Vortex Penetration in Magneto-Superconducting Heterostructures
我们报告了我们的结果在两个实现的异质磁超导系统(HMSS)的基础上伦敦的方法;半无限铁磁(FM)超导(SC)双层和FM点上的半无限SC膜的涡旋渗透。在第一种情况下,我们定量研究了FM-SC双层膜中的涡旋进入,它表现为Bean-Livingston涡旋势垒,由FM膜的磁化强度$m$和SC膜的Ginzburg参数$κ$控制。在第二种情况下,我们调查的条件自发的涡流创建和确定的位置的涡流的各种值的磁化和点的位置。
2004-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Engineered spatial inversion symmetry breaking in an oxide heterostructure built from isosymmetric room-temperature magnetically ordered components
使用RHEED监测的脉冲激光沉积,由两种具有不同A阳离子的弱铁磁AFeO $_3$钙钛矿构建了氧化物异质结构[(YFeO $_3$)$_5$(LaFeO $_3$)$_5$ ] $_{40}$,该结构在室温下具有磁有序性和压电性。极化是通过去除单个AFeO $_3$组分中存在的反转中心而产生的。这种对称性的减少是一个结果相结合的A网站上的排序,所施加的生长结构的周期性,与适当的取向的八面体倾斜特性的钙钛矿单元本身,根据简单的结晶控制的规则。极化对两层之间的A位点相互扩散是稳健的,这产生正弦调制的占用,其保留产生极性结构所需的平移和点对称性的耦合。磁化强度和磁光克尔旋转测量表明,异质结构的磁结构是类似的单个组件。从二次谐波产生和压电力显微镜测量的极性的证据。压电响应的建模允许提取异质结构的$d_{33}$(约10 pC/N),这与DFT计算一致。
2013-11-27 cond-mat.mtrl-sci
MXene-based Ti2C/Ta2C lateral heterostructure: an intrinsic room temperature ferromagnetic material with large magnetic anisotropy
利用第一性原理计算研究 Ti₂C/Ta₂C MXene 横向异质结构,揭示其增强力学强度、界面电荷重排、低功函数及高居里温度与大磁各向异性,适用于二维自旋电子学等领域。
2023-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature Electric-Field Control of Anomalous Hall Effect in Py/BTO/LSMO Heterostructures
Indian Association for the Cultivation of Science(印度科学文化研究所);Indian Institute of Technology Bombay(孟买印度理工学院);Indian Institute of Science(印度科学学院)
本研究通过外延生长Py/BTO/LSMO异质结构,利用衬底诱导应变和铁电极化,实现了室温下反常霍尔效应的电场调控,调制幅度高达93%,为低功耗自旋电子器件提供了新途径。
2026-06-01 cond-mat.mtrl-sci
Billion-Fold Enhancement of Room-Temperature Ionic Conductivity in h-RMnO3/YSZ Heterostructures via Electric-Field-Assisted Oxygen Deficiency Engineering
本研究通过电场辅助氧缺陷工程在h-RMnO3/YSZ异质结构中实现室温离子电导率十亿倍增强,归因于YSZ氧损耗,可通过膜厚和电压调控,为低温能源技术提供新途径。
2024-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Prominent room temperature valley polarization in WS2/graphene heterostructures grown by chemical vapor deposition
我们研究了不同情况下的异质结构组成的WS 2单层生长的化学气相沉积(CVD)作为光学活性物质。我们发现,WS 2的谷极化的程度是由用于形成异质结构的材料类型的影响很大。我们的研究结果表明,WS 2和石墨烯(WS 2/Gr)之间的相互作用对温度相关的去极化(即随着温度的升高极化降低)有很强的影响,在近共振激发下,室温下的极化度达到24%。这与hBN包封的WS 2形成对比,其表现出仅11%的室温极化度。WS 2/Gr异质结构中观察到的低去极化速率归因于由于声子和从WS 2到石墨烯的快速电荷和能量转移过程而导致的几乎与温度无关的散射速率。在不同的异质结构配置之间的偏振度的显着变化也观察到在4K。在WS 2的K点和Γ点之间的价带附近的谷间空穴散射对直接环境敏感,导致观察到的变化。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust magnetic proximity induced anomalous Hall effect in a room temperature van der Waals ferromagnetic semiconductor based 2D heterostructure
本研究制备出居里温度达370K的范德华铁磁半导体FCGS,构建其与石墨烯的异质结构,实现了400K下仍稳定的反常霍尔效应,为高温自旋电子器件研发提供了新材料体系。
2023-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Scalable Fabrication of Diamond-on-Silica Heterostructures via High-Selectivity Deep ICP-RIE and Room-Temperature Bonding
