（Phys. Rev. B，{ \bf 66}，134435（2002））对（GaMn）As的电子结构、交换相互作用和居里温度的研究，并将研究扩展到另外两种稀磁半导体（GaCr）As和（GaFe）As。研究了四种浓度的3d杂质：25%、12.5%、6.25%、3.125%。发现（GaCr）As和（GaMn）As具有许多相似的特征。两者都是半金属和铁磁性，具有相似的原子间交换相互作用性质和相同的居里温度范围。在这两个系统中，载流子的存在对于建立铁磁有序是至关重要的。两个系统之间的一个重要区别在于对载流子数量变化的依赖性。发现（GaMn）As中的铁磁性对施主缺陷的存在非常敏感，如As $_{\rm Ga}$反位。另一方面，居里温度的（GaCr）As依赖于这种类型的缺陷的存在，而弱，但强烈地减少与电子的数量。我们发现3d原子之间的交换相互作用，使（GaCr）As和（GaMn）As的铁磁性的主要贡献，并提出了一个负责这些相互作用的交换路径。发现（GaFe）As的性质与（GaCr）As和（GaMn）As的性质有很大不同。（GaFe）As没有显示出铁磁性的趋势，并且不是半金属的，这使得该系统不适合用于自旋电子半导体器件。
2003-05-08 cond-mat.mtrl-sci
GaN:Gd: A superdilute ferromagnetic semiconductor with a Curie temperature above 300 K
我们研究了外延GAN：Gd层的磁性和磁光特性随外部磁场和温度的变化。在这种稀磁半导体中观察到了前所未有的磁矩。发现每个Gd原子的磁矩的平均值高达4000 \mub，而其原子磁矩为8 \mub。Gd对GAN基体的长程自旋极化也反映在磁光致发光测量的圆极化中。此外，发现该材料系统在所研究的整个浓度范围内（7 $\times10^{15}$至2 $\times10^{19}$ cm $^{-3}$）在室温以上是铁磁性的。我们提出了一个唯象模型来理解系统的宏观磁行为。我们的研究揭示了Gd的巨磁矩与观测到的铁磁性之间的密切联系。
2005-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Curie temperature in Ga(1-x)Mn(x)As/Ga(1-y)Al(y)As ferromagnetic heterostructures by Be modulation doping
在Ga（1-x）Mn（x）As/Ga（1-y）Al（y）As异质结和量子阱中研究了Be调制掺杂对Ga（1-x）Mn（x）As铁磁性质的影响。在Ga（1-y）Al（y）As势垒中引入Be受主，使Ga（1-x）Mn（x）As的居里温度TC从未掺杂的70 K提高到调制掺杂的100 K以上。这种增加是定性的载体介导的铁磁性的多频带平均场论模拟一致。一个重要的特征是T_C的增加只发生在那些在磁性层沉积之后引入调制掺杂的结构中，而不是在先生长Be掺杂层时。这种行为是预期从Mn间隙形成的费米能的值在生长过程中的强烈的敏感性。
2003-05-02 cond-mat.mtrl-sci
In-plane to perpendicular magnetic anisotropy switching in heavily-Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb with high Curie temperature
利用室温铁磁共振技术，研究了（001）取向的高居里温度（Tc > 320 K）铁磁半导体（Ga 0.7，Fe 0.3）Sb层的磁各向异性随厚度d的增加而从面内向垂直转变.我们发现，沿[001]方向的总MA能量（E）改变其符号从正（面内）到负（垂直）随着增加d以上的有效临界值\mathrm{d}_\ mathrm{C}^ \mathrm{*} \ ~ 42 nm。我们发现（Ga，Fe）Sb在薄膜平面内具有二重对称性。同时，在与包括面内[110]轴的膜垂直的平面中，随着d的增加，沿[110]的与易磁化轴的二重对称变为与易磁化轴的四重对称<001>。这种特殊的行为是不同的（Ga，Mn）As，其中只有面内MA取决于膜的厚度，并具有四重对称性，由于其占主导地位的立方各向异性沿<100>轴。这一工作为高温超导体（Ga，Fe）Sb的易磁化轴的控制提供了重要的指导。
2019-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferromagnetic van der Waals CrX3 (X=Cl, Br, I) Monolayers with Enhanced Anisotropy and Curie Temperature
在最近广泛研究的范德瓦尔斯层状磁体CrX_3（X=Cl，Br，I）中，CrCl_3单层（ML）特别令人困惑，因为它仅由实验表明具有面内磁易磁化轴，而且，所有以前的第一性原理计算结果都与此相矛盾。通过系统的第一性原理计算，揭示了CrCl 3 ML的面内易磁化轴是由其面内形状各向异性决定的.为了将CrCl3 ML的面内铁磁性调整为所需的垂直铁磁性，我们提出用等价钨（W）取代Cr。发现CrWCl_6具有很强的垂直磁各向异性，居里温度高达76 K。我们的工作不仅提供了深入了解范德华ML的二维铁磁性，但也揭示了新的光工程纳米器件的性能。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Calculating the Curie Temperature reliably in diluted III-V ferromagnetic semiconductors
