Efficient Spin Transfer in WTe2/Fe3GeTe2 van der Waals Heterostructure Enabled by Direct Interlayer p-Orbital Hybridization
通过直接层间p轨道杂化实现WTe2/Fe3GeTe2异质结中高效自旋转移，提升自旋轨道扭力效率。
2025-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dzyaloshinskii-Moriya interaction torques and domain wall dynamics in van der Waals heterostructures
该研究结合密度泛函理论与原子自旋模拟，揭示 CrI$_3$-In$_2$Se$_3$ 范德华异质结构中界面 DMI 可由铁电翻转产生转矩，实现无电流低能耗畴壁运动并提高 Walker 场。
2024-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exchange bias between van der Waals materials: tilted magnetic states and field-free spin-orbit-torque switching
本研究揭示 CrSBr/FGT 范德华异质结中垂直于 FGT 面外各向异性的面内交换偏置，可诱导倾斜磁态并实现零磁场下确定性自旋轨道转矩翻转。
2023-06-03 cond-mat.mes-hall
Energy-efficient field-free unconventional spin-orbit torque magnetization switching dynamics in van der Waals heterostructures
本研究在Fe3GaTe2/TaIrTe4范德华异质结构中实现了节能、无外场的自旋轨道矩磁化翻转，并揭示了其非常规电荷-自旋转换机制，为低功耗自旋电子器件提供了新途径。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coexistence of non-trivial van der Waals magnetic orders enable field-free spin-orbit torque switching at room temperature
本研究发现范德瓦尔斯磁体CFGT在室温以上铁磁与反铁磁有序共存，借此实现了其与Pt异质结的无外场高能效确定性自旋轨道矩翻转，为自旋电子器件发展提供了新途径。
2024-10-10 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and Magneto-transport in MoS$_2$/Phosphorene van der Waals heterostructure
在格林函数支持的密度泛函理论框架下，利用散射理论研究了含时自旋电流介导的自旋转移矩行为.在半导体模型MoS $_2$ /磷烯范德华异质结中揭示了量子磁输运特性。研究了自旋电流通道化异质层输运随磁化角旋转变化的动力学。据观察，随时间变化的自旋输运矩保持不变，无论磁化角方向。极化自旋电流是持久的外部磁场的潜在适用性对自旋电子学。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall
Van der Waals interaction in uniaxial anisotropic media
本文研究了无延迟极限下单轴各向异性介质中平面间的范德华相互作用。主要的焦点是光轴和表面法线之间的非零倾斜对范德华吸引力强度的影响。范德华自由能的一般表达式推导出使用表面模式方法和传输矩阵形式主义。为了便于数值计算的温度依赖的三带参数化的液晶5CB的介电张量的发展。浸没在液晶中的固体板经受相对于介质的光轴对准表面法线的范德华扭矩。对于不同的材料，优选的取向是不同的。两个紧密接近的固体平板经历范德华吸引力，对于所有研究的材料，范德华吸引力对于介入的液晶的垂面排列是最强的。研究结果对液晶基质中胶体的稳定性具有重要意义。
2018-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Deterministic and non-volatile switching of all-van der Waals spin-orbit torque system above room temperature without external magnetic fields
本研究首次在室温以上（高达320 K）无外加磁场条件下，利用相邻WTe$_2$层的非常规面外反阻尼矩，实现了PMA vdW铁磁体Fe$_3$GaTe$_2$的确定性和非易失性切换，为下一代自旋电子器件提供了全vdW解决方案。
2023-09-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ion-mediated interactions between net-neutral slabs: Weak and strong disorder effects