Univ Rennes, INSA Rennes, CNRS, Institut FOTON - UMR 6082(雷恩大学,雷恩国立应用科学学院,法国国家科学研究中心,FOTON研究所)
研究通过高选择性深感应耦合等离子体反应离子刻蚀和室温键合制备二氧化硅上的金刚石异质结构,用单层SiO2硬掩膜结合多步氧基刻蚀工艺,实现对金刚石膜的完全穿透蚀刻,为集成量子光子学和传感应用提供可扩展无污染途径。
2026-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Valley Polarization and Coherence in Transition Metal Dichalcogenide-Graphene van der Waals Heterostructures
由石墨烯和过渡金属二硫属化物(TMD)制成的范德华异质结构是用于光电、自旋电子和谷电子器件的新兴平台,其可以受益于(i)TMD中的强的光-物质相互作用和自旋谷锁定以及(ii)石墨烯中的特殊的电子和自旋输运。这种器件的操作需要显著的谷极化和谷相干性,理想地高达室温。在这里,使用一个全面的穆勒偏振分析,我们报告\textit{artifact-free}室温度的谷极化高达$40~\%$,值得注意的是,谷相干高达$20~\%$在单层二硫化钨(WS $_2$)/石墨烯异质结构。即使在低温下,二硒化钼(MoSe $_2$)中的谷反差也特别难以实现。在将单层MoSe $_2$与石墨烯接合时,谷极化和相干性的室温程度分别与$14~\%$和$20~\%$一样高。我们的研究结果进行了讨论,根据最近的报道,高效的层间耦合和激子转移的TMD/石墨烯异质结构和室温手性轻物质相互作用和相干光谷电子器件的承诺。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Deep-ultraviolet transparent conducting SrSnO3 via heterostructure design
本研究针对深紫外透明高导电半导体的需求,采用SrSnO3基异质结加静电栅压设计,实现了载流子浓度与迁移率的宽范围调控及300nm下85%的透光率,为深紫外超宽禁带半导体应用提供了新路径。
2024-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature relaxor ferroelectricity and photovoltaic effects in SnTiOx/Si thin film heterostructures
研究了在p型(001)Si衬底上原子层沉积(ALD)40 nm厚SnTiO $_{x}$薄膜的铁电性和光伏效应。这些膜显示出良好饱和的、方形的和可重复的磁滞回线,在室温下剩余极化为1.5 $μ$ C/cm $^{2}$,如通过面外极化对电场(P-E)和场循环测量所检测到的。在白光照射下,自发极化增加,铁电性也随之增强。铁电性表现为弛豫特性,介电峰从约0.001向约0.001移动。T = 600 K,f = 1 MHz至约500 K,100 Hz。此外,我们的薄膜在从可见光到紫外光的宽光谱照射下表现出铁电光伏行为。实验和理论计算相结合,给出了SnTiO $_{x}$薄膜的光学带隙,其光学带隙位于白光光谱的可见光区。我们的研究为开发绿色铁电SnTiO $_{x}$薄膜开辟了一条道路,该薄膜与半导体工艺兼容,可用于各种铁电和介电应用。
2017-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection from an organic-based ferrimagnet in a hybrid organic/inorganic heterostructure
报道了从有机室温铁磁半导体V[TCNE]x(x~2,TCNE:四氰基乙烯; TC ~ 400 K,EG ~ 0.5 eV,s ~ 10-2 S/cm)中成功提取自旋极化电流,并将其注入GaAs/AlGaAs发光二极管(LED)。自旋电流跟踪V[TCNE]x~2的磁化强度,具有弱的温度依赖性,并表现出重空穴/轻空穴不对称性。这一结果对室温自旋电子学和使用无机材料探测有机和分子系统中的自旋物理学具有影响。
2011-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature magnetization switching in topological insulator-ferromagnet heterostructures by spin-orbit torques
具有自旋动量锁定拓扑表面态的拓扑绝缘体(TI)在TI/铁磁体系统中表现出巨大的自旋轨道矩(SOT)。到目前为止,TI SOT驱动的磁化开关仅在1.9 K的Cr掺杂TI中报道。在这里,我们直接显示了巨大的SOT驱动的磁化翻转Bi 2Se 3/NiFe异质结在室温下捕获使用磁光克尔效应显微镜。我们确定了一个大的电荷自旋转换效率为~1-1.75的薄TI膜,其中TSS是占主导地位的。此外,我们发现磁化翻转所需的电流密度非常低,约为6x10^5 A cm-2,比重金属小一到两个数量级。我们的示范室温磁化开关的传统的3D铁磁体使用Bi 2Se 3可能会导致潜在的创新TI为基础的自旋电子应用。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reconfigurable Room Temperature Exchange Bias through Néel Order Switching in van der Waals Heterostructures
本文通过制备磁有序温度高于室温的FCGT/FGaT范德华异质结构,实现了室温交换偏置效应,并证明可通过磁场操控奈尔序来调控偏置场符号与大小,为二维自旋电子器件发展提供新途径。