我们提出了一个半解析理论的居里温度在稀磁半导体，治疗无序的影响，正是在有效的海森堡哈密顿量，和自旋波动内的本地RPA。交换偶联来自浓度依赖性{ \it ab initio}估计。该理论给出了很好的协议与公布的数据退火样品的锰$_x$镓$_{1-x}$作为。我们预测的临界温度Mn $_x$ Ga $_{1-x}$ N低于掺杂GaAs，尽管较强的最近邻铁磁耦合。我们还预测了空穴浓度的依赖关系。
2004-05-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Precise tuning of the Curie temperature of (Ga,Mn)As-based magnetic semiconductors by hole compensation: Support for valence-band ferromagnetism
对于原型稀释铁磁半导体（Ga，Mn）As，存在关于费米能级附近的电子状态的基本关注，即，费米能级是位于由Mn掺杂得到的充分分离的杂质带中（杂质带模型）还是位于已经与Mn得到的杂质带合并的价带中（价带模型）。我们研究这个问题，仔细移动费米能级的载流子补偿的手段。我们使用氦离子注入，一种标准的工业技术，精确地补偿GaAs基稀铁磁半导体的空穴掺杂，同时保持Mn浓度恒定。我们监测居里温度（$T_C$）和电导率的变化。对于包括具有不同Mn和P浓度的（Ga，Mn）As和（Ga，Mn）（As，P）的宽范围的样品，我们观察到在宽的温度范围内当导电从金属变为绝缘时，具有载流子补偿的$T_C$的平滑减小。在高补偿样品中也证实了低于10K的$T_C$的存在。我们的实验结果很自然地解释了价带图片。
2016-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Au4Mn, a localized ferromagnet with strong spin-orbit coupling, long-range ferromagnetic exchange and high Curie temperature
最近邻Mn-Mn距离大于0.4 nm的金属Mn基合金表现出大的、良好局部化的磁矩。在这里，我们调查的磁性tetraphylactic Au 4 Mn的居里温度为385 K，其中锰的自旋矩为4.1 μ B和它的轨道矩被淬灭。由于80%的原子是金，自旋轨道相互作用很强，Au 4 Mn在室温下表现出单轴磁晶各向异性与表面迷宫域。对于任何形状的样品，磁硬度参数1.0足以保持沿c轴的磁化强度。Au还通过5d-3d轨道杂化降低Mn的自旋矩。在40 T的脉冲电场下，在Au上发现了0.05 μ B的感应磁矩.密度泛函理论计算表明，Mn-Mn交换是由自旋极化的金5d和6p电子介导的.距离依赖性表明，它是铁磁性或为零的前十壳Mn邻居到1.041 nm（64个原子），和非常弱和振荡之后。
2022-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced topological phase transition and large enhancements of spin-orbit coupling and Curie temperature in two-dimensional ferromagnetic semiconductors
通过施加电场来调节材料的拓扑和磁性在自旋电子学中被广泛使用。在这项工作中，我们发现一个拓扑相变从拓扑平凡到非平凡的状态在外部电场约0.1 V/A的MnBi $_2$ Te $_4$单层，这是一个拓扑平凡的铁磁半导体。结果表明，当电场从0增加到0.15 V/A时，磁各向异性能从0.1增加到6.3 meV，居里温度从13 K增加到61 K。MAE的增加主要来自于外加电场增强了自旋轨道耦合。Tc的增强可以从增强的$p$ - $d$杂化和减小的Te原子的$p$轨道和Mn原子的$d$轨道之间的能量差来理解。此外，我们还提出了两种具有不同电极化的强度的Janus材料MnBi $_2$ Se $_2$ Te $_2$和MnBi $_2$ S $_2$ Te $_2$，它们分别可以实现量子反常霍尔效应（QAHE），其Chern数分别为$C$ =1和$C$ =2.我们的研究不仅揭示了电场诱导的MnBi 2 Te 4单层的奇异性质，而且提出了在具有电极化的强度的铁磁Janus半导体中实现QAHE的新材料。
2021-03-02 cond-mat.mtrl-sci
The suppression of Curie temperature by Sr doping in diluted ferromagnetic semiconductor (La1-xSrx)(Zn1-yMny)AsO
