Ab-initio transport theory for digital ferromagnetic heterostructures
由$δ$掺杂GaAs和Mn制成的MnAs/GaAs超晶格被称为数字铁磁异质结构。在这里，我们提出了一个理论密度泛函研究的电子，磁性和输运性质的异质结构。在没有本征施主的情况下，这些系统显示出半金属态密度，交换相互作用比具有相同Mn浓度的随机合金强得多。{ \it Ab initio}弹道输运计算表明，能量接近费米能级的载流子被强烈地限制在MnAs平面周围的几个单层内。这种强约束是大交换耦合的原因。因此，该系统可以被描述为一个二维半金属与大电导的MnAs平面和小电导的垂直方向。
2001-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse spin Hall effect in a complex ferromagnetic oxide heterostructure
复合氧化物异质结构是后CMOS多功能器件的热门候选材料。特别是在自旋电子学应用中，铁磁氧化物可能发挥关键作用，因为它们可以表现出非常高的自旋极化。实际上，在自旋电子学中已经有大量的例子，特别是在自旋泵浦和逆自旋霍尔效应（ISHE）\cite{Azevedo2011, Czeschka2011, Hahn2013, Obstbaum2014}领域。虽然复合氧化物在这些实验中被用作自旋电流的来源，但它们从未被证明可以作为表现出ISHE的自旋阱。在这里，我们表明，在异质结构组成的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LSMO）和SrRuO $_{3}$（SRO）的低温铁磁体SRO可以作为一个自旋阱，并表现出相当大的ISHE，甚至低于其居里温度持续。这一结果为全氧化物异质结构在自旋电子学中的应用开辟了新的可能性，并可能显著地扩展自旋霍尔效应及相关现象的研究。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous magnetoresistance in an antiferromagnetic Kagome semimetal heterostructures
State Key Laboratory of Semiconductor Physics and Chip Technologies, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所半导体物理与芯片技术国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电工程技术中心）；Anhui Province Key Laboratory of Condensed Matter Physics at Extreme Conditions, High Magnetic Field Laboratory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心安徽省极端条件凝聚态物理重点实验室）；Key Laboratory of Electromagnetic Processing of Materials Ministry of Education, Northeastern University（东北大学教育部电磁冶金材料加工重点实验室）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
研究通过引入Pt覆盖层的界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，在FeSn薄膜中实现可调自旋纹理，观察到低磁场下的非传统阻尼振荡磁电阻行为，揭示了拓扑自旋纹理与磁电输运性质的关联。
2025-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic derivation of magnon spin current in a topological insulator/ferromagnet heterostructure
研究了拓扑绝缘体/铁磁体异质结构中的自旋-电转换效应。在自旋动量锁定的表面状态下，电流产生非平衡自旋累积，这导致作用于铁磁体的自旋轨道转矩。当铁磁体中的自旋完全平行于累积的自旋时，这个自旋-轨道力矩为零。然而，在自旋激发的存在下，磁振子和电子之间的耦合使我们能够获得非零扭矩。在本文中，我们考虑一个三维磁振子气体与二维无质量狄拉克电子系统在界面处耦合的异质结构模型。我们计算了由一个电场，这可以被解释为一个磁振子自旋电流，直到最低阶的电子-磁振子相互作用引起的扭矩。我们推导出的表达式为高，低的温度和估计的数量级的诱导自旋电流的现实材料在室温下。
2017-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall magnetoresistance in antiferromagnet/heavy-metal heterostructures
研究了重金属Pt和反铁磁绝缘体NiO双层异质结构薄膜中的自旋霍尔磁电阻效应。当旋转外部磁场在NiO的易平面，我们记录的纵向和横向电阻率的Pt层，并观察到一个振幅调制与自旋霍尔磁电阻。与共线亚铁磁体上的Pt相比，调制相移90°，并且其幅度随着磁场的大小而强烈增加。我们在一个综合模型中解释了所观察到的自旋霍尔磁电阻的磁场依赖性，并考虑了磁场引起的反铁磁体中畴结构的修改。通过这个通用模型，我们能够进一步估计反铁磁体中磁弹性耦合的强度。我们的详细研究表明，自旋霍尔磁电阻是一个通用的工具，调查的磁性自旋结构以及磁弹性效应，即使在反铁磁多畴材料。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of electric-field-tunable interfacial ferromagnetism in 2D antiferromagnet heterostructures
本文研究 CrI3/CrCl3 二维反铁磁异质结，发现界面铁磁耦合诱导 CrCl3 产生面外磁序并提升临界温度，且利用结构反演对称性破缺实现电场对矫顽力的显著调控。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmionic magnetization configurations at chiral magnet/ferromagnet heterostructures
我们考虑在手征磁体（CM）/铁磁体（FM）异质结构的磁化配置。在CM中，由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，磁skyrmions和自旋螺旋出现，然后渗透到相邻的FM中。然而，由于非均匀磁化结构在FM中在能量上是不利的，因此穿透的磁化结构被变形，从而导致奇异的三维配置，诸如skyrmion锥、侧向skyrmion以及扭曲的螺旋和skyrmion。我们在变分法的框架内讨论了CM/FM和CM/FM/CM混合结构中可能的磁化组态的稳定性，发现基态中出现了各种不同的磁化组态，其中一些引起了非平凡的突现磁场.