2025-05-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Field-free perpendicular magnetization switching of low critical current density at room temperature in TaIrTe4/ferromagnet heterostructures
该研究在垂直磁化 TaIrTe4/Pt/Co/Pt 器件中,利用低对称二维 Weyl 半金属产生的 z 自旋极化电流,实现室温零磁场确定性翻转,临界电流密度低至约 2.64×10^5 A cm^-2。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Harnessing the polar vortex motion in oxide heterostructures
本研究通过施加局部脉冲电场和拖尾偏压场,实时观察并操控PbTiO3/SrTiO3异质结构中的极性涡旋运动,实现可逆移动与稳定重塑,为下一代纳米电子器件奠定基础。
2025-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Infinite Magnetoresistance and Vortex Coupling in the Pb/BSCCO Heterostructure
Zhejiang University(浙江大学);Nanjing University(南京大学)
该研究通过超导涡旋实现了无限磁电阻,并揭示了异质结界面处涡旋耦合的特殊动力学特性。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Gate-tunable Spin-Galvanic Effect in Graphene Topological insulator van der Waals Heterostructures at Room Temperature
物质拓扑态中独特的电子自旋织构对于新兴的自旋轨道驱动存储器和逻辑技术是有希望的。然而,有几个挑战与增强其性能,电栅极可调谐性,从平凡的体状态的干扰,和异质结构接口。我们通过将二维石墨烯与三维拓扑绝缘体(TI)集成在范德华异质结构中来解决这些挑战,以利用其显着的自旋电子学特性和工程师邻近诱导的自旋电荷转换现象。在这些异质结中,我们实验证明了在室温下的栅极可调自旋电流效应(SGE),允许有效地转换成横向电荷电流的非平衡自旋极化。通过自旋开关、自旋进动和磁化旋转实验对各种器件几何结构中的SGE进行系统测量,建立了Gr-TI异质结构中自旋-电荷转换的鲁棒性。重要的是,使用栅极电压,我们揭示了一个强大的电场可调性的幅度和符号的自旋电流信号。这些发现为利用TI和石墨烯异质结构实现全电和栅极可调自旋轨道技术提供了一条有效的途径,可以提高自旋电子电路的性能并降低功耗。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emergence of Transverse Dielectric Response in Ferroelectric Dielectric Heterostructures
本文通过二阶原理模拟发现,包含极性涡旋结构的PbTiO$_{3}$/SrTiO$_{3}$超晶格在施加电场时会产生显著的横向介电响应,该响应可通过电场或外延应变调控甚至反转,为拓扑织构铁电系统中可重构纳米级介电响应的工程化开辟了新途径。
2025-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Domain-resolved room-temperature magneto-electric coupling in manganite-titanate heterostructures
提出了一个由(0 11)取向铁电Pb(Mg,Nb,Ti)O $_3$衬底和铁磁(La,Sr)MnO $_3$薄膜通过外延应变和逆压电效应紧密耦合组成的人工多铁性系统模型.小于6 kV/cm的电场脉冲序列被示出在锰氧化物膜中诱导大的可逆和可逆应变。磁滞回线表明,应变状态的变化导致磁各向异性的显着变化,从一个高度各向异性的双重磁对称性,以更各向同性的。磁各向异性的这种变化在多次循环后是可逆的,并且在零施加电场下是稳定的,并且伴随着电阻率的大变化。我们直接使用X射线光电子显微镜图像的双重和各向同性的磁性配置之间的变化,在一个单一的铁磁畴的规模作为施加电场脉冲的函数。作为电场的函数的畴反转过程的成像示出了用于磁化反转的能垒通过由铁电衬底产生的各向异性应变变化而急剧降低,如从自由能计算确定的高达70%。因此,一个电场脉冲可以用来“设置”和“重置”的磁各向异性取向和电阻状态的膜,以及降低所需的矫顽场反转磁化,显示了一个有前途的路线在室温下的多功能纳米结构的电场操纵。
2015-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Observation of time-reversal symmetric Hall effect in graphene-WSe2 heterostructures at room temperature