我们研究了两个随机带电，但否则净中性，平面介质板浸没在一个不对称的库仑流体含有移动的单价和多价离子的混合物之间的有效相互作用。与范德华力和图像诱导的离子耗尽相互作用提供的标准图片相比，平板的并列边界表面上的电荷无序的存在导致它们相互作用的方式发生实质性的变化。虽然，后者预测纯粹的吸引力严格中性板之间的相互作用，我们表明，从表面电荷紊乱，图像耗尽，德拜（或盐）屏蔽，也特别是，他们的耦合与多价离子的组合效应，引起一个更多样化的行为净中性板之间的有效相互作用。无序效应表现出很大的变化，这取决于适当量化的无序强度，当表面电荷是弱无序时，导致与排斥和吸引分支的非单调有效相互作用（小的无序方差）或主导吸引相互作用，其在范围和幅度上都大于从范德华力和图像诱导的离子耗尽相互作用预测的，当表面是强烈无序的（大的无序变化）时。
2015-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Quantum vacuum photon modes and repulsive Lifshitz-van der Waals interactions
量子真空光子模式和图案化表面的性质之间的桥梁目前正在建立坚实的理论基础。基于这些基础，在纳米结构腔中的量子真空光子模式的操纵理论上被证明能够将Lifshitz-van der Waals力从吸引力转变为排斥力。由于这个概念依赖于表面纳米图案而不是化学成分的变化，它大大放松了实现排斥力的通常条件。作为一个案例研究，纳米图案化的聚乙烯平板和平板与水作为中间介质之间的潜在相互作用能的计算。非常小的波纹高度（小于10纳米）被证明是能够把Lifshitz-van der Waals力从吸引力到排斥力，相互作用的强度由波纹高度控制。这种新方法可能会导致表面科学的各种应用。
2015-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Visualizing Field-free Deterministic Magnetic Switching of all-van der Waals Spin-Orbit Torque System Using Spin Ensembles in Hexagonal Boron Nitride
本文利用六方氮化硼中的自旋缺陷量子成像技术，可视化全范德华自旋轨道矩体系中Fe3GaTe2的无场确定性磁开关，揭示了面外自旋、面内自旋与焦耳热相互作用导致开关行为从确定性向非确定性演变的机制。
2025-02-06 cond-mat.mes-hall
Engineering nonlinear spin-orbit torque driven by intra-band transport in MoSe$_2$/CrI$_3$ and WSe$_2$/CrI$_3$ van der Waals heterostructures
Faculty of Science, Department of Physics, Shahid Chamran University of Ahvaz（阿瓦士沙希德·恰姆兰大学理学院物理系）；School of Quantum Physics and Matter, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（基础科学研究所量子物理与物质学院）；Department of Physics, Zhejiang Normal University（浙江师范大学物理系）
本研究通过理论分析揭示TMDC/CrI$_3$异质结中非线性带内跃迁主导的自旋轨道转矩，发现其符号和大小受化学势、掺杂及材料调控，为超薄低功耗自旋电子器件提供新平台。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum friction between oscillating crystal slabs: Graphene monolayers on dielectric substrates
本文从理论上描述了两个非接触准二维晶体之间的能量传递过程，并与两个准二维晶体作匀速平行运动的情况进行了比较。我们应用该理论来计算范德华能量和耗散能量在两个振荡板，每个板由一个石墨烯单层沉积在二氧化硅衬底。石墨烯的介电响应从第一原理确定，和SiO2表面响应使用经验局部介电函数描述。我们研究了驱动频率和石墨烯掺杂对vdW吸引力的影响。我们提出了通过调节石墨烯掺杂EF i和驱动频率ω 0来控制板片的粘附和解粘的想法。我们发现简单的ρ 02依赖vdW和耗散能量。由于Dirac等离子体激元是板之间能量传递的主要通道，因此在同等掺杂的EF 1 = EF 2 = 0石墨烯中的耗散功率显示出强的ω 0 = 2 omegap峰。当石墨烯沉积在SiO2衬底上时，该峰显著降低。如果只有一个石墨烯是原始的（EFi = 0），则2 omegap峰消失。对于较大的分离α，声子损失也变得重要，并且掺杂导致源自石墨烯-基板板中的杂化电子-声子激发之间的共振耦合的许多峰的移位、出现和消失。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of excess charge carriers and fluid medium on the magnitude and the sign of the Casimir-Lifshitz torque
本文利用 Casimir–Lifshitz 微扰理论分析含过剩载流子的双轴黑磷，揭示载流子浓度、流体介质和分离距离对力矩增强及符号反转的影响。
2022-09-19 cond-mat.mes-hall