2015-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Control of Drifting Electrons using Local Nuclear Polarization in Ferromagnet/Semiconductor Heterostructures
我们展示了在GaAs沟道中局部控制移动电子自旋旋转的方法。当自旋被拖曳通过在MnAs/GaAs界面处产生的自旋极化核的区域时，光注入自旋的拉莫尔频率被调制。由原子核产生的有效场利用铁磁邻近极化效应进行光学或电学控制。自旋旋转也通过控制载流子穿过极化区域的时间来调谐。我们证明相干自旋旋转超过4 π弧度在运输过程中。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nature of magnetotransport in metal/insulating-ferromagnet heterostructures: Spin Hall magnetoresistance or magnetic proximity effect
研究了反铁磁γ -IrMn_3/Y_3Fe_5 O_（12）（YIG）和Pt/YIG异质结的反常类霍尔效应（AHLE）和有效各向异性磁电阻（EAMR）。对于γ -IrMn 3/YIG，由于自旋霍尔磁阻（SMR）和界面反铁磁未补偿磁矩引起的磁邻近效应（MPE）之间的竞争，EAMR和AHLE电阻率随温度的变化而改变符号。与此相反，对于Pt/YIG的AHLE电阻率随温度变化的符号，而没有观察到的EAMR的符号变化。这是因为MPE和SMR分别在AHLE和EAMR中起主导作用。AHLE和EAMR作为一种新型的电磁性质，在解决金属/绝缘铁磁体异质结构中的MPE和SMR问题上发挥了重要作用。
2015-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intriguing Magnetoelectric Effect in Two-dimensional Ferromagnetic/Perovskite Oxide Ferroelectric Heterostructure
二维磁体在自旋电子学中有着广阔的应用前景，但如何在小电场下对其进行有效控制仍是一个难题。在这里，我们提出，二维磁体可以有效地控制在由二维磁性材料和钙钛矿氧化物铁电体（POF）组成的多铁性异质结构中，其电介质的极化在小电场下容易翻转。我们用第一性原理计算说明了这种方法在CrI 3/BiFeO 3（001）双层异质结中的可行性。与传统的POF多铁性异质结构具有较强的界面相互作用不同，我们发现CrI 3与BiFeO 3（001）之间的界面相互作用是范德华型的。然而，异质结构具有特别强的磁电耦合，其中双层CrI 3可以通过BiFeO 3（001）的极化状态在铁磁和反铁磁类型之间有效地切换。我们还发现电子掺杂和外加电场对CrI 3的层间交换耦合相互作用的竞争效应，这是导致磁性相变的原因。我们的研究结果提供了一个新的途径，二维磁铁与小电场的调谐。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect and phonon energy transfer in heterostructures containing layers of a normal metal and a ferromagnetic insulator
在动力学方法的基础上的玻尔兹曼方程的声子分布函数的框架内，我们分析了声子在异质结构中的热传递包含一个层的正常金属（$ N $）和一个层的铁磁绝缘体（$ F $）。两个现实的方法，在这样的异质结中产生的温度梯度被认为是：通过加热的$N$层的电流和通过放置的$N/F$ -双层之间的大量的不同温度的双金属层。计算了$ N $ -层中的电子温度$ T_e $和$ F $ -层中的磁振子温度$ T_m $.这些温度的差异决定了塞贝克自旋效应机制中$ N $层上的电压$ V_{ISHE} $。将$ V_{ISHE} $对浴温和对$ N $和$ F $层厚度的依赖性与可用的实验数据进行比较。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cyclotron Resonance in Ferromagnetic InMnAs/(Al,Ga)Sb Heterostructures
报道了在宽温度范围内观察到的InMnAs/（Al，Ga）Sb异质结中的空穴回旋共振（CR）现象，该现象既包括顺磁相，也包括铁磁相。我们观察到两个明显的共振，表现出激烈的变化，在位置，线宽和强度在温度高于居里温度，表明可能的本地磁有序或集群。我们将这两种共振归因于量子极限中离域价带空穴的基本CR跃迁。使用一个8带{ \bf k $\cdot$ p}模型，它采用了平均场近似内的铁磁性，我们表明，温度相关的CR峰位移是一个直接的载流子Mn交换相互作用的措施。在低温下观察到显着的线变窄，我们解释为本地化的自旋波动的抑制。
2003-07-03 cond-mat.mes-hall 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
Unraveling the dynamics of magnetization in topological insulator-ferromagnet heterostructures via spin-orbit torque
该研究通过分析拓扑绝缘体-铁磁体异质结构中的磁化动力学，揭示自旋各向异性与自旋轨道转矩对自旋翻转的调控作用，并建立涵盖不同能量、阻尼和频率的动力学相图。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of Strong Two-Magnon Scattering in Heavy Metal/Ferromagnet/Oxide Heterostructures
通过改变重金属（HM）/铁磁体（FM）/氧化物异质结构（FM = Co，Ni_（81）Fe_（19），或Fe_（60）Co_（20）B_（20））中FM层上下的材料，实验研究了双磁振子散射（TMS）的起源.我们发现，HM/FM/氧化物系统中的强TMS主要出现在HM/FM界面，并增加与界面自旋轨道耦合和磁粗糙度在这个接口的强度。FM/氧化物界面处的TMS相对较弱，即使在该界面处的自旋-轨道耦合产生强界面磁各向异性的系统中也是如此。我们还认为，HM/FM界面处非均匀短波长磁振子的自旋电流激发可能是均匀模自旋轨道力矩的自旋记忆损失机制.