本研究在高迁移率石墨烯/WSe$_2$异质结构中观测到可室温持续、由垂直电场调控符号的时间反演对称霍尔效应,并通过实验与理论联合证实该效应源于晶格失配或角度不均匀性引起的应变所致的能带各向异性与反演对称性破缺。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心,也是二维材料的范德华(vdW)异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里,我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein(REE)效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯,在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应,由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统,从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点,这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会,以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room-temperature bipolar valleytronic transistor in MoS2/WSe2 heterostructures
二维半导体中的谷自由度是下一代光电子学的一个有前途的平台。不同谷中的电子可以具有相反的贝里曲率,导致谷霍尔效应(VHE)。然而,没有等离子体结构辅助的VHE仅在低温下报道,限制了其实际应用。在这里,我们报告的VHE在室温下的MoS 2/WSe 2异质结构的观察。我们还发现,在二维异质结构中的VHE的幅度和极性都是栅极可调的。我们将其归因于不同层中电子和空穴的相反VHE贡献。这些结果表明我们的谷电子晶体管的双极传输性质。利用这种栅极可调谐性,我们展示了一个双极valleytronic晶体管。我们的结果可以用来改善谷电子晶体管的ON/OFF比,并实现更多功能的谷电子逻辑电路。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High quality sandwiched black phosphorus heterostructure and its quantum oscillations
二维材料,如石墨烯和过渡金属硫属化合物,由于其丰富的物理性质和在下一代纳米电子器件中的潜在应用,引起了人们极大的关注。近年来,原子级薄的黑磷(BP)由于具有高理论迁移率和可调带隙结构而成为二维材料家族的新成员。然而,在大气条件下的性能退化和高密度的电荷陷阱在很大程度上限制了它的流动性(~400 cm 2/Vs在室温下),从而限制了它的未来应用。在这里,我们报道了通过在六方氮化硼(BN)层之间封装原子级薄的BP来实现超净BN-BP界面的稳定BN-BP-BN异质结构的制造,该界面允许在室温下的创纪录高场效应迁移率~1350 cm 2/Vs和超过10^5的开关比。在低温下,迁移率达到~2700 cm 2/Vs,在低磁场下观察到BP二维空穴气的量子振荡。重要的是,BN-BP-BN异质结构可以有效地避免BP在环境条件下的质量下降。
2014-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Voltage Control of Perpendicular Exchange Bias in Multiferroic Heterostructures
垂直交换偏置(EB)结合了垂直磁各向异性和铁磁(FM)-反铁磁(AFM)交换耦合,在高密度AFM自旋电子学中起着极其重要的作用。然而,EB的有效调制仍然具有挑战性,因为AFM/FM界面处的交替自旋被AFM层强烈地钉扎。通过磁电耦合的EB的电压调谐提供了以能量有效的方式实现快速磁化切换的潜在方式。然而,由电场引起的垂直EB的界面应变调解仍然未被探索。本工作采用室温制备方法制备了垂直电子束纳米结构,并在Pt/IrMn/(Co/Pt)2/Ta/(011)Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3多铁异质结构中实现了电压可调的垂直电子束。为了提高垂直电子束的电压控制效果,我们进一步研究了Pt/IrMn/Co/Pt/Ta结构的薄化电子束系统中的应变介导磁电耦合和离子液体门控方法。因此,电压引起的晶格畸变有效地传输到AFM/FM界面,而在门控方法中的电荷积累产生了一个相对较大的磁滞回线偏移,在室温下还没有观察到。垂直电子束在室温下的电压控制为新型原子力显微镜器件和具有高能效和超高密度的存储器提供了新的可能性。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Large-area synthesis of ferromagnetic Fe$_{5-x}$GeTe$_{2}$/graphene van der Waals heterostructures with Curie temperature above room temperature
本文通过在外延石墨烯上范德华外延 Fe$_{5-x}$GeTe$_{2}$,实现大面积、界面锐利且居里温度高于300 K的铁磁二维异质结,并保持石墨烯高电子质量。
2023-03-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room temperature single-photon superfluorescence from a single epitaxial cuboid nano-heterostructure
当一组相同的发射体在空间上的距离远小于它们发射的光的波长时,单光子超辐射可以出现,并且其特征在于形成自发发射光的超辐射状态,其速率与发射体的数量成线性比例。这种集体现象仅在少数纳米材料系统中得到证明,所有这些系统都需要低于10K的温度。在这里,我们合理地设计了一种单一的胶体纳米材料,它具有多个(几乎)相同的发射器,这些发射器不受其他系统(如分子聚集体)中通常抑制室温超辐射的波动的影响。具体而言,通过结合分子动力学,原子电子结构计算,模型哈密顿方法,我们表明,面对异质结构纳米立方体模仿个人准二维纳米片,可以作为强大的发射器需要实现超辐射现象在室温下。利用逐层胶体生长技术合成纳米立方体,我们证明了单光子超荧光通过单粒子时间分辨光致发光测量在室温下。在单个纳米立方体中对超辐射和亚辐射状态的这种强有力的观察打开了超快单光子发射器的大门,并通过超辐射级联提供了一条纠缠多光子状态的途径。