All-Electrical Self-Switching of van der Waals Chiral Antiferromagnet
本研究在零外磁场下的范德华 CoTa3S6 中，利用电流诱导的手性自旋轨道矩与 RKKY 交换矩实现手性反铁磁序的全电学确定性切换。
2025-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant spin transfer torque in atomically thin magnetic bilayers
在腔量子电动力学中，利用光子在两个限定腔的反射镜之间的多次反射来增强腔内原子的光耦合。我们表明，这种模式，用于增强与本地化的对象的相互作用的飞行粒子可以推广到基于范德华二维磁体的自旋电子学。在隧穿磁性双层时，我们发现每个电子入射的自旋转移力矩可以成为大于$\hbar/2$的数量级，这可能是由于电子通过铁磁单层的多反射路径作为其角动量转移的中间体。在隧穿共振附近的宽能量范围内，每个电子隧穿的阻尼式自旋转移力矩具有通用值$\frac{\hbar}{2} \tan{\fracθ{2}}$，仅取决于磁化之间的角度$θ$。这些发现扩展了基于范德华磁体的高性能和高密度存储的磁化操纵的范围。
2020-09-27 cond-mat.mes-hall
Distance-dependent sign-reversal in the Casimir-Lifshitz torque
两个双轴可极化的各向异性平板之间的Casimir-Lifshitz扭矩显示出在其旋转意义上的非平凡的符号反转。标记该反转的板之间的临界距离$a_c$由频率$ω_c\!\sim \!c/2a_c$表征，在该频率下，沿两个主轴的面内极化率相等。这两种材料试图在低于$a_c$的一个方向上对齐它们的极化主轴，而在高于$a_c$的方向上，它们的轴试图相对于它们先前的最小能量取向旋转垂直地对齐。符号反转在非延迟极限中消失。我们的微扰结果，推导出的情况下，相对极化率的差异很小，匹配良好的单轴材料的精确理论。我们说明了我们的结果为黑磷和磷烯。
2018-01-03 cond-mat.mes-hall hep-th quant-ph
Robust field-free switching using large unconventional spin-orbit torque in an all-van der Waals heterostructure
本文在全范德华异质结构TaIrTe4/Fe3GaTe2中实现了由大的非常规自旋轨道矩驱动的鲁棒无外场磁化翻转，并证明其可承受高达252mT的面内磁场，为高效稳定SOT器件提供了新路径。
2024-08-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Vacuum friction on a rotating pair of atoms
电磁真空的零点量子涨落在两个原子之间产生了广为人知的伦敦-范德华吸引力。最近，人们对旋转物质与量子真空的相互作用重新产生了兴趣。在这里，我们考虑由伦敦范德华力维持的旋转原子对，并计算它们因零点辐射而经历的摩擦扭矩。使用半经典的框架来自涨落耗散定理，我们考虑到感应偶极子之间的完整的静电耦合。仅考虑零温度的情况，我们发现制动力矩正比于角速度和精细结构常数的三次方。虽然与伦敦范德华吸引力相比非常小，但扭矩足以在二元碰撞中诱导形成二聚体。这种在原子水平上的新摩擦现象应该引起对不可逆性解释的范式转变。
2015-08-04 cond-mat.mes-hall
Probing low-energy hyperbolic polaritons in van der Waals crystals with an electron microscope
范德瓦尔斯（vdW）材料表现出有趣的结构、电子和光子性质。扫描透射电子显微镜（STEM）中的电子能量损失谱（EELS）允许对这些性质进行纳米级映射。然而，典型的STEM-EELS检测仅限于eV范围内的能量损失，这对于探测重要的低能激发（例如声子或中红外等离子体激元）来说太大了。在这里，我们适应了传统的STEM-EELS系统探测能量损失下降到100毫电子伏，并将其应用于映射声子态的h-BN，一个代表性的范德华（VDW）材料。令人惊讶的是，h-BN EELS光谱取决于h-BN厚度和电子束到h-BN薄片边缘的距离。为了解释这一观察，我们开发了一个经典的响应理论描述的相互作用的快电子（各向异性）板坯的vdW材料。理论和数值计算完全匹配的实验h-BN光谱，并揭示了电子损失是由双曲声子极化激元的激发，而不是体声子的经常报道。因此，STEM-EELS提供了探测VDW材料中低能极化激元的可能性，我们的理论对于解释未来的实验具有根本的重要性。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic contribution to the van der Waals and the Casimir-Polder energies for CO$_2$ and CH$_4$ molecules near surfaces and thin films
为了理解为什么二氧化碳（CO $_2$）和甲烷（CH $_4$）分子与表面的相互作用不同，我们调查的Casimir-Polder能量的线性极化CO $_2$分子和各向同性极化CH $_4$分子前面的原子级薄的金膜和无定形二氧化硅板。我们定量分析了分子极化率的各向异性如何影响分子结合能的范德华贡献。