2020-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond control of electric currents at the interfaces of metallic ferromagnetic heterostructures
在电子设备的操作中不仅利用电子的电荷而且利用电子的自旋的想法导致了自旋电子学的发展，引起了信息存储和处理方式的革命。一个新的进展将是利用飞秒激光脉冲发展超快自旋电子学。采用太赫兹（10 $^{12}$ Hz）发射光谱，我们证明了在飞秒时间尺度的金属铁磁异质结构的界面处的自旋极化电流的光产生。光电流的方向由圆偏振光的螺旋度控制。这些结果为在前所未有的太赫兹领域实现自旋电子学开辟了新的机会，并为磁的全光控制提供了新的见解。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Electrical Spin Injection in Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures
在垂直偏置的（Ga，Mn）As基自旋偏振光发光二极管中观察到平行于和垂直于电荷输运的自旋输运效率的14倍各向异性。自旋极化是通过测量电致发光的极化从（In，Ga）As量子阱放置在距离d（20至420 nm）低于p型铁磁（Ga，Mn）As接触。此外，随着d减小，平行于生长方向的收集，测量到偏振从0.5%单调增加到7%，而垂直方向的面内偏振（~0.5%）保持不变。
2002-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Engineering of Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures for Spin and Valleytronics
磁性材料与半导体的集成已经成为基础科学的肥沃土壤，并且对信息处理和存储的无缝集成具有极大的实际意义。在这里，我们创建一个铁磁半导体CrI3和WSe2的单层形成的范德华异质结构。我们观察到前所未有的控制自旋和谷赝自旋在WSe2，在那里我们检测到一个大的磁交换场的近13 T和快速切换的WSe2谷分裂和极化通过翻转的CrI3磁化。的WSe2的光致发光强度强烈地依赖于在WSe2和CrI3的磁化光激发自旋之间的相对对齐，由于超快自旋相关的电荷跳跃整个异质结界面。谷赝自旋的光致发光检测提供了一种简单而灵敏的方法来探测有趣的畴动力学在超导磁体，以及丰富的自旋相互作用的异质结构。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large bandgap quantum anomalous hall insulator in a designer ferromagnet-topological insulator-ferromagnet heterostructure
结合磁性和非平凡能带拓扑结构，产生量子反常霍尔（QAH）绝缘体和奇异量子相，如QAH效应，其中电流沿着量子边缘态流动而没有耗散。通过接近磁性材料在拓扑绝缘体中诱导磁有序为在高温下实现无损输运应用的QAH效应提供了一条有前途的途径。一个有前途的架构涉及一个三明治结构，包括两个单层的MnBi 2 Te 4（2D铁磁绝缘体）与超薄Bi 2 Te 3在中间，并预测产生一个强大的QAH绝缘体相，带隙远高于热能在室温下（25 meV）。在这里，我们展示了通过分子束外延生长的1 SL MnBi 2 Te 4/4 QL Bi 2 Te 3/1 SL MnBi 2 Te 4异质结，并探测电子结构的角度分辨光电子能谱学。我们观察到强大的六角形扭曲的大规模狄拉克费米子和75 meV的带隙。时间反演对称性破缺和交换Rashba效应的观察证实了带隙的磁性起源，与密度泛函理论计算结果非常一致。这些发现提供了对拓扑绝缘体中的磁邻近效应的深入了解，这将使拓扑绝缘体中的无损传输向更高的温度移动。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dependence of nonlocal Gilbert damping on the ferromagnetic layer type in FM/Cu/Pt heterostructures
测量了FM（t $_{FM}$）/ Cu（5 nm）[/ Pt（2nm）] / Al（2nm）异质结构中非局域Gilbert弛豫速率的尺寸效应，FM = \{ Ni $_{81}$，Fe $_{19}$，Co $_{60}$，Fe $_{20}$，B $_{20}$，纯Co\}.常见的行为是观察三个FM层，其中额外的松弛遵守严格的逆幂律依赖$ΔG =K \:t^{n}$，$n=-\textrm{1.04}\pm\textrm{0.06}$和类似的幅度$K=\textrm{224}\pm\textrm{40 Mhz}\cdot\textrm{nm}$。由于测试的FM层在自旋扩散长度$λ_{SDL}$上跨越一个数量级，因此结果支持自旋扩散而不是非局部电阻率作为效应的起源。
2010-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection from ferromagnet into an InAs heterostructures through MgO tunnel barrier
我们研究了从Ni_（81）Fe_（19）到InAs量子阱中通过MgO隧穿势垒的电自旋注入，并将其应用于InAs基自旋场效应晶体管。在非局域和局域自旋阀装置中检测到注入的自旋极化电流，并分析了自旋扩散长度和自旋注入效率。在1.4K下，非局域条件下的自旋扩散长度为1.6 μm。Ni_（81）Fe_（19）/MgO/InAs样品的自旋极化率为6.9%，而热处理后样品的自旋极化率提高了8.9%。