2021-04-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Gate-Tunable Spin-to-Charge Conversion in Topological Insulator-Magnetic Insulator Heterostructures at Room Temperature
本研究通过脉冲激光沉积制备拓扑绝缘体/磁性绝缘体异质结构,利用电栅极调控费米能级,实现室温下自旋霍尔角从0.76提升至0.9,为节能自旋电子器件提供新途径。
2025-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature valley-selective emission in Si-MoSe2 heterostructures enabled by high-quality-factor chiroptical cavities
Stanford University(斯坦福大学);Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, Institute of Photonics Technology, College of Physics & Optoelectronic Engineering, Jinan University(暨南大学物理与光电工程学院光子技术研究所广东省光纤传感与通信重点实验室);The Molecular Foundry, Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室分子发现中心);Marvell Technology, Inc.(美满电子科技);SLAC National Accelerator Laboratory(SLAC国家加速器实验室)
本研究通过高Q因子手性光学腔在室温下实现MoSe2单层谷选择性发光,显著提升圆极化度,推动紧凑型手性光源发展。
2025-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tuning the Curie temperature of a 2D magnet/topological insulator heterostructure to above room temperature by epitaxial growth
该研究利用分子束外延提高Fe₃GeTe₂/Bi₂Te₃生长温度,使居里温度由约220 K升至室温以上,并揭示其与Fe_mGe_nTe₂相形成及vdW间隙插层相关。
2023-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Hall effect at above room temperature in heterostructures composed of a magnetic insulator and a heavy metal
非易失性存储器和计算技术依赖于对不会磨损的超微小信息载体的有效读取和写入。磁skyrmions正在成为一个潜在的载体,因为它们是拓扑鲁棒的纳米级自旋纹理,可以用超低电流密度操纵。迄今为止,大多数的skyrmions报告在金属薄膜,遭受额外的欧姆损耗,因此高能量耗散。因此,磁绝缘体中的skyrmions由于其低阻尼和没有欧姆损耗而对于低功率信息处理应用具有技术重要性。此外,它们吸引了研究各种磁振子-skyrmion相互作用的基本兴趣11。Skyrmions已被观察到在一个绝缘材料Cu 2 OSeO 3在低温下,在那里他们是稳定的散装Dzyaloshinskiiii-Moriya相互作用。在这里,我们报告了在磁性绝缘体/重金属异质结构中在室温以上存活的磁性skyrmions的观察,即,钍铁石榴石/铂。这些skyrmions的存在是由于界面处的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用引起的,并由涌现拓扑霍尔效应确定。通过改变温度来调节磁各向异性,我们在一个大的外磁场窗口中观察到skyrmions,并增强了skyrmions在易平面各向异性区域的稳定性。我们的研究结果将有助于创造一个新的平台,绝缘skyrmion为基础的室温低耗散自旋电子应用。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature spin-orbit torque efficiency and magnetization switching in SrRuO3-based heterostructures
该研究通过谐波霍尔测量表征 SrRuO3 与 IMA/PMA 磁性合金异质结构,证实其室温 SOT 效率约 0.2,并实现低阈值电流密度的磁化翻转。
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Above-room-temperature ferromagnetism in large-area epitaxial Fe3GaTe2/graphene van der Waals heterostructures
Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik, Leibniz-Institut im Forschungsverbund Berlin e.V.(柏林莱布尼茨固体电子学保罗·德鲁德研究所);Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research e.V.(德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心离子束物理与材料研究所);QZabre AG(QZabre股份公司);Helmholtz Zentrum Berlin for Materialien und Energie(柏林亥姆霍兹材料与能源中心)