（La 1-xSrx）（Zn 1-yMny）AsO是一种二维稀磁半导体，具有电荷和自旋解耦掺杂的优点。Sr ~（2+）取代La ~（3+）和Mn ~（2+）取代Zn ~（2+）分别引入空穴载流子和自旋。这一优势使我们能够调查的影响，载流子掺杂的铁磁有序状态，通过控制Sr浓度在（La 1-xSrx）（Zn 0.9Mn 0.1）AsO。10%Sr掺杂导致TC ~ 30 K以下的铁磁有序。增加Sr浓度到30%严重抑制居里温度和饱和时刻。中子散射测量表明，（La0.9Sr0.1）（Zn0.9Mn0.1）AsO在300 K以下没有发生结构转变。
2014-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unusual ferromagnetic band evolution and high Curie temperature in monolayer 1T-CrTe2 on bilayer graphene
本研究在双层石墨烯上成功合成单层1T-CrTe2，发现其居里温度高达150 K，铁磁性源于超交换和双交换作用，为二维铁磁机制提供关键见解。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Ground-state properties and molecular theory of Curie temperature in the coherent potential approximation of diluted magnetic semiconductors
在相干势近似（CPA）下，利用价空穴自旋1/2描述和局域自旋与载流子的近藤耦合，研究了GaAs基Ⅲ-Ⅴ族稀磁半导体（DMS）.我们计算的基态能量与杂质磁化强度的关系表明，铁磁性在低温下总是有利的。对于非常弱的近藤耦合，主半导体的态密度（DOS）没有太大的修改。只有当近藤耦合足够强时，杂质带才能在宿主带底产生。利用Weiss分子理论，我们预测了居里温度与近藤耦合和掺杂浓度$x$的线性关系，如果空穴密度与$x$成正比。
2005-12-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of two-dimensional CrOF sheet as a ferromagnetic semiconductor or a half-metal
基于密度泛函理论对二维氧化铬氟CrOF薄膜进行了研究。研究表明，CrOF薄片是一种本征铁磁半导体。计算的低解理能意味着铁磁半导体可以从其块状形式剥离。相应的居里温度为150 K。特别是，居里温度增加到410 K下的空穴掺杂和CrOF片成为半金属。多功能的电子和磁性表明，二维CrOF片可以是一个有前途的候选人，为下一代自旋电子器件。
2018-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of the Curie Temperature in Ferromagnetic/Ferroelectric Hybrid Double Quantum Wells
提出了一种铁磁/铁电混合双量子阱结构，并研究了这种量子阱结构中居里温度（Tc）的调制。研究了由Mn δ掺杂阱、势垒和p型铁电阱组成的系统中外加电场和自发电极化的强度的综合作用。我们计算了载流子在最低能量子带的包络函数的变化，这是由于外加电场和偶极极化的切换造成的。通过反转退极化场，我们可以在固定的外加电场下获得铁磁量子阱的两个不同的铁磁转变温度。居里温度强烈地依赖于Mn δ掺杂层的位置和铁电阱的极化强度。
2006-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetocaloric effect in isostructural MnNiGe-CoNiGe system by establishing a Curie-temperature window
采用一种有效的等构合金化方案，在MnNiGe-CoNiGe系中建立了一个居里温度窗口。随着相变温度的降低和反铁磁马氏体向铁磁态转变的同时完成，在奥氏体和马氏体相的居里温度之间建立了一个200 K的居里温度窗口。在该窗口中，顺磁性奥氏体和铁磁性马氏体之间的一级磁结构转变发生，磁化强度急剧跳变，在50 kOe的磁场变化下显示出高达-40 J kg-1 K-1的磁熵变。这种巨磁热效应使Mn 1-xCoxNiGe成为一种潜在的磁制冷剂。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci
High Curie Temperature Ferromagnetism and High Hole Mobility in Tensile Strained Mn-doped SiGe Thin Films
基于IV族材料的稀磁半导体（DMS）对于与当前硅技术兼容的自旋电子器件是期望的。本工作首先采用射频磁控溅射法在Ge衬底上制备了Mn掺杂的非晶SiGe薄膜，然后采用快速热退火（RTA）方法进行晶化。经过快速热处理后，样品变为铁磁半导体，居里温度随Mn掺杂浓度的增加而升高，Mn掺杂浓度为5%时，居里温度达到280 K。实验结果表明，SiGe晶体的铁磁性来自于空穴介导过程，并被SiGe晶体中的张应变所增强。同时，为了消除反常霍尔效应（AHE）的影响，在33 T下进行了霍尔效应测量，结果表明，退火样品的空穴迁移率大大提高，最大值为~1000 cm 2/Vs，这是由于拉伸应变引起的能带结构调制。Mn掺杂SiGe薄膜具有高居里温度、高铁磁性和高空穴迁移率，为半导体自旋电子学提供了一个很有前途的平台。