2013-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-Magnon Coupling Mediated Magnetotransport in Antiferromagnetic van der Waals Heterostructure
本研究通过Raman光谱与磁输运测量，揭示了FLG/FePS₃异质结构中Electron-Magnon Coupling对界面电荷输运的调控机制，发现低温负磁阻效应及层间耦合强度的厚度依赖性。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall 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
Unconventional Planar Hall Effect in Exchange-Coupled Topological Insulator-Ferromagnetic Insulator Heterostructures
占据拓扑绝缘体（TI）表面态的狄拉克电子被预言会表现出许多令人兴奋的磁输运现象。在这里，我们报告的第一个非常规的平面霍尔效应（PHE）和电门可调滞后平面磁阻（PMR）的EuS/TI异质结构，其中EuS是一个铁磁绝缘体（FMI）与面内磁化的实验观察。在这种交换耦合的FMI/TI异质结构中，当面内磁场平行（垂直）于电流时，我们发现一个显著的（抑制）PHE。这种行为不同于以前在铁磁体和半导体中观察到的PHE。此外，作为3D TI膜的厚度减少到2D的限制，其中的狄拉克SS开发的杂化间隙，我们发现抑制PHE周围的电荷中性点，表明狄拉克SS在这种现象中的重要作用。为了解释我们的研究结果，我们概述了一个对称性的论点，排除线性霍尔机制，并提出了两种可能的非线性霍尔机制，可以解释我们的观察中的所有基本定性特征。
2018-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-optical Kerr effect in ferroelectric antiferromagnetic two-dimensional heterostructures
本研究通过密度泛函理论计算和对称性分析，发现CrI3/In2Se3/CrI3二维异质结构中的铁电极化和反铁磁有序可激活并切换磁光克尔效应，为超紧凑光读出信息存储器件提供了新方案。
2023-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring Exchange Couplings in Magnetic Topological Insulator/Antiferromagnet Heterostructures
磁性拓扑绝缘体，如Cr掺杂的（Bi，Sb）2 Te 3，为实现多功能时间反演破磁物理提供了一个平台。通过在反铁磁CrSb中构建Néel有序异质结构和在Cr掺杂的（Bi，Sb）2 Te 3中构建磁拓扑有序异质结构，实现了可以通过人工结构工程定制的界面磁现象.通过故意的异质结构和超晶格的几何设计，我们证明了反铁磁交换耦合在操纵的拓扑表面大量狄拉克费米子的磁性。这项工作为拓扑绝缘体与反铁磁材料的结合提供了一个新的框架，并为无耗散拓扑反铁磁自旋电子学开辟了新的途径。
2016-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin Injection in a Ferromagnetic / Tunnel Barrier/ Semiconductor Heterostructure
我们证明了实验的电弹道电子自旋注入从铁磁金属/隧道势垒接触到半导体III-V族异质结构。我们引入倾斜汉勒效应技术来可靠地光学测量注入的自旋极化程度。在CoFe /Al_2 O_3/ GaAs /（Al，Ga）As异质结中，我们在80 K下观察到超过8%的注入自旋极化。
2001-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetism emerging in a ferromagnet with gain
我们提出了一个理论映射，以表明一个铁磁体的增益（损失）是等效的反铁磁体与等量的损失（增益）。我们的发现表明了一种新的一阶铁磁-反铁磁相变通过调整增益-损耗参数。作为一个有吸引力的应用，我们展示了实现以及操纵的反铁磁skyrmion，一个稳定的拓扑准粒子尚未观察到的实验，在手性铁磁薄膜的增益。我们还考虑了具有平衡增益和损耗的铁磁双层膜，并证明了反铁磁skyrmion只能在宇称时间对称相位破缺的情况下才能被发现。我们的结果为研究铁磁体中的反铁磁自旋电子学和宇称-时间对称磁振子铺平了道路。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-size effect and tunneling magnetoresistance in ferromagnetic-semiconductor quantum heterostructures
研究了铁磁半导体GaMnAs量子阱异质结中的共振隧穿效应及其引起的隧穿磁电阻（TMR）的增加。GaMnAs量子阱的量子能级可以用考虑p-d交换作用的价带kp模型来解释。研究还发现，电极注入载流子的费米能级对观察该系统中的共振隧穿是重要的。
2006-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Interface ferromagnetism and anomalous Hall effect of CdO/ferromagnetic insulator heterostructures