研究通过分子束 epitaxy 实现大尺寸 Fe3GaTe2/graphene 范德瓦尔异质结构的高质量生长,发现其具有室温以上较高的居里温度和强垂直磁各向异性,为下一代高效磁性器件提供新可能。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large perpendicular magnetic anisotropy in epitaxial Fe/MgAl2O4(001) heterostructures
研究了电子束蒸发外延Fe(0.7 nm)/MgAl 2 O 4(001)异质结构的垂直磁各向异性(PMA)及相关性质。使用优化的结构,我们在室温下获得了大的PMA能量~1 MJ/m3,与超薄Fe/MgO(001)异质结构相当。PMA能量和饱和磁化强度都表现出较弱的温度依赖性,保证了应用中较宽的工作温度范围。利用时间分辨磁光克尔效应测得0.7 nm Fe层的有效磁阻尼常数为~0.02。本研究证实了Fe/MgAl 2 O 4异质结用于垂直磁性隧道结的能力,并且与理论预测很好地吻合。
2018-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Ru doping induced spin frustration and enhancement of the room-temperature anomalous Hall effect in La2/3Sr1/3MnO3 films
针对氧化物异质结构室温大反常霍尔效应难以实现的问题,通过Ru掺杂La2/3Sr1/3MnO3薄膜引入自旋阻挫与自旋玻璃态,增强斜散射过程,实现室温反常霍尔效应量级提升,为氧化物自旋电子器件优化提供新途径。
2023-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the Spin-to-Charge Current Conversion Mechanism and Charge Transfer Dynamics at Interface of Graphene/WS$_2$ Heterostructures at Room Temperature
该研究通过实验和DFT计算揭示了石墨烯/WS$_2$异质结构中自旋-电荷转换(源于逆Rashba-Edelstein效应)和电荷转移的高效性,为自旋电子器件优化提供指导。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous vortex Hall effect in a ferromagnet/superconductor heterostructure
本研究在超导δ-TaN/铁磁CoFeB异质结构中实现了超导与铁磁共存,并在临界温度附近的混合态中观察到由底层CoFeB杂散场诱发的反常涡旋霍尔效应,为邻近效应诱导的涡旋动力学及新型超导自旋电子器件设计提供了新见解。
2025-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Transistor operation and mobility enhancement in top-gated LaAlO_3 / SrTiO_3 heterostructures
本文报道了LaAlO_3 / SrTiO_3耗尽型顶栅结场效应晶体管的工作情况。门控霍尔条在室温下显示出接近理想的晶体管特性,开关比大于1000。较低的温度测量表明,系统的霍尔迁移率的增加,作为在沟道中的片载流子密度通过顶栅耗尽,提供了一条路线,以更高的迁移率,更低密度的电子气体在这个系统中。
2013-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Highly efficient room temperature spin injection in a metal-insulator-semiconductor light emitting diode
我们证明了CoFe/AlOx隧道自旋注入器在低温和室温下在AlGaAs/GaAs半导体异质结构中的高效自旋注入。我们使用两步氧化物沉积的无针孔的AlOx隧道势垒的制造。在倾斜Hanle效应几何结构中的电致发光的圆偏振的测量揭示注入的自旋极化在80 K下至少为24%,在室温下至少为12%。
2003-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Strong in-plane magnetic anisotropy (Co0.15Fe0.85)5GeTe2/graphene van der Waals heterostructure spin-valve at room temperature
本文报道了室温下具有强面内磁各向异性的(Co0.15Fe0.85)5GeTe2/石墨烯范德华异质结横向自旋阀,通过实验和DFT计算证明其高效自旋注入、检测及负自旋极化,为自旋电子学器件发展提供了新途径。
2023-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Room-temperature anisotropic in-plane spin dynamics in graphene induced by PdSe$_2$ proximity
针对石墨烯面内自旋寿命因异质结三重对称性呈各向同性的问题,本文利用具面内各向异性的五边形PdSe₂诱导栅极可调SOC,实现室温下面内自旋寿命10倍调制,发现主导动力学的持久面内自旋织构分量,加深相关理解并为新型拓扑相设计铺路。
2025-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature reversible colossal volto-magnetic effect in all-oxide metallicmagnet/topotactic-phase-transition material heterostructures