2015-06-04 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Numerical analysis of surface and edge states in slabs, stripes, rods and surface steps of topological insulators
通过数值求解拓扑绝缘体的有效连续模型，其参数与拓扑绝缘体Bi 2 Se 3的能带结构相对应，分析了各种几何构型下可能出现的一维态.无质量狄拉克费米子存在于薄带的边缘，薄带的表面不仅沿范德华能隙取向，而且沿垂直方向取向。具有表面台阶的厚杆和厚板在表面上具有局部化的大量模式。我们认为，模式是大量的，它们的起源是由于相邻面的狄拉克点能量的差异。证明了在大矩形棒和表面台阶的边缘附近没有一维态。
2018-10-11 cond-mat.mes-hall
Controllable Spin Current in van der Waals Ferromagnet Fe3GeTe2
自旋电流的控制是自旋电子学应用的关键，特别是对于自旋轨道力矩器件。自旋霍尔效应（SHE）是产生自旋电流的一种常用方法。然而，在非磁性材料中很难对其自旋极化进行调控。近年来，铁磁体中自旋电流的发现为实现这种操纵提供了契机。本文对具有不同磁化强度的范德华铁磁体Fe_3GeTe_2（FGT）中的自旋电流进行了理论研究。我们观察到FGT中的自旋电流与磁化强度呈非线性关系。面内和面外自旋极化同时出现，由于对称性的降低，双层FGT甚至可以表现出任意的自旋极化。更有趣的是，反常霍尔效应（AHE）和自旋反常霍尔效应（SAHE）之间的相关性已从Berry曲率的角度得到解释。这一工作说明了对称性和磁性的相互作用可以有效地控制自旋电流的大小和自旋极化，为实现奇异的自旋轨道力矩提供了一种实用的方法。
2021-09-27 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Exchange Surface Spin Waves in Type-A van der Waals Antiferromagnets
研究A型范德华反铁磁体中体磁子带隙内的纯交换表面自旋波，发现其可由电磁波高效激发且杂散磁场具奇偶振荡特性。
2025-04-30 cond-mat.mes-hall
Nanopatterning of multicomponent van der Waals heterostructures using atomic force microscopy
针对传统范德华异质结纳米图案化技术边缘精度与分辨率受限的问题，提出基于原子力显微镜的无电极刻蚀方法，可在环境条件下实现多组分厚异质结的高分辨率图案化。
2024-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic bound states in the continuum in van der Waals heterostructure metasurfaces
该研究探究范德华异质结构超表面中激子连续域束缚态的形成，提出通过激子发射率与超表面光学模式相消干涉抑制辐射损耗的机制，数值模拟证实珀塞尔因子可被抑制五个数量级以上，为量子光学和信息处理提供新可能。
2025-07-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetism, symmetry and spin transport in van der Waals layered systems
越来越多的原子层状磁性材料的发现，以及已经建立的强自旋轨道耦合（SOC）和拓扑系统的庞大目录，要求一些指导原则，以定制和优化新的自旋输运和光学性质在其界面。在这里，我们重点介绍这两个领域的最新发展，这些发展使它们更加紧密地联系在一起，并使它们成为未来富有成效的协同作用的成熟因素。在概述了范德华（vdW）磁性和SOC效应的基本原理之后，我们讨论了它们的共存，操纵和竞争如何最终建立新的方法来设计强大的自旋纹理，并驱动基于2D材料的vdW异质结构中自旋电流和磁化切换的产生和动态。基于我们对现有实验结果和理论考虑的分析，我们得出了一个前瞻性的分析交织的磁性和自旋-轨道力矩（SOT）现象如何结合在界面定义良好的对称性，以及这如何决定的性质和数字的优点SOT和角动量转移。这将在设计利用具有自旋自由度的2D材料的独特性质的未来非易失性存储器器件中起指导作用。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically Active Domain Wall Magnons in Layered van der Waals Antiferromagnets
本文从理论上研究了易轴层状范德瓦尔斯反铁磁体中畴壁磁振子的基本集体激发，它们表现为耦合自旋超流体的简正模。我们发现，由于VDW磁体中的自旋-电荷耦合，这种DW磁振子可以通过电压感应扭矩激活，从而为它们的低耗散和纳米级激发提供了一条路径。此外，可以通过施加破磁静态磁场来控制在某一频率下的电激活和DW磁振子的数量，从而增加通过它们的信号传输的可调谐性。我们的研究结果强调，在VDW磁体的畴壁提供了一个有前途的平台，在自旋电子学和磁学的广泛探索路由相干自旋信息。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall
Electron-beam-induced Contactless Manipulation of Interlayer Twist in van der Waals Heterostructures
Polytechnic University of Turin（都灵理工大学）；Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究所）；Italian Institute of Technology（意大利理工学院）；University of Cagliari（卡利亚里大学）
本研究通过电子束诱导电荷注入实现了对范德瓦尔斯异质结构层间扭角的无接触操控，利用界面电场产生静电扭矩并诱导角位移。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-transfer torque and spin-polarization in topological-insulator/ferromagnet vertical heterostructures
我们预测了一个非常规的自旋转移矩（STT）作用于N/TI/F垂直异质结构中的自由铁磁（F）层的磁化强度，它起源于三维拓扑绝缘体（TI）表面的强自旋轨道耦合（SOC），以及来自电荷电流在其从正常金属（N）流动时在传输方向上变成自旋极化的电荷电流，在TI板的大部分上。不像对称F '/I/F磁性隧道结中的常规STT（其中仅平面内STT分量在线性响应中为非零），平面内和垂直扭矩在N/TI/F结中都是相当大的，同时不需要固定的F'层作为自旋极化器，这对于自旋电子应用是有利的。使用非平衡Born-Oppenheimer处理之间的相互作用的快传导电子和慢磁化，我们推导出一个通用的Keldysh格林函数为基础的STT公式，这使得它可以分析扭矩中存在的SOC无论是在散装或在界面处的自由F层。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Importance of van der Waals interactions for ab initio studies of topological insulators
我们采用从头计算密度泛函方法研究了典型层状拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Te $_3$的体相和表面的晶格和电子结构，并系统地比较了不同方法的结果，包括范德华（vdW）相互作用.我们表明，利用半经验能量修正的方法产生这些材料的准确描述，通过适当考虑vdW相互作用的长程尾得到最精确的结果。体晶格常数、五重层间距和拓扑表面态的狄拉克速度都与实验符合得很好。在Bi $_2$ Te $_3$中，能量色散的六方弯曲导致TSS在中等能量下的复杂自旋织构，而在Bi $_2$ Se $_3$中，这些状态在远离狄拉克点的位置保持几乎完美的螺旋，在高得多的能量下（高于体导带的最小值）显示出明显的六方弯曲迹象。我们的研究结果建立了一个框架，统一和系统的自洽第一性原理计算的拓扑绝缘体在体，板和界面几何，并提供了必要的第一步，从头模拟拓扑异质结构。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Twist-tunable Polaritonic Nanoresonators in a van der Waals Crystal
光学纳米谐振器是许多纳米技术应用（例如光谱学）中的基本构建块，因为它们能够有效地将光限制在纳米级。最近，基于声子极化激元（PhPs）$-$光耦合到极性晶体（例如SiC或h-BN）中的晶格振动$-$的激发的纳米谐振器由于其强场约束、高品质因数和在中红外（IR）频率下增强光子态密度的潜力而引起了广泛关注。在这里，我们更进一步，通过引入PhPs纳米谐振器，不仅表现出这些非凡的性能，而且还包括一个新的自由度$-$扭曲调谐，即可能性，通过简单的旋转进行光谱控制。为此，我们都利用了范德华晶体$α$ $_3$中PhP的低损耗面内双曲传播，并实现了放置在金属带光栅顶部的原始$α$ $_3$板的介电工程，这保留了高质量的极化激子共振。通过在平面内简单旋转$α$ $_3$板（从0到45 $^{\circ}$），我们通过远场和近场测量证明，窄极化子共振（品质因数Q高达200）可以在宽范围内调谐（高达32 cm $^{-1}$，即半高全宽的6倍，FWHM ~ 5 cm $^{-1}$）。我们的研究结果打开了大门，可调的低损耗纳米技术在红外频率的传感，发射或光电探测应用的发展。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Wafer-scale epitaxial growth of the thickness-controllable van der Waals ferromagnet CrTe2 for reliable magnetic memory applications
本文在2英寸蓝宝石衬底上实现了单晶1T-CrTe2薄膜的晶圆级逐层外延生长，通过界面库仑作用调控反常霍尔响应，并将自旋轨道矩器件开关功耗降低54%，为高能效自旋电子学提供了通用设计框架。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperbolic phonon-plasmon polaritons in a hBN-graphene van der Waals structure
提出并理论分析hBN-石墨烯范德华异质结构中的双曲表面声子-等离激元极化激元，利用解析模型揭示其能谱、场分布、介电敏感性与吸收特性。
2024-03-01 cond-mat.mes-hall
Twisted Nano-optics: Manipulating Light at the Nanoscale with Twisted Phonon Polaritonic Slabs
最近的发现表明，当两层范德华（vdW）材料叠加在一起时，它们各自的面内主轴之间的相对扭转角，耦合系统的电子性质可以显着改变。在这里，我们证明了一个类似的概念可以扩展到光学领域，特别是传播极化激元，混合光-物质相互作用。要做到这一点，我们制造的堆叠组成的两个扭曲的平板的极性vdW晶体（MoO 3）支持低损耗各向异性声子极化激元（PhPs），和图像的传播时，后者发射的本地化源（金属天线）。我们的图像显示，在一个临界角的PhPs的iscurve曲线（确定在一个固定的频率的PhPs动量）经历了一个拓扑转变。值得注意的是，在这个角度下，PhP的传播沿着预定的方向（渠化区域）被强烈引导，而没有几何扩散（无衍射）。这些结果证明了一个新的自由度（扭转角），用于控制在纳米尺度的极化激元的传播与纳米成像，（生物）传感，量子应用和热管理的潜力。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Design and Predict Tetragonal van der Waals Layered Quantum Materials of MPd$_5$I$_2$ (M=Ga, In and 3$d$ Transition Metals)
该研究通过高通量密度泛函理论计算预测 MPd$_5$I$_2$ 系列四方范德华层状材料，揭示其可调拓扑与磁性，并识别出拓扑绝缘体及永磁候选体系。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of radial Rashba spin-orbit fields in twisted van der Waals heterostructures
本文通过第一性原理证明，在扭曲范德华同质双层和异质多层结构中Rashba自旋轨道耦合可呈径向，且能通过电场调控其从径向到切向的转变，为设计自旋-电荷转换和控制超导性提供了新途径。
2024-02-19 cond-mat.mes-hall
Current-driven magnetization switching in a van der Waals ferromagnet Fe3GeTe2
最近发现的二维（2D）范德华（vdW）材料的铁磁性为具有优异性能的新型自旋电子器件提供了希望。然而，为了利用2D vdW磁体来构建自旋电子纳米器件，例如磁存储器，在有效地将磁化从一种状态电切换到另一种状态方面仍然存在关键挑战。在这里，我们设计了一个双层结构的Fe 3GeTe 2/Pt，其中的几层Fe 3GeTe 2的磁化强度可以有效地切换的自旋轨道转矩（SOTs）源于电流在Pt层中流动。使用谐波测量进一步定量表征对应于SOT的有效磁场。我们在二维vdW磁体中的SOT驱动的磁化切换的演示可以为在下一代自旋电子学应用中实现低维材料铺平道路。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Focusing of in-plane hyperbolic polaritons in van der Waals crystals with tailored infrared nanoantennas
声子极化激元（PhPs），光耦合到晶格振动，具有面内双曲色散，表现出类似射线的传播，具有大的波矢和增强的光学态密度沿表面上的某些方向。因此，它们引起了人们极大的兴趣，因为它们承诺了用平面电路和纳米尺度操纵红外线的前所未有的可能性。在这里，我们展示了，第一次，在平面内的双曲型PhPs沿薄板MoO 3传播的聚焦。为此，我们开发了凸形几何形状的金属纳米天线，用于极化激元的有效发射和聚焦。值得注意的是，所获得的焦点表现出增强的近场限制和吸收相比，由面内各向同性PhPs产生的焦点。更有趣的是，实现了小至λ ap/5 = λ 0/50的焦点尺寸（λ ap是极化子波长，λ 0是光子波长）。平面内双曲型极化激元的聚焦引入了利用平面内各向异性范德华材料和超颖表面开发平面极化激元光学的第一和最基本的构建块。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Half-quantized anomalous Hall conductance in topological insulator/ferromagnet van der Waals heterostructures
Linnaeus University（林奈大学）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（北欧原子理论中心，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；University of Texas at El Paso（德克萨斯大学埃尔帕索分校）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究通过第一性原理和紧束缚模型探讨了铁磁层与拓扑绝缘体异质结中磁化诱导的能隙、侧壁态性质及Hall导电性，揭示了实现精确半量子化面临的挑战及其对量子反常Hall效应和拓扑磁电效应的影响。
2026-04-12 cond-mat.mes-hall
Omnidirectional spin-to-charge conversion in graphene/NbSe$_2$ van der Waals heterostructures
本研究在石墨烯/NbSe$_2$范德华异质结中实现全向自旋-电荷转换，揭示其源于界面自旋轨道邻近效应与对称性破缺，为新型自旋电子器件架构设计提供了新途径。
2022-05-16 cond-mat.mes-hall
Gigantic current control of coercive field and magnetic memory based on nm-thin ferromagnetic van der Waals Fe3GeTe2
本研究发现面内电流可在纳米厚度 Fe3GeTe2 中产生巨大自旋轨道转矩、显著降低矫顽场，并据此演示由微小电流控制的新型非易失性磁存储器。
2025-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonequilibrium Casimir effects of nonreciprocal surface waves
我们表明，在由非互易等离子体材料制成的基板附近的各向同性偶极粒子可以经历横向卡西米尔力和扭矩时，粒子的温度不同于板和环境。我们连接的横向力的存在非互易表面极化激元的非对称色散和存在的横向扭矩的自旋动量锁定这样的表面波。使用波动电动力学的形式主义，我们表明，横向力和扭矩的功能应该是实验观察到的掺杂锑化铟（InSb）放置在外部磁场的衬底，并为各种电介质颗粒。有趣的是，我们还发现，横向力和扭矩的方向取决于组成材料的颗粒，这表明基于横向非平衡Casimir物理的分选机制。
2021-06-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin Hall effect in van der Waals ferromagnet Fe$_{5}$GeTe$_{2}$
Osaka University（大阪大学）；Japan Synchrotron Radiation Research Institute（日本同步辐射研究所）；Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所新兴物质科学中心）
研究范德华铁磁体Fe$_{5}$GeTe$_{2}$中自旋霍尔效应的温度依赖性及其在自旋电子器件中的应用。
2026-01-09 cond-mat.mes-hall
Highly efficient spin-orbit torque and switching of layered ferromagnet Fe3GeTe2
在范德瓦尔斯（vdW）层状铁磁体中，Fe 3GeTe 2（FGT）是形成FGT/重金属异质结构的理想材料，可用于研究自旋轨道矩（SOT）效应。它的金属性，强垂直磁各向异性建立在单原子层，相对较高的居里温度（Tc约225 K）和静电栅极可调谐性提供了一个诱人的可能性，实现最终的高SOT限制在单层全VDW纳米器件。在Pt中产生的自旋电流对FGT磁化施加阻尼式SOT。在约2.5 × 1011 A/m2的电流密度下，SOT引起FGT磁化切换，这通过FGT的异常霍尔效应来检测。为了量化SOT效应，当施加的磁场使FGT磁化在平面中旋转时，我们测量二次谐波霍尔响应。我们的分析表明，SOT效率与包含三维（3D）铁磁金属的最佳异质结构相当，并且比包含3D亚铁磁绝缘体的异质结构大得多。如此高的效率归因于原子级平坦的FGT/Pt界面，这表明了利用vdW异质结构用于高效自旋电子纳米器件的巨大潜力。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall
Van der Waals waveguide quantum electrodynamics probed by infrared nano-photoluminescence
本研究构建WSe₂包裹MoTe₂单层的范德华波导结构，利用干涉式纳米光致发光技术观测自发辐射的空间振荡图案，结合波导QED模型量化Purcell增强速率，推动全vdW QED波导发展。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Layer-dependent field-free switching of Néel vector in a van der Waals antiferromagnet
本文在具有垂直磁各向异性的 A 型范德华反铁磁体 FCGT 中实现了 Néel 矢量的层依赖电学翻转，并利用 FCGT/CrSBr 异质结的非共线界面自旋织构实现无场翻转，为范德华反铁磁自旋电子器件奠定基础。
2025-04-09 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque switching in 2D ferromagnet / topological insulator heterostructure grown by molecular beam epitaxy
拓扑绝缘体（TI）是一类通过自旋轨道矩（SOT）机制控制相邻铁磁体（FM）磁化强度的有前途的材料。然而，目前的研究结合TI与传统的FM提出了大的设备到设备的变化，导致在广泛的分布SOT幅度。已经确定，TI和FM之间的界面质量在确定SOT的性质和效率方面是至关重要的。为了优化SOT幅度并实现超低功率磁化切换，原子级平滑接口是必要的。为此，我们已经开发了一个完整的范德华FM/TI异质结的生长分子束外延。选择补偿TI（Bi0.4Sb0.6）2 Te 3和铁磁Fe 3GeTe 2（FGT）是因为它们具有优异的结晶质量、BST中的低载流子浓度以及FGT中相对较大的居里温度和垂直磁各向异性。我们通过使用谐波磁输运测量来表征SOT的大小，并表明可以在电流密度Jc < 10^10 A/m^2的情况下切换超导FGT薄膜的磁化强度。与以前使用传统FM的研究相比，我们的研究结果非常可靠，器械之间几乎没有差异。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall
Tunable room-temperature spin galvanic and spin Hall effects in van der Waals heterostructures
自旋-轨道耦合是一种强有力的工具，可以通过自旋矩现象来实现电荷流和自旋流的相互转换，并控制磁性材料的磁化强度。然而，尽管现有的散装材料的多样性和最近出现的界面和低维效应，在室温下的相互转化的控制仍然是难以捉摸的。在这里，我们明确地证明了强烈增强的室温自旋电荷（STC）转换在石墨烯驱动的半导体过渡金属二硫属化物（WS 2）的接近。通过在适当设计的霍尔棒中进行自旋进动实验，我们分离了自旋霍尔效应和自旋电流效应的贡献。值得注意的是，它们相应的转换效率可以通过静电门控在幅度和符号上进行调整，在电荷中性点附近达到峰值，其幅度与迄今为止报道的最大效率相当。这种前所未有的电场可调谐性为无磁性材料的自旋生成和超紧凑磁存储器技术提供了新的构建块。
2019-08-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Hyperbolic exciton-plasmon polaritons in MoS$_2$/MoOCl$_2$ van der Waals heterostructures
Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）；Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnología, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学光电子与微技术研究所）；Departamento de Ingeniería Electrónica, E.T.S.I de Telecomunicación, Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学电信工程学院电子工程系）
本文预测MoS₂/MoOCl₂异质结构可产生受多参数调控的双曲激子-等离激元极化激元，为可见光波段定向多模式极化激元工程提供无光刻平台。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall effect due to the bulk states of topological insulators: Extrinsic contribution to the conserved spin current
本文采用完全量子力学形式计算了拓扑绝缘体体态的外在自旋霍尔效应，发现侧跳等外在无序贡献与内在贡献量级相当，但总自旋磁化率过小，对自旋力矩贡献可忽略不计。
2023-09-11 cond-mat.mes-hall
Emergence of Propagating Exciton-Polaritons in Hybrid Waveguide-van der Waals Heterostructures
Institute of Physics, University of Rostock（罗斯托克大学物理研究所）；Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所，莱布尼茨高频技术研究所）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, NIMS（日本物质材料研究机构纳米结构材料研究中心）；Research Center for Electronic and Optical Materials, NIMS（日本物质材料研究机构电子光学材料研究中心）
该研究将TMD与飞秒激光写入的表面波导结合，通过低温光谱装置观测到A激子的光谱变化，归因于波导模式与激子的强耦合，形成传播型激子极化激元，为相关研究提供了适应性实验平台。
2026-08-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Radiative heat exchange driven by acoustic vibration modes between two solids at the atomic scale
本文研究了原子尺度下声学振动模式对极性材料非局域辐射响应的显著贡献，通过分子动力学模拟与涨落电动力学理论揭示了光机械耦合在两平板近场辐射传热及低温环境中的主导作用，为原子尺度的热流控制与冷却策略开发开辟了新途径。
2023-11-23 cond-mat.mes-hall