磁性拓扑绝缘体中量子反常霍尔效应（QAHE）的实验观测引起了凝聚态物理和材料科学的极大兴趣。为了实现高温QAHE，已经提出了几种候选材料，其中CdO/铁磁绝缘体异质结构中的界面态特别有趣，有利于技术应用。本文报道了氧化物分子束外延生长的Fe_3O_4/CdO/Fe_3O_4异质结构中界面铁磁性和反常霍尔效应的实验观察。系统的CdO厚度的变化揭示了界面铁磁性作为观察到的平面磁电阻和异常霍尔效应的主要原因。我们的研究结果可能为QAHE探索奇异的量子物理现象和潜在的应用铺平了道路，以工程氧化物界面态。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Feedback in Ferromagnet/Spin Hall Metal Heterostructures
在铁磁体/普通金属异质结构中，自旋泵激和自旋转移矩是两个相伴发生的相互作用过程。它们的相互作用引入了动态反馈效应，将磁化和电流的能量耗散通道互连。通过求解正常金属中存在自旋霍尔效应时的自旋扩散过程，我们证明了动态反馈引起：（i）非线性磁阻尼，这对维持自旋霍尔振荡器在大角度下的均匀稳态振荡至关重要。(ii)一个频率依赖的自旋霍尔磁阻，减少到自旋霍尔磁阻在直流极限。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spin valve effect by ballistic transport in ferromagnetic metal (MnAs) / semiconductor (GaAs) hybrid heterostructures
我们通过弹道输运证明了全外延MnAs铁磁金属/ GaAs半导体/ GaAs：MnAs颗粒混合异质结构中的自旋阀效应。GaAs：MnAs材料在GaAs基质中含有铁磁MnAs纳米颗粒，并充当自旋注入器和自旋检测器。虽然GaAs/MnAs界面的势垒高度被发现是非常小的，观察到相对较大的磁阻。这一结果表明，通过使用弹道输运，我们可以实现大的自旋阀效应，而无需在铁磁金属/半导体界面插入高隧道势垒。
2007-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-level control in a III-V-based ferromagnetic-semiconductor heterostructure with a GaMnAs quantum well and double barriers
我们研究了具有2.5 nm厚GaMnAs量子阱和双势垒的三端III-V基铁磁半导体异质结的自旋相关隧穿性质。我们成功地控制量子能级和调制自旋相关的电流与不同的电压连接到GaMnAs量子阱的电极。我们的研究结果将为实现三端自旋共振隧穿器件开辟新的可能性。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Interface-induced field-like optical spin torque in a ferromagnet/heavy metal heterostructure
利用光学螺旋度调控金属铁磁体的磁化强度是未来光自旋电子器件的研究热点。近年来，在铁磁薄膜中观测到了光学螺旋度对磁化强度的诱导力矩{ \it光学自旋力矩}。然而，铁磁/重金属异质结构中的光学自旋力矩的界面效应迄今尚未得到解决，其被广泛用于通过电学手段有效地控制磁化。在这里，我们研究了铁磁/重金属异质结中的光学自旋力矩矢量，并观察到面内场的光学自旋力矩随着铁磁层厚度的减小而显著增加。用结构反转对称性破缺引起的光学Rashba-Edelstein效应解释了类界面场光学自旋矩。这项工作将有助于有效的光学操纵的薄膜纳米磁体使用光学螺旋。
2021-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer and interfacial exchange coupling in ferromagnetic metal/semiconductor heterostructures
本文系统地研究了双层和三层异质结构中硬磁金属铁磁体（MnAs）和软磁铁磁半导体（GaMnAs）之间的交换耦合。MnAs/GaMnAs双层膜的交换弹簧模型解释了交换偏置场随层厚度和组分的变化。我们还提出了证据的空穴介导的层间交换耦合MnAs/p-GaAs/ \GaMnAs三层和研究的交换偏置场的间隔层的厚度上的依赖关系。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Combining ferromagnetic resonator and digital image correlation to study the strain induced resonance tunability in magnetoelectric heterostructures
本文报道了一种微带铁磁共振（MS-FMR）和数字图像相关（DIC）相结合的方法，用于同步测量人工磁电异质结构（磁性薄膜/压电衬底？或磁性膜/柔性衬底/压电致动器？）。描述了该技术的总体原理和相关的分析建模。该方法不仅可以用来估算铁磁薄膜的磁致伸缩系数，而且可以用来确定整个异质结构的有效磁电系数以及与面内电压应变相关的压电系数。该方法可应用于应变在不同界面处传递良好的系统。
2014-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Proximity-induced Rashba spin-orbit interaction in BaMnO$_\text{3}|$KTaO$_\text{3}$ heterostructure for antiferromagnetic spintronics
Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）
反铁磁自旋电子学面临材料难题，研究设计BaMnO₃|KTaO₃异质结构，利用近邻效应诱导Rashba自旋轨道相互作用，通过密度泛函理论计算，证明该结构中BaMnO₃能带呈现相关特性，为反铁磁自旋电子学研究提供方向。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
All Oxide Ferromagnet/Semiconductor Epitaxial Heterostructures
基于氧化物的铁磁体/半导体异质结构为自旋电子学提供了实质性的优势。我们用脉冲激光沉积法在ZnO（0001）和Al_2 O_3（0001）衬底上生长了（111）取向的Fe_3 O_4薄膜和Fe_3 O_4/ZnO异质结构。高品质的结晶膜与马赛克蔓延小至0.03度，尖锐的接口，和均方根表面粗糙度为0.3纳米。磁化强度测量表明，具有3.2 μ B/f. u的饱和磁化强度的磁铁矿层的明确的铁磁行为。30万我们的研究结果表明，Fe 3 O 4/ZnO系统是一个有趣的和有前途的候选人实现多功能异质结构。
2008-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Axion Insulator State with ferromagnetic ordering in CrI3/Bi2Se3/MnBi2Se4 Heterostructure
实现具有均匀磁化强度的轴子绝缘体态，极大地促进了对有趣的拓扑磁电效应的实验探索，拓扑磁电效应是三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的标志。通过密度泛函理论计算和四带模型研究，发现单层CrI 3中的磁性离子Cr 3+和七层MnBi 2Se 4中的磁性离子Mn 2+与三维TI Bi 2Se 3的拓扑表面态具有相反的交换耦合.作为这种相反的交换耦合的一个令人兴奋的结果，在CrI 3/Bi 2Se 3/MnBi 2Se 4异质结构中，轴子绝缘体状态是通过均匀磁化实现的。我们的工作开辟了机会，探索拓扑磁电效应实现的均匀磁化诱导轴子绝缘体状态的异质结构的三维TI和二维范德华铁磁绝缘体。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck imaging of spin-torque switching in antiferromagnetic Pt/NiO heterostructures
由于奈耳序的电控制打开了可靠的反铁磁自旋电子器件的大门，理解反铁磁开关的微观机制至关重要。空间分辨的研究是必要的，以区分多个不均匀的开关机制，然而，进展一直受到缺乏桌面技术成像的内尔秩序。我们证明了自旋塞贝克显微镜作为一个敏感的，桌面上的反铁磁顺序薄膜成像方法，并应用这种技术来研究NiO/Pt和Pt/NiO/Pt异质结构的自旋扭矩开关。我们建立了NiO中的界面反铁磁自旋Seebeck效应作为表面Néel顺序的探针，解决了晶体孪晶畴内的反铁磁自旋畴。通过在施加电流诱导的自旋力矩之前和之后成像，我们解决了自旋畴旋转和畴壁运动，同时起作用。我们将自旋Seebeck图像的变化与通过自旋霍尔磁阻的平均Néel取向的电测量相关联，证实了我们的反铁磁顺序图像。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Highly Tunable Magnetic and Magnetotransport Properties of Exchange Coupled Ferromagnet/Antiferromagnet-based Heterostructures
具有零净磁化强度的反铁磁体（AFM）被认为是未来自旋电子器件中的有源元件。取决于AFM薄膜的临界厚度和测量温度，基于Mn的合金和基于过渡金属氧化物的AFM可以承载各种共存的有序、无序和受抑AFM相。这种共存相的交换耦合铁磁（FM）/AFM基异质结构可以导致不寻常的磁性和磁输运现象。在这里，我们整合化学无序AFM IrMn 3薄膜共存AFM相复杂的交换耦合MgO（001）/Ni 3Fe/IrMn 3/Ni 3Fe/CoO异质结构和研究的结构，磁性，磁输运性质在不同的磁场冷却状态。特别是，我们揭示了旋转的无序和可逆的AFM矩相对于不可逆的AFM矩的磁性和磁阻特性的交换耦合异质结构的相对取向的影响。我们进一步发现，具有热无序和可逆AFM顺序的AFM颗粒的持久性对于实现高度可调的磁性和多能级磁阻状态至关重要。我们预计，所介绍的方法和异质结构的架构可以利用在未来的自旋电子器件操纵的热无序和可逆的原子力显微镜在纳米级的秩序。
2021-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impurity-induced excitations in a topological two-dimensional ferromagnet/superconductor van der Waals moiré heterostructure
范德华异质结中拓扑超导态的出现为探索控制拓扑超导体的新策略提供了一个新的平台。特别是，范德华异质结构中的杂质，一般具有莫尔图案，可能会导致原子和莫尔长度尺度之间的独特相互作用，这是一般拓扑超导体中不存在的特征。在这里，我们解决的拓扑莫尔超导体上的非磁性杂质的影响，无论是在弱和强制度，考虑周期性阵列和单一杂质，否则原始的无限莫尔系统。我们证明了一个很好的杂质诱导模式和莫尔长度之间的相互作用，导致从根本上不同的光谱和拓扑性质取决于相对杂质的位置和莫尔长度。我们的研究结果突出了杂质在范德瓦尔斯异质结构中的关键作用，其特征在于莫尔图案，揭示了人工莫尔系统中长度和能量尺度之间的关键相互作用。
2022-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Electric field driven magnetic domain wall motion in ferromagnetic-ferroelectric heterostructures
研究了铁磁-铁电异质结构中外加电场诱导的磁畴壁动力学。在传统的驱动机制，其中MDW运动是由磁场或电流直接感应，MDW运动出现在这里作为强钉扎的MDW到铁电畴壁（FDW）通过局部应变耦合的结果。通过进行广泛的微磁模拟，我们发现几个动力学制度，包括不稳定性，如自旋波发射和复杂的变换的MDW结构。在所有情况下，MDW的时间平均速度等于FDW的速度，表明没有Walker击穿。
2014-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature spin injection and spin-to-charge conversion in a ferromagnetic semiconductor / topological insulator heterostructure
在室温下使用铁磁半导体的自旋注入是实现自旋功能半导体器件的构建块。然而，由于在众所周知的IV族和III-V族半导体中缺乏可靠的室温铁磁性，这是非常具有挑战性的。在这里，我们演示了室温自旋注入（Ga，Fe）Sb / BiSb异质结，其中（Ga，Fe）Sb是一个铁磁半导体（FMS）与高居里温度（TC）和BiSb是一个拓扑绝缘体（TI）的自旋泵。尽管在室温下（Ga，Fe）Sb的磁化强度非常小（45 emu/cc），但我们能够通过在具有2.5的大的反自旋霍尔角的BiSb的拓扑表面态中利用反自旋霍尔效应（ISHE）来检测来自（Ga，Fe）Sb的自旋注入。我们的研究提供了第一个演示的自旋注入以及自旋电荷转换在室温下在FMS/TI异质结构。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Exchange bias effect of ferro-/antiferromagnetic heterostructures
60年前，Meiklejohn和Bean发现了交换偏置效应。与此同时，EB效应已经成为现代磁学不可或缺的一部分，对基础研究和许多器件应用都有影响。EB效应是第一个与两种不同类型材料之间的界面效应有关的效应，这里是铁磁体和反铁磁体之间。在这里，我们审查的基本方面的交换偏见的影响。
2007-05-15 cond-mat.mtrl-sci
X-ray magnetic circular dichroism characterization of GaN/Ga1-xMnxN digital ferromagnetic heterostructure
利用软X射线吸收谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）研究了GAN/Ga 1-xMn xN（x = 0.1）数字铁磁异质结（DFH）的磁性。Mn的L2，3边XAS谱与Ga 1-xMnxN无规合金薄膜相似，表明高浓度Mn在GAN中的置换掺杂。从XMCD测量，它揭示了顺磁性和铁磁性Mn原子共存的Ga 1-xMnxN数字层。从XMCD估计的每个Mn原子的铁磁矩同意从SQUID测量估计。从这些结果中，我们得出结论，GAN/Ga 1-xMnxN DFH样品的铁磁行为只产生于Ga 1-xMnxN数字层中的替代Mn 2+离子，而不是铁磁沉淀。从XMCD光谱中也发现了铁磁性和顺磁性Mn 2+离子的电子态之间的细微差异。
2007-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanoengineered Curie Temperature in Laterally-Patterned Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures
我们展示了操纵的铁磁半导体（Ga，Mn）As的埋层的居里温度使用纳米光刻，以提高退火的效果。将GaAs覆盖的铁磁层图案化成纳米线暴露了图案化的（Ga，Mn）As层的侧壁处的自由表面，并且因此允许使用退火去除Mn杂质。与未图案化的样品相比，这导致增强的居里温度和降低的电阻率。对于固定的退火时间，居里温度的提高是较大的较窄的纳米线。
2005-01-13 cond-mat.mtrl-sci
The importance of the interface for picosecond spin pumping in antiferromagnet-heavy metal heterostructures
重金属（HM）和反铁磁绝缘体（AFI）之间的界面最近已成为高度研究和争论的系统，以创建能够在太赫兹频率下工作的自旋电子器件。这种异质结构具有巨大的技术潜力，因为AFI可以产生亚皮秒自旋电流，HM可以将其转换为电荷信号。在这项工作中，我们证明了一个光学诱导皮秒自旋转移在AFIs和Pt之间的界面，使用时间分辨太赫兹发射光谱。我们选择两个反铁磁体在同一个家庭的氟化物立方钙钛矿，KCoF 3和KNiF 3，其磁振子频率在中心的布里渊区不同的数量级。通过研究它们随温度的变化，我们将界面上自旋转移效率的变化与Néel温度以下磁振子态密度的能隙的打开相关联。我们的观察是在一个基于反铁磁体中的局域电子和Pt中的自由电子之间的自旋交换的模型中再现的。这些结果构成了一个重要的一步，在严格的调查和理解的物理AFIs/HM接口上的超快时间尺度。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High frequency susceptibility of a weak ferromagnet with magnetostrictive magnetoelectric coupling: using heterostructures to tailor electromagnon frequencies
本文的第一部分计算了铁电和反铁磁（也称为弱铁磁）同时存在的磁致伸缩磁电耦合薄膜的高频磁电磁化率。我们发现，铁电和光学反铁磁激发之间存在一个动态耦合。在本文的第二部分中，我们用有效介质方法计算了这种材料与铁磁体交替薄膜构成的异质结构的磁化率。偶极磁场用于耦合铁磁和光学反铁磁模式，这又耦合铁磁和铁电激发。这提供了一种在微波区产生“电磁振子”模式的机制，这可能对应用有用。