该研究在金属磁体/拓扑相变材料异质结构中,利用2–3伏电场诱导拓扑相变,实现室温下磁化强度100–250%的可逆巨伏磁效应,为低功耗自旋电子器件提供了新途径。
2023-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Employing High-temperature-grown SrZrO$_3$ Buffer to Enhance the Electron Mobility in La:BaSnO$_3$-based Heterostructures
本研究通过先高温脉冲激光沉积SrZrO$_3$缓冲层、再分子束外延生长La:BaSnO$_3$有源层的方法,在多种氧化物衬底上制备出低穿线位错密度的异质结,实现了室温高电子迁移率,为适配大晶格失配衬底的高迁移率氧化物薄膜制备提供了新路径。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Large spin Hall magnetoresistance in antiferromagnetic α-Fe2O3/Pt heterostructures
研究了室温下反铁磁、绝缘、(0001)取向α-Fe_2O_3(赤铁矿)和Pt的薄膜异质结构的自旋霍尔磁电阻(SMR)。我们测量它们的纵向和横向磁化率,同时在三个正交平面上旋转高达17 T的外加磁场。对于平面外的磁输运测量,我们发现一个多畴反铁磁配置的迹象时,该领域是沿着正常的膜对齐。对于面内场旋转,我们清楚地观察到由于Neel矢量的相干旋转导致的SMR的正弦电阻率振荡特性。令人惊讶的是,0.25%的最大SMR幅度是原型亚铁磁性Y3Fe5O12/Pt异质结构的两倍。SMR效应在比可比较的反铁磁体小得多的磁场下饱和,使得α-Fe2O3/Pt系统对于室温反铁磁自旋电子学应用特别感兴趣。
2020-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer Vanadium-doped Tungsten Disulfide: A Room-Temperature Dilute Magnetic Semiconductor
稀磁半导体,通过取代掺杂的自旋极化过渡金属到半导体系统,使实验调制的自旋动力学的方式,持有新的磁电或磁光器件的巨大希望,特别是二维系统,如过渡金属dichalcogenides,强调相互作用和激活谷自由度。二维磁性的实际应用可能需要室温操作、空气稳定性以及(对于磁性半导体)实现最佳掺杂水平而不发生掺杂剂聚集的能力。在这里,我们描述了室温铁磁秩序在半导体钒掺杂的二硫化钨单层生产的一个可靠的单步薄膜硫化方法在非常宽的范围内的钒浓度,高达12原子%,最小的掺杂剂聚集。这些单层开发的p型运输作为钒掺入的函数,并迅速达到双极性。铁磁性在几个原子百分比的中间钒浓度处达到峰值,并且在更高的浓度下降低,这与由于在更近的钒-钒间距处的轨道杂化而导致的淬灭一致,如由透射电子显微镜、磁力测定法和第一性原理计算所支持的。室温二维稀磁半导体为拓展范德瓦尔斯异质结构的功能范围,使半导体磁性二维异质结构进入实际应用领域提供了一种新的器件。
2020-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Core-shell multi-quantum wells in ZnO / ZnMgO nanowires with high optical efficiency at room temperature
基于纳米线的发光器件需要具有高室温光学效率的多量子阱异质结构。我们表明,这样的效率可以通过使用ZnO/Zn(1-x)MgxO核壳量子阱异质结生长的金属有机气相外延。改变势垒Mg浓度从x=0.15到x=0.3导致在多量子阱中形成失配诱导位错。相关的,温度依赖性的光致发光显示,径向井发光强度随温度的升高降低得更快,较低的Mg浓度。事实上,在室温下,x=0.15时,约54%的10 K强度被保留,而x=0.30时,只有2%。这些结果为实现高光学效率的基于磷光体的发光二极管开辟了道路。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-temperature-grown buffer layer boosts electron mobility in epitaxial La-doped BaSnO$_3$/SrZrO$_3$ heterostructures
通过在薄膜和衬底之间插入SrZrO $_3$缓冲层,我们证明了La:BaSnO $_3$薄膜中的穿透位错密度的显著降低以及电子迁移率的相关改善。室温迁移率为140厘米$^2$ V $^{-1}\text{s}^{-1}$实现25纳米厚的膜,没有任何后生长处理。用脉冲激光沉积法在(110)TbScO $_3$衬底上制备的缓冲膜中,穿透位错密度仅为$4.9\times 10^{9}$ cm $^{-2}$。
2019-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Strain-mediated magnetoelectric effect for the electric-field control of magnetic states in nanomagnets
没有电流的磁电场控制可能会使自旋电子学朝着超低功率方向发生革命。在这里,通过使用机械耦合相场模拟,我们计算证明了应变介导的磁电效应的应用电场控制的异质结构中的磁状态。在由软纳米磁体Co和压电衬底PMN-PT构成的模型异质结构中,探索了由电场激发的磁态的波动性和磁化翻转动力学。研究发现,电场可以驱动单畴纳米磁体进入平衡涡旋态。即使在去除电场或施加反向电场之后,纳米磁体仍保持在涡旋状态,即涡旋状态是极其稳定且非易失的。只有通过利用旋进磁化动力学,180 $^\circ$磁化切换是可能的,在小尺寸的纳米磁体,这是自由的稳定的涡旋状态。通过对电场幅值、脉冲宽度和斜坡时间的精心设计,电场脉冲可以实现确定性的180 $^\circ$开关。最小开关时间小于10 ns。这些结果为低功耗、高可靠性和快速电场控制自旋电子学的设计提供了有用的信息。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Voltage control of magnetic anisotropy in epitaxial Ru/Co2FeAl/MgO heterostructures