2020-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of Curie Temperature on the Thickness of Epitaxial (Ga,Mn)As Film
我们提出了非常薄（5至15 nm）的单一（Ga，Mn）As层的低温分子束外延生长的磁输运性质。一个较低的（Ga，Mn）As的铁磁相的厚度限制为5 nm，居里温度对（Ga，Mn）As厚度的依赖性确定从电输运测量。居里温度被确定为97 K的最薄的铁磁样品，并发现减少层厚度的增加。由霍尔测量确定5 nm厚的（Ga，Mn）As层的载流子密度为~7.1 $\times10^{20}$ cm $^{-3}$。观察和讨论了厚层和薄层（Ga，Mn）As的磁输运性质之间的差异。
2002-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of the Fe-3$d$ impurity band state as the origin of high Curie temperature in p-type ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb
(Ga由于当Fe浓度$_{1-x}$等于或高于~0.20时，其居里温度（$_x$）高于300 K，因此Sb是用于自旋电子器件应用的有前景的铁磁半导体之一。然而，（Ga，Fe）Sb中高$T_{\rm C}$的来源仍有待阐明。为了解决这个问题，我们使用共振光电子能谱（RPES）和第一性原理计算研究$x$依赖的Fe 3 $d$状态（Ga $_{1-x}$，Fe $_x$）Sb（$x$ = 0.05，0.15，和0.25）薄膜。Fe 2 $p$-3 $d$的RPES谱表明，随着$x$的增加，Fe-3 $d$杂质带（IB）越过费米能级越宽，这与双交换作用的图象定性一致.通过对Fe-3 $d$偏态密度的计算与第一性原理计算结果的比较表明，Fe-3 $d$ IB是由少数自旋（$\downarrow$）$e$态产生的.结果表明，随着$x$的增加，$e_\downarrow$电子间的相互作用增强是（Ga，Fe）Sb中高$T_{\rm C}$的来源.
2020-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy effects on the magnetic excitations of a ferromagnetic monolayer below and above the Curie temperature
在有限温度格林函数理论的范围内研究了场驱动的各向异性铁磁单层膜的重取向转变。计算了在平面内沿易磁化轴或难磁化轴施加静磁场$H$时磁振子能隙$E_0$的平衡态和磁场依赖性。在后一种情况下，在平面内的磁化重取向被证明是连续的，在T=0，与自由自旋波理论，并在有限的温度$T>0$不连续，与平均场论的预测。取向角的不连续性在磁振子能隙中产生了跳跃，这就是为什么对于$T>0$，能量在重取向场中不会变为零的原因。高于居里温度$T_C$，磁振子能隙$E_0(H)$为H=0在容易和在硬的情况下都消失。当$H$增加时，发现间隙几乎随$H$线性增加，但取决于场取向具有不同的斜率。特别地，当$H$沿着难磁化轴时，斜率较小。自旋波能量的这种磁各向异性被证明在$T_C$（$T \approx 1.2 T_C$）之上保持良好。
2005-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin Polarization and Electonic Structure of Room-Curie Ferromagnetic Mn5Ge3 Epilayers
锗基合金由于其与传统硅基电子器件集成的潜力，在未来的自旋电子学应用中具有很大的前景。Mn_5Ge_3在居里温度Tc~ 295 K范围内表现出强的铁磁性。我们用点接触Andreev反射（PCAR）谱测量了Ge（111）衬底上固相外延生长的Mn_5Ge_3外延层的自旋极化。此外，我们还用密度泛函理论计算了体相Mn_5Ge_3在扩散和弹道机制下的自旋极化。测量的自旋极化，Pc=43+/-5%相比，我们的理论估计，PDFT=10+/-5%和35+/-5%的弹道和扩散极限分别。
2004-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mn-doped Ga(As,P) and (Al,Ga)As ferromagnetic semiconductors
p型（Ga，Mn）As在自旋电子学功能铁磁半导体材料方面取得了显著进展。然而，在其他III-V族主体如锑化物、GaP或（Al，Ga）As中也观察到了强空穴介导的铁磁性，这为优化主体成分朝向更高的铁磁性居里温度打开了广阔的可能性领域。在这里，我们探讨理论上的铁磁性和Mn掺入Ga（As，P）和（Al，Ga）As三元主机。虽然合金化（Ga，Mn）与Al的居里温度只有很小的影响，我们预测的居里温度在较小的晶格常数Ga（As，P）主机相当大的增强。与（Al，Ga）As相比，Mn掺杂的Ga（As，P）在载流子和力矩补偿间隙Mn杂质的形成方面也是有利的。在（Ga，Mn）（As，P）中，我们发现这些有害杂质的部分浓度随着P含量的增加而显著降低。
2006-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-controlled interlayer exchange coupling in strong/weak ferromagnetic multilayers: a thermo-magnetic Curie-switch
我们研究了一种新型的层间交换耦合的基础上驱动强/弱/强铁磁三层通过居里点的弱铁磁间隔，与强铁磁外层之间的交换耦合，可以切换，开和关，或通过控制材料的温度连续变化的幅度。我们使用不同成分的Ni-Cu合金作为间隔层材料，从第一性原理出发，模拟了邻近感生磁性和通过间隔层的层间交换耦合效应，不仅考虑了热自旋无序，而且考虑了Ni原子磁矩对非磁性Cu最近邻浓度的依赖性。我们提出并证明了一个梯度组成的间隔，具有较低的镍浓度的接口，大大提高了有效交换的均匀性和显着改善的热磁开关的结构。所报道的磁性多层材料可以形成各种新型磁性器件的基础，例如传感器、振荡器和基于器件中的热磁居里开关的存储元件。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Prediction of the Curie temperature considering the dependence of the phonon free energy on magnetic states
居里温度的预测对于铁磁材料的设计具有重要意义。尽管居里温度已经使用海森堡模型估算，但迄今为止广泛使用的磁交换耦合参数是基于零温度下的第一性原理计算。在明确考虑温度效应时，重要的是使总自由能最小化，因为磁性和声子自由能彼此相关。在这里，我们提出了一个第一性原理的热力学方法，以尽量减少总的自由能，同时考虑磁性的影响声子和反馈效应，从声子到磁性。通过应用我们的计划，体心立方铁，我们发现一个显着的降低居里温度由于反馈效应。这一结果不可避免地迫使我们改变我们的惯例：在预测居里温度时，我们应该使用无序局域矩态的交换耦合常数，而不是铁磁态。我们的结果不仅改变了对有限温度磁性的基本认识，而且为更准确地预测居里温度提供了一个一般框架。
2020-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for field induced proximity type behavior in ferromagnetic nanofluid
我们报告了在CoFe 2 O4基铁磁流体（平均粒径D = 6 nm）中观察到的一些不寻常的磁性。更准确地说，除了具有本征居里温度T_Cb= 350 K的低场铁磁（FM）相变之外，在较高（饱和）磁场下出现具有非本征居里温度T_Cw = 266 K的第二相变。跃迁在交叉点T_cr = 210 K处相遇。第二个转变的起源归因于磁场诱导的FM粒子之间的邻近型相互作用通过非FM层。
2017-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Controlled Curie temperature, magnetocrystalline anisotropy, and valley polarization in 2D ferromagnetic Janus 2H-VSeS monolayer
受成功合成具有内禀铁磁性和高居里温度（T $_{c}$）的二维V基Janus dichloride单分子膜的启发，采用第一性原理计算对Janus 2 H-VSeS单分子膜的电子结构、自旋谷分裂和磁各向异性进行了详细的研究.结果表明，Janus 2 H-VSeS单分子膜具有105 meV的大的谷分裂，278 K的高T $_{c}$和良好的磁晶各向异性（0.31meV），这是由V原子的面内d $_{x^{2}-y^{2}}$ /d $_{xy}$轨道贡献的.双轴应变（$-$ 8%< $\varepsilon$ <8%）可以有效地调节Janus 2 H-VSeS单分子膜中V原子的磁矩、谷裂$Δ$ E、T $_{c}$和MAE。相应的$Δ$ E和T $_{c}$分别从72 meV调整到106.8meV和从180 K调整到340 K。由于V 3d轨道占据的变化，还观察到了从双极磁性半导体（BMS）到半导体（HSC）、自旋无隙半导体（SGS）和半金属（HM）的电子相变。由于空间和时间反转对称性的破坏，相反的谷电荷载流子携带相反的Berry曲率，这导致在K和K $^{\prime}$谷处显著的异常霍尔电导率。通过施加双轴应变和载流子掺杂，Berry曲率的最大调制分别达到45%和9.5%。稳定的面内磁晶各向异性和大的自发谷极化使铁磁Janus 2 H-VSeS单层膜成为实现自旋电子学和谷电子学器件…
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of bipolar magnetic semiconductor with room Curie temperature
本文通过密度泛函理论预测了居里温度352 K的二维双极磁性半导体Cr2NiSe4，并利用Al2Se3铁电极化反转实现载流子自旋极化的非易失性调控及存储设计。
2025-06-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Mn-rich MnSb2Te4: A topological insulator with magnetic gap closing at high Curie temperatures of 45-50 K
铁磁拓扑绝缘体具有量子反常霍尔效应，可用于高精度计量和边缘沟道自旋电子学。与超导体结合，它们可以拥有手性马约拉纳零模，这是实现拓扑量子比特的竞争者之一。最近，人们发现Mn的稳定的2+态使得能够形成具有A1 B2 C4化学计量比的内禀磁性拓扑绝缘体。然而，第一个代表，MnBi 2 Te 4，是反铁磁的，具有25 K的Néel温度和强n掺杂。在这里，我们表明，p型MnSb 2 Te 4，以前被认为是拓扑平凡的，是一个铁磁拓扑绝缘体的情况下，百分之几的Mn过量。它显示出（i）铁磁滞后，居里温度创历史新高（45-50 K），（ii）面外磁各向异性和（iii）具有接近费米能级的狄拉克点的二维狄拉克锥，其特征在于（iv）如由光电子能谱学揭示的面外自旋极化和（v）磁感应带隙在居里温度下关闭，如扫描隧道光谱所示。此外，它显示（vi）临界磁化指数β ~1，指示量子临界点附近。从头计算能带结构计算表明，轻微过量的Mn取代Sb原子提供铁磁层间耦合。剩余的偏离铁磁顺序，可能与此有关的替代，开放的反向体带隙，并使MnSb 2 Te 4一个强大的拓扑绝缘体和磁性拓扑绝缘体的新基准。
2021-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Annealing-induced enhancement of ferromagnetism and nano-particle formation in ferromagnetic-semiconductor GeFe
我们报道了退火引起的IV族铁磁半导体GeFe铁磁性增强和纳米颗粒形成。当退火温度低于500°C时，我们成功地将Ge 0.895 Fe 0.105薄膜的居里温度提高到~220 K，同时保持单一的铁磁相。相反，当在600°C退火时，在膜中形成具有堆垛层错和孪晶的单晶GeFe纳米颗粒，其具有接近室温的高居里温度。我们的研究结果表明，退火是非常有效的，以提高磁性能的GeFe的高温操作的自旋注入器件的Si或Ge基。
2014-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Quantum confinement : A route to enhance the Curie temperature of Mn doped GaAs
用多带哈伯德模型研究了Mn掺杂GaAs和GAN的电子结构。通过Mn d态的定位，发现Mn掺杂的GaAs属于Zaanen-Sawatzky-Allen相图及其变体的p-d金属区，而GAN中的Mn掺杂属于共价绝缘体区。它们在相图中的位置也决定了它们在量子限制下的行为，这将增加电荷转移能量。Mn掺杂GaAs的铁磁稳定性，我们发现，增加与限制，因此提供了一个更高的铁磁转变温度的路线。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Clustering in disordered ferromagnets: The Curie temperature in diluted magnetic semiconductors
我们从理论上研究了杂质关联和磁团簇效应对稀磁半导体（如$\textrm{Ga}_{1-x}\textrm{Mn}_{x}\textrm{As}$）中长程铁磁有序的影响，采用了解析方法和直接的蒙特卡罗模拟。我们得到的铁磁转变温度$T_{c}$，它成为渐近精确的强无序，高度稀释（即小$x$）制度的解析公式。我们建立了杂质相关性对$T_{c}$只有很小的影响，中性相关的随机无序产生名义上最高的$T_{c}$。我们发现，铁磁顺序接近从高温顺磁侧通过一个随机的磁聚簇现象与逾渗转变的情况。
2006-02-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Reversible 300K Ferromagnetic Ordering in a Diluted Magnetic Semiconductor
报道了在稀磁半导体中发现300 K可逆铁磁有序.在"开"和"关"状态之间的室温铁磁性的切换实现在Co 2+：ZnO的晶格掺入和去除的原生n型缺陷，间隙Zn。光谱和磁性数据暗示了铁磁性的双交换机制。这些结果首次证明了在稀磁半导体中的可逆室温铁磁有序，并为在半导体传感器或基于自旋的电子器件中集成磁性和导电性提供了新的机会。
2004-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Curie point singularity in the temperature derivative of resistivity in (Ga,Mn)As
我们观察到高质量（Ga，Mn）As铁磁半导体的电阻率温度导数$dρ/dT$在居里点处的奇异性，其$T_c$的范围约为80 ~ 185 K。该异常的特征与传统密矩磁性半导体中对输运的关键贡献截然不同，并且让人想起过渡金属铁磁体中的$dρ/dT$奇异性。在我们的实验中可访问的临界区域内，铁磁侧的温度依赖性可以解释从不相关的自旋波动的主导散射。$dρ/dT$在顺磁侧的奇异行为表明短程相关自旋涨落的重要作用。
2008-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Hole compensation effect in III-Mn-V dilute ferromagnetic semiconductors
本文系统地研究了（Ga，Mn）As，（In，Mn）As和（Ga，Mn）P中的空穴补偿效应，即离子辐照缺陷补偿效应对磁性能的影响。在所有材料中，居里温度和磁化强度都随着空穴补偿的增加而降低，证实了根据p-d齐纳模型的空穴介导的铁磁性的描述。居里温度和磁化强度与空穴补偿的材料依赖性表明，通过离子辐照对III-Mn-V稀铁磁半导体中的磁性的操纵受到所产生的缺陷相对于半导体中的带边的能级位置的强烈影响。
2019-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Fe$_{5-x}$Ge$_2$Te$_2$ -- A new exfoliable itinerant ferromagnet with high Curie temperature and large perpendicular magnetic anisotropy
具有高居里温度和大垂直磁各向异性等内禀磁性的层状范德华（vdW）晶体是自旋电子器件发展和应用的关键。铁磁vdW金属Fe_（3-x）GeTe_2（FGT）由于其高的T_c（220 K）和强的PMA而近年来受到关注。在这里，我们介绍了一种新的金属vdW铁磁体，Fe 5-xGe 2 Te 2或FG 2 T，这是成功地合成和充分表征。FG 2 T是一种铁磁有序金属，在250 K（大块和单晶薄片）具有非常尖锐的转变，并显示出大的PMA，如实验和计算研究所发现的。这项工作使新的异质结器件与近室温的能力，通过使用FG 2 T作为自旋注入器。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Current-in-plane spin-valve magnetoresistance in ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb heterostructures with high Curie temperature
我们在（Ga，Fe）Sb / InAs（厚度$t_\mathrm{InAs}$ nm）/（Ga，Fe）Sb三层异质结构中，利用面内电流（CIP）组态，研究了自旋阀磁电阻效应，其中（Ga，Fe）Sb是具有高居里温度（$T_\mathrm{C}$）的铁磁半导体（FMS）.在$t_\mathrm{InAs}$ = 3 nm的样品中，在3.7 K下清晰地观察到具有开放小回路的MR曲线，其起源于（Ga，Fe）Sb层的平行-反平行磁化翻转和（Ga，Fe）Sb / InAs界面处的自旋相关散射。由于界面散射的增强，随着$t_\mathrm{InAs}$的减小（从9 nm到3 nm），MR比增加（从0.03%到1.6%）。这是铁掺杂FMS异质结构中自旋阀效应的首次演示，为这些高$T_\mathrm{C}$ FMS的器件应用铺平了道路。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of diluted magnetic semiconductor Ge1-xCrxTe with high Cr composition
用分子束外延法在SrF_2衬底上生长了Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体Ge_（1-x）Cr_xTe（x=0.1）薄膜。原位反射高能电子衍射显示Ge_（1-x）Cr_xTe层在平面内具有六重对称性的条纹图案，这意味着Ge_（1-x）Cr_xTe [111]/SrF_2 [111]的外延生长。在反常霍尔效应测量中观察到一个明显的磁滞回线，这是由于宿主GeTe中强的自旋-轨道相互作用所致。居里温度随着Cr组分的增加而增加，直到200 K，但居里温度对空穴浓度没有明显的依赖性，这意味着Cr离子之间的铁磁相互作用的机制不同于Mn掺杂的稀磁半导体。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Strong enhancement of the spin Hall effect by spin fluctuations near the Curie point of FexPt1-x alloys
最近在具有强自旋轨道相互作用的非磁性重金属体系中观察到了强自旋霍尔效应（SHE）。这些SHE要么归因于固有的带结构效应，要么归因于杂质的非本征自旋相关散射，即侧跳或斜散射。在这里，我们报告了一个非常强大的自旋霍尔效应，归因于自旋波动，在铁磁FexPt 1-x合金的居里点附近，可调x。这导致在相邻铁磁层上施加类似阻尼的自旋-轨道扭矩，该扭矩在该过渡区域中强烈地依赖于温度，具有指示FePt内的峰值自旋霍尔比的下限0.34（±）0.02的峰值。我们还观察到一个明显的峰值在FM/FePt界面的有效自旋混合电导，并确定在这些FexPt 1-x合金的自旋扩散长度。这些结果为强自旋涨落铁磁系统的自旋动力学和输运的基础研究提供了新的机会，并为有效产生强自旋电流的应用提供了新的途径。
2018-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial ferromagnetic semiconductor GdN thin films on Si substrate
本文已被作者撤回
2010-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Exchange interactions and Curie temperature of Ce-substituted SmCo5
用Ce部分取代Sm可以对磁性能产生剧烈影响，因为它将在结构中引入应变并以增强Co原子对磁晶各向异性的贡献的方式破坏晶格对称性。然而，Ce的替代，这有利于改善磁晶各向异性，是不利的居里温度（TC）的提高。随着磁性器件工作温度范围的要求越来越宽，定量地探讨TC与铁磁交换能之间的关系显得尤为重要。在本文中，我们表明，基于平均场近似，Ce替代引起的SmCo 5的张应变导致增强的有效铁磁交换能和TC，而Ce原子本身降低TC。
2018-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetic semiconductors through metal-semiconductor transition in monolayer MnSe2
本研究利用密度泛函理论提出通过拉伸应变诱导单层 MnSe2 及 MnSe2/X 异质结构发生金属-半导体转变，从而获得室温铁磁半导体并产生显著 MOKE。
2023-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Curie Temperature Trends in (III,Mn)V Ferromagnetic Semiconductors
基于$S=5/2$局域矩与基质半导体价带中的巡回空穴交换耦合的模型，对立方（III，Mn）V半导体的铁磁转变温度进行了理论研究.从该模型最简单的平均场论出发，我们估计了巡游空穴系统中由于交换和关联引起的$T_c$增强，以及由于有序矩的集体涨落引起的$T_c$抑制.我们发现，这些铁磁半导体的高临界温度需要大的磁化率贡献从价带的重空穴和大的自旋刚度，结果从强自旋轨道耦合在价带。我们的计算表明，这些系统的铁磁性的模型是完全一致的室温铁磁性Mn掺杂的氮化物。
2002-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic susceptibilities of diluted magnetic semiconductors and anomalous Hall-voltage noise
用半经典方法研究了稀磁半导体中载流子和杂质的自旋密度。导出了顺磁相自旋密度和载流子自旋电流密度的运动方程，展示了它们的耦合扩散动力学。从这些方程中得到了动力学自旋极化率。该理论适用于掺杂任意自旋量子数的磁性离子的p型和n型半导体。价带中的自旋-轨道耦合导致各向异性自旋扩散，并抑制p型材料的居里温度。作为一个应用，我们推导出霍尔电压噪声在顺磁相。由于反常霍尔效应的贡献，这个量在接近居里温度时被临界地增强。
2003-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial-stress driven tetragonal symmetry breaking in and high-temperature ferromagnetic semiconductor from half-metallic CrO2
将载流子的全自旋极化与用于自旋电子学应用的现代半导体技术相结合是非常期望的。为此，需要具有高居里温度的良好结晶铁磁（或亚铁磁）半导体。金红石型CrO $_2$是一种居里温度为394 K的半金属自旋电子材料，在室温下具有接近全自旋极化。本文通过第一性原理研究发现，当对金红石型CrO $_2$施加双轴压应力时，其费米能级的态密度随面内压应变的增加而降低，在应变为-5.6\%时发生结构相变，转变为正交相，在应变为-6.1\%时发生电子相变，转变为半导体相.进一步的分析表明，这种伴随着四面体对称性破缺的结构转变是由应力驱动的Cr的氧八面体的畸变和旋转引起的，而半金属-半导体转变则是由于结构变化引起的晶场分裂的增强。重要的是，我们系统的总能量比较表明铁磁居里温度几乎与应变无关，接近400 K。该双轴应力可以通过施加双轴压力或在适当的衬底上外延生长CrO $_2$来实现。这些结果对于实现现代半导体工艺中可控载流子的完全（100%）自旋极化是有用的。
2017-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced magnetism in the ferromagnetic semiconductors
我们研究了在铁磁半导体如EuS中，由于入射光引起的磁转变温度$T_c$的增强。光激发载流子由于与局域磁矩的耦合而介导额外的铁磁相互作用。哈密顿量由局域化矩的海森堡模型和光激发载流子与局域化矩之间的相互作用项组成。该模型预测一个小的增强的转变温度与实验半定量协议。
2009-06-30 cond-mat.mtrl-sci