2009-11-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
On the origin of field-like spin-orbit torques in heavy metal-ferromagnet-oxide thin film heterostructures
我们测量了不同重金属（HM）/普通金属（NM）间隔层/铁磁体（FM）/氧化物（MgO和HfOx/MgO）异质结构中电流诱导的自旋轨道矩，特别是类场（FL）分量的厚度和温度（T）依赖性。这些样品中的FL扭矩源自由HM中的自旋霍尔效应（SHE）产生的自旋电流。对于足够薄的FM层，该自旋电流的大部分可以到达FM/氧化物界面，T相关的自旋散射可以产生强FL扭矩，在某些情况下，与NM/FM界面处施加的扭矩符号相反。
2016-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the non-collinear antiferromagnetic IrMn$_3$ surfaces and their exchange-biased heterostructures from first principles
我们对T1非共线反铁磁L1 $_2$ -IrMn $_3$表面和L1 $_2$-IrMn $_3$ /Fe异质结构的热力学稳定性、结构参数和磁性进行了完整和系统的第一性原理研究。此外，我们研究了异质结中的交换偏置效应，并描述了其以前未知的复杂的界面处的磁耦合。我们考虑了四种原子配置和四种磁性安排，找到两个稳定的终端的表面和异质结构，这是在很好的协议与实验HR-TEM数据。用比较的方法来分析异质结的交换偏置特性，我们发现Mn-Fe相互作用的数量与交换偏置强度有关。这一发现可能会导致新的交换偏置剪裁方法，通过控制层的终止。最后，我们能够准确地描述界面磁耦合原子原子，我们发现在界面处的反铁磁秩序和异质结构的稳定性之间的关系。我们的分析提供了一个可能的机制，在非共线/共线异质结的交换偏置的外观，它是在很好的协议与实验滞后测量的IrMn $_3$ /Fe系统。
2020-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Antiferromagnet-semiconductor van der Waals heterostructures: interlayer interplay of exciton with magnetic ordering
范德华（vdW）异质结构因其丰富的材料组合而引起了人们极大的兴趣，二维磁体的发现为磁性vdW异质界面的研究提供了新的平台，但目前对磁性vdW异质界面的研究仅限于具有铁磁表面的界面。在这里，我们报告了磁性VDW异质界面使用分层层内反铁磁MPSe 3（M=Mn，Fe）和单层过渡金属二硫属化物（TMD）。我们发现了一个异常上移的激子峰在单层TMD的反铁磁转变温度以下的MPSe 3，捕获层间激子-磁振子耦合的签名。这是一个从单一材料扩展到异质界面的概念。此外，这种耦合强烈地依赖于面内磁结构和堆叠方向，显示其对它们的磁界面的敏感性。我们的发现提供了一个机会，调查在不同的材料跨接口之间的相互作用的基本激发，并寻找新的功能的磁性vdW异质界面。
2020-05-21 cond-mat.mtrl-sci
High Ferromagnetic Transition Temperature (172K) in Mn delta-doped GaAs with p-type Selective Doping
用分子束外延技术在GaAs（001）衬底上生长了Mn δ掺杂GaAs基异质结，发现了高的铁磁转变温度。一个0.3 ML锰d掺杂的GaAs样品在低温下表现出高电阻率，并没有表现出铁磁行为。然而，在选择性掺杂的异质结构（Mn δ掺杂GaAs /Be掺杂AlGaAs），其中孔从Be掺杂AlGaAs层提供，观察到明确的铁磁秩序。在适当的低温退火条件下，选择性掺杂异质结的铁磁转变温度高达172 K。
2002-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Large Gap Quantum Anomalous Hall Effect in a Type-I Heterostructure Between a Magnetically Doped Topological Insulator and Antiferromagnetic Insulator
拓扑绝缘体（TI）和磁性绝缘体之间的异质结构是实现量子反常霍尔效应（QAHE）的重要途径。使用密度泛函理论为基础的系统的筛选和调查的热力学，磁性和拓扑性质的异质结构，我们表明，形成一个I型的异质结构之间的宽禁带的反铁磁绝缘体Cr $_2$ O $_3$和TI膜，如Sb $_2$ Te $_3$，可以导致费米能级钉扎在间隙的中心，即使在磁性掺杂。异质结构中的Cr掺杂将带隙增加到$\sim$ 64.5 meV，具有来自界面Cr掺杂剂的大塞曼能量，从而克服了由于能带弯曲效应而导致的潜在金属性。通过将费米能级附近的能带结构拟合为4带k.p模型哈密顿量，我们证明了Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$是一个陈数C =-1的陈绝缘体.输运计算进一步表明，手性边缘模式本地化的顶部/底部的TI膜的材料中的主要电流载体。我们的预测的一个大的界面磁性，由于铬掺杂剂，反铁磁耦合到AFM衬底上的MBE生长的Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$异质结构，我们的极化中子反射测量证实，是一致的，最近在这样的系统中测量的正交换偏置。因此，Cr掺杂Sb $_2$ Te $_3$ /Cr $_2$ O $_3$异质结构代表了开发具有高可调谐性的功能拓扑磁性器件的有希望的平台。
2021-01-24 cond-mat.mtrl-sci