磁异质结构中磁各向异性的电压控制(VCMA)是实现超低功耗高能效电子器件的关键技术。在这里,我们报告的第一个示范的VCMA效应在新型外延Ru/Co2 FeAl(CFA)/MgO异质结构与界面垂直磁各向异性(PMA)。制备了具有Ru/CFA/MgO结构的垂直磁化隧道结,并对CFA自由层的开关场进行了有效的电压控制。在室温(4K)下,CFA薄膜的VCMA系数达到108(139)fJ/Vm。通过重复测量证实了异质结构中的界面稳定性。还研究了界面PMA和VCMA效应的温度依赖性。结果发现,温度依赖性遵循幂律的饱和磁化强度的指数为~2。在这项工作中观察到的显着的VCMA效应表明,Ru/CFA/MgO异质结构可能是一个有前途的候选人与电压控制的自旋电子器件。
2016-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Temperature-dependent electronic ground state charge transfer in van der Waals heterostructures
异质结构中各组分之间的电荷重排是达到电子基态的基本原理。人们承认,状态分布的组件的密度支配的电荷转移量,但尚未考虑到一个显着的依赖于温度,特别是弱相互作用的系统。在这里,我们通过实验观察到,由单层二硫化钼夹在石墨和分子电子受体层之间形成的范德华异质结构中的基态电荷转移量从7 K到室温时增加了三倍。国家的最先进的电子结构计算的全部异质结,占核热波动揭示组件内的电子-声子耦合和组件间的电子耦合的关键因素,确定的电荷转移量。这一结论是合理的模型适用于多组分范德华异质结构。
2021-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in Polar ScAlN/GaN Epitaxial Semiconductor Heterostructures
采用分子束外延技术在单晶GAN衬底上生长了晶格匹配度为18%ScAlN/GAN异质结构,并观察到了室温铁电性。外延膜具有光滑的表面形貌和高结晶度。脉冲电流-电压测量证实了在几种测量条件下以及在多个样品中这种铁电/半导体结构中的稳定且可重复的极化切换。在室温下测得的矫顽场值为Ec~0.7 MV/cm,对于~100 nm厚的ScAlN层,剩余极化Pr~10 μC/cm 2。这些值基本上低于通过溅射沉积的可比较的ScAlN控制层。重要的是,MBE ScAlN的矫顽场小于GAN的临界击穿场,为低电压铁电开关提供了潜力。GAN上ScAlN的低矫顽场铁电性预示着具有外延集成铁电/半导体异质结构的新形式的电子和光子器件的可能性,该异质结构利用GAN电子和光子半导体平台,其中底层半导体本身表现出自发和压电极化。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coaxial GaAs/(In,Ga)As dot-in-a-well nanowire heterostructures for electrically driven infrared light generation on Si in the telecommunication O band
核-壳GaAs基纳米线单片集成在Si上构成了一类有前途的纳米结构,可以使光发射器快速内部和芯片内的光学连接。我们提出并制备了一种新型的同轴GaAs/(In,Ga)As点阱纳米线异质结构,以实现在Si透明区的自发发射,这对于Si光子学的应用至关重要。具体而言,我们实现了室温下发射在1.27 $μ$ m的电信O波段。基于扫描透射电子显微镜的结构分析证明了异质结构中量子点的存在。利用阴极发光和光致发光光谱研究了这些纳米线结构的自发发射。载流子向更大量子点的热再分布解释了在室温下实现的长波长发射。最后,为了证明所提出的纳米线异质结构作为单片集成在Si上的电驱动发光体的可行性,制造了在1.26 $μ$ m处表现出室温电致发光的发光二极管。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Designing Artificial Two-Dimensional Landscapes via Room-Temperature Atomic-Layer Substitution
以原子级精度操纵材料对于开发下一代材料设计工具箱至关重要。已经做出了巨大的努力来提高材料沉积和图案化的组成、结构和空间精度。二维材料家族为实现原子级材料体系结构提供了一个理想的平台。这些材料广泛而丰富的物理特性导致了异质结构、超晶格和扭曲结构的制造,并带来了突破性的发现和应用。在这里,我们报告了一种新的原子级材料设计工具,该工具在室温下选择性地断裂并形成2D材料的化学键,称为原子层取代(ALS),通过该工具,我们可以使用任意图案取代3个原子厚的过渡金属二硫属化物中的顶层硫属元素原子。通过转移翻转层使我们能够在另一侧执行相同的过程,产生具有不同面外晶体对称性和电极化的强度的可编程面内多异质结构。第一性原理计算阐明了ALS过程如何在能量上是整体放热的,并且仅具有小的反应势垒,从而促进反应在室温下发生。光学表征证实了这种设计方法的保真度,而TEM显示了Janus结构的直接证据,并建议在设计的异质结构的界面处的原子跃迁。最后,运输和开尔文探针测量MoXY(X,Y=S,Se; X和Y对应的底层和顶层)横向多异质结揭示了每个区域的表面电位和偶极子取向,以及它们之间的势垒高度。我们将人工2D景观设计到单层原子的方法可以产生以前在自然界中未发现的独特的电子,光子和机械特性。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci