Hall effect in Fe$_3$O$_4$ epitaxial thin films
用脉冲激光沉积法在MgO和Si衬底上制备了磁性外延薄膜。一个关键的结果是薄膜的性质几乎与块体材料的性质相同。对于40 - 50 nm厚的薄膜，室温下的饱和磁化强度和电导率分别为453 emu/cm ^3和225 1/（Ohm cm）。Verwey转变温度为117 K.霍尔效应表示在室温下对应于每分子式单位0.22个电子的电子浓度。正常和反常的霍尔效应都有一个负号。
2004-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect in electrolytically reduced PdCoO$_2$ thin films
PdCoO $_2$具有高导电性和各向异性，是一种有前途的基础和技术应用材料。最近，还原的PdCoO $_2$薄膜被证明在氢退火后表现出铁磁性。在这里，我们证明，当PdCoO $_2$膜被用作解离水的阴极时，在膜周围产生的氢还原材料，并导致出现异常霍尔效应（AHE）。此外，我们还证明了AHE信号的符号也可以随着电解过程而改变。电解改性的PdCoO $_2$薄膜可能为自旋电子学的应用打开一扇大门。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect in NiPt thin films
研究了溅射沉积的不同Ni浓度的Ni_xPt_（1-x）薄膜的霍尔效应。分析了温度、磁场和角度的依赖关系，得到了NiPt薄膜的相图。研究发现，亚临界Ni浓度的薄膜在低温下表现出团簇玻璃行为，在凝固温度以下具有垂直磁各向异性。具有过临界Ni浓度的薄膜是具有平行各向异性的铁磁。在临界浓度下，膜的状态强烈受挫。这种薄膜表现出倾斜磁化，易磁化轴作为温度的函数旋转。磁性通过连续的顺磁-团簇玻璃-铁磁转变出现，而不是单个的二级相变。但最值得注意的是，特殊的霍尔效应在临界浓度下改变了符号。我们认为，这与在正常的金属-铁磁量子相变的合金的电子结构的重建。
2011-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall Effect in Thin Film of the Weyl Antiferromagnet Mn$_3$Sn
Weyl反铁磁体Mn $_3$ Sn最近引起了人们的极大关注，因为它表现出各种有用的功能，例如反铁磁体通常不存在的大的反常霍尔效应。在这里，我们报告的薄膜制造的单相锰$_3$锡和大的反常霍尔效应在室温下，尽管其消失的小磁化观察。我们在高质量外尔反铁磁薄膜生长方面的工作为发展反铁磁自旋电子学铺平了道路。
2018-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Indium Tin Oxide film characterization using the classical Hall effect
我们用经典的霍尔效应来表征氧化铟锡（ITO）薄膜的电特性，通过两种不同的技术生长在二氧化硅衬底上。ITO膜具有独特的性质，即它们可以是导电的（并且例如用于栅电极）以及光学透明的（至少在光谱的可见部分中）。在近红外（NIR）中，透射率通常降低。然而，光吸收原则上可以通过生长更薄的膜来补偿。
2015-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall effect in Y3Fe5O12(YIG)/IrMn films
在沿薄膜平面旋转的磁场中测量了IrMn在钇铁石榴石（YIG = Y3 Fe 5 O 12）上的平面霍尔效应。YIG/IrMn双层膜在不同温度下的平面霍尔电阻（PHR）随磁场角的变化规律，而GGG/IrMn（GGG= Gd 3Ga 5 O 12）在10 K和300 K下的平面霍尔电阻随磁场角的变化规律不变。这为IrMn具有界面自旋提供了证据，在YIG/IrMn结构中，界面自旋可以由FM引导。在10 K时，YIG/IrMn薄膜的PHR-磁场角曲线出现了磁滞现象，表明IrMn界面自旋在低温下发生了不可逆的反转.
2014-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Anomalous Hall Effect in Noncollinear Antiferromagnetic Mn3Sn Films
磁输运是自旋电子学的核心。Mn_3Sn是一种自旋序为120°的非共线反铁磁体，在室温下表现出很大的反常霍尔效应（AHE）.但在Mn_3Sn薄膜中，这种行为仍然是难以捉摸的。在这里，我们报告的观察稳健的AHE高达室温下的准外延Mn 3Sn薄膜，通过磁控溅射制备。（11-20）和（0001）取向的Mn 3Sn膜的生长为在三种不同测量配置中比较AHE提供了独特的机会。当磁场沿（0001）面扫描时，如[01-10]和[2-1-10]方向，薄膜的反常霍尔电导率比垂直于（0001）面扫描的薄膜的反常霍尔电导率高，而与它们沿[0001]或[01-10]方向的电流正交无关。在（11-20）取向的Mn 3Sn薄膜中获得了3 emu/cm^3的相当弱的铁磁矩，保证了具有磁化反转的霍尔信号的切换。我们的发现将促进Mn 3Sn在反铁磁自旋电子学中的集成。
2018-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Electromotive forces generated in 3d-transition ferromagnetic metal films themselves under their ferromagnetic resonance
报道了3d过渡铁磁金属（FM = Fe，Co，Ni_（80）Fe_（20））薄膜在铁磁共振（FMR）作用下产生的电动势（EMF）特性。对于Fe和Co薄膜，由于反常霍尔效应产生的电动势主要是在它们的铁磁电阻下产生的。同时，对于Ni 80 Fe 20薄膜，主要是由于FMR下Ni 80 Fe 20薄膜本身的逆自旋霍尔效应产生的电动势。这种趋势定性地解释了不同的自旋极化，自旋霍尔电导率，反常霍尔电导率，磁化饱和，和FM膜的电阻率。
2016-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin Hall Insulators in Tin Films: Beyond Stanene
大间隙量子自旋霍尔（QSH）绝缘体先前预测在锡烯及其衍生物。除了锡烯是最薄的$α$ -Sn（111）薄膜之外，我们还计划探索具有不同结晶取向的$α$ -Sn薄膜中的QSH绝缘体。我们的第一性原理计算揭示了$α$ -Sn（100）和（110）薄膜的厚度依赖性带隙并不像量子限制通常预期的那样显示出单调减小，而是显示出振荡变化行为，这是拓扑量子相变的指示。虽然这些薄膜在超导极限下是正常的绝缘体，但QSH相出现在约10层的临界薄膜厚度以上。值得注意的是，QSH绝缘体可在宽的厚度范围内获得，并且它们的能隙是相当大的（甚至$>$ 0.1 eV），这有利于高温QSH效应的实验实现。
2019-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance and spin Hall magnetoresistance of Tm3Fe5O12 films
本文针对自旋电子学应用中垂直磁各向异性铁磁绝缘薄膜的需求，通过铁磁共振研究不同厚度TmIG薄膜的磁参数，建立其与厚度的关系，并从异质结构磁电阻测量中获得自旋相关参数，为相关器件设计提供支撑。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Hall carrier density and magnetoresistance measurements in thin film vanadium dioxide across the metal-insulator transition
在高达12特斯拉的磁场中，对薄膜二氧化钒（VO 2）的金属-绝缘体转变（MIT）进行了温度相关的磁输运测量。霍尔载流子密度在MIT处增加了4个数量级，并且几乎完全解释了电阻变化。霍尔迁移率在MIT上变化很小，并且保持较低，约为0.1cm 2/V sec。发现电子是MIT两侧的主要载流子。测量了半导体相的小正磁阻。
2010-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Hall and crystal magneto-optical effect in thin films of SrRuO$_3$
基于最近在SrTiO $_3$（STO）[001]衬底上生长的SrRuO $_3$（SRO）超薄膜中观察到的拓扑霍尔效应，我们利用自旋密度泛函理论（DFT）研究了SRO超薄膜的磁基态和反常霍尔响应.我们的研究结果表明，在单层限制的SRO膜，一个大的能量分裂的Ru- $t_{2g}$状态稳定的反铁磁（AFM）绝缘磁基态。对于AFM的基态，我们的Berry曲率计算预测掺杂后的大的异常霍尔响应。从系统的对称性分析，我们发现，大的反常霍尔效应的出现，由于相结合的破缺的时间反转和非磁性原子（Sr和O）在SRO单分子层的安排所造成的晶体对称性。我们将出现的霍尔效应确定为Šmejkal等人arXiv：1901.00445（2019）术语中所谓的晶体霍尔效应的明确表现，并证明它在有限频率下持续存在，这是晶体磁光效应的表现。此外，我们发现一个巨大的依赖AHE的晶体对称性破缺的程度也在铁磁SRO膜，这一切都指向一个替代的解释出现的拓扑霍尔效应观察到在这种类型的系统。
2020-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Mid-infrared Hall effect in thin-film metals: Probing the Fermi surface anisotropy in Au and Cu
利用灵敏的中红外（MIR，900-1100 cm-1，112-136 meV）光弹偏振调制技术同时测量金属薄膜的法拉第旋转和圆二色性。这两个量决定了复杂的交流霍尔电导率。这种新的技术被应用于研究Au和Cu薄膜的温度低至20 K和磁场高达8 T。霍尔频率与能带理论预测一致。我们报告的第一次测量的MIR霍尔散射率，这是显着低于来自德鲁德分析零磁场MIR传输测量。这种差异定性地解释在Au和Cu的费米面的各向异性。
1999-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Co-occurrence of Superparamagnetism and Anomalous Hall Effect in Highly Reduced Cobalt Doped Rutile TiO2 Films
我们报告了一个详细的磁性和结构分析高度还原钴掺杂金红石型二氧化钛薄膜显示异常霍尔效应（AHE）。磁化强度的温度和场依赖性，以及透射电子显微镜清楚地建立了在界面处的膜中存在8-10 nm尺寸的纳米尺寸的超顺磁性钴簇。超顺磁性和AHE的共同出现提出了关于使用AHE作为稀释磁性半导体中铁磁性的内在性质的测试的问题。
2004-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Hall measurement of ultra thin vanadium dioxide thin films
本文对生长在Si/SiO $_2$衬底上的超薄VO $_2$薄膜进行了温度霍尔测量研究。实验结果表明，电子是主要的载流子在半导体和金属相。电阻率随温度升高而降低的主要原因是载流子数密度的增加。载流子浓度的温度依赖性表明，VO $_2$膜在半导体相中具有0.40 $\pm$ 0.09 $ev$的带隙。基于复合立方体模型的霍尔效应数据分析表明，样品中存在长度为晶粒1/4的非过渡相。
2016-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Hall effect in laser ablated Co_2(Mn,Fe)Si thin films
采用脉冲激光沉积法生长了Heusler化合物Co_2MnSi和Co_2FeSi的薄膜。直接在MgO（100）和Cr或Fe缓冲层上实现外延生长。通过X射线和电子衍射的结构分析表明，这两种材料的有序L2_1结构。用SQUID磁强计测定体磁化强度。该值符合半金属Heusler化合物的Slater Pauling规则。对直接生长在衬底上的薄膜进行了霍尔效应的测量。正常的霍尔效应几乎与温度无关，并且指向补偿的费米表面。的异常贡献被发现是主要由斜散射。当价电子数从29（Mn）变为30（Fe）时，正常和反常霍尔系数的符号都发生了显著的变化。
2008-09-29 cond-mat.mtrl-sci
The anti-ordinary Hall effect in NiPt thin films
研究了第10族元素Ni和Pt二元合金中的反常霍尔效应。观察到在任何合金成分下，普通的霍尔效应都是负的（类电子）。除了在铁磁量子临界点附近外，反常霍尔效应也是负的。在接近临界点时，通过调节温度或合金的成分，可以将异常霍尔效应的符号改变为正（类空穴）。我们把这种“反寻常”的霍尔效应与相反的符号的普通和非凡的贡献的Berry相位奇异性，远离费米能量的铁磁交换能量的增加。
2012-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Large-gap quantum spin Hall insulators in tin films
寻找大禁带量子自旋霍尔绝缘体和有效的量子自旋霍尔态调谐方法具有重要的理论和实际意义。基于第一性原理计算，我们发现二维锡薄膜是QSH绝缘体与相当大的体积间隙为0.3 eV，足够大的实际应用在室温下。这些QSH状态可以通过化学官能化和外部应变来有效地调谐。该系统中的QSH效应的机制是在Γ点处的带反转，类似于HgTe量子阱的情况。通过磁性元素的表面掺杂，还可以实现量子反常霍尔效应。
2013-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Optical Detection of the Spin Hall Effect in Pt and W Thin Films
本文报道了用磁光克尔显微镜测量Pt和W薄膜中自旋霍尔效应引起的界面自旋积累。我们发现，克尔旋转有相反的符号在Pt和W和规模与电流密度线性。通过与自旋霍尔效应和磁光克尔效应的从头计算结果的比较，我们定量地确定了电流诱导的Pt界面自旋积累为$5*10^{-12} μ_B$ A $^{-1}$ cm $^2$/原子.从厚度相关的测量，我们确定在一个单一的Pt膜的自旋扩散长度为$11 \pm 3$ nm，这是显着较大相比，Pt相邻的磁性层。
2017-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Fe-Sn nanocrystalline films for flexible magnetic sensors with high thermal stability
Fe 3Sn 2晶体中Fe kagome晶格上的磁性和自旋轨道耦合的相互作用产生了独特的能带结构，导致比常规铁磁金属大一个数量级的反常霍尔效应。在这项工作中，我们证明了Fe-Sn纳米晶薄膜也表现出大的反常霍尔效应，适用于满足高灵敏度和热稳定性的磁传感器。在室温下通过共溅射技术制备的薄膜中，晶格有序的部分发展出现为Fe-Sn kagome层的纳米晶体。切线霍尔角，霍尔电阻率与纵向电阻率的比率，在接近Fe 3Sn 2的最佳合金组合物中大大增强，即使膜由非晶和非晶状畴组成，也例证了可果美起源。这些铁磁Fe-Sn薄膜具有很大的优势，作为霍尔传感器的热稳定性比半导体，由于弱的温度依赖性的异常霍尔响应。此外，室温制造使我们能够在有机衬底上开发机械柔性霍尔传感器。这些演示表明了可果美金属作为设计新功能设备的未开发资源的潜力。
2019-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the anomalous Hall effect of SrRuO$_3$ thin films by strain: a first principles study
基于最近在铁磁超薄膜SrRuO $_3$（SRO）中观察到的非常规霍尔效应，我们利用密度泛函理论计算研究了应变诱导氧八面体畸变对SRO超薄膜电子结构和反常霍尔响应的影响.研究结果表明，在SrTiO $_3$上生长的铁磁SRO薄膜（$-$ 0.47 $\%$的面内应变）具有正交晶系（倾斜和旋转）畸变结构，并且随着衬底引起的压缩应变量的增加，发现八面体倾斜角逐渐被抑制，在NdGaO $_3$（$-$ 1.7 $\%$的面内应变）上生长的SRO膜稳定在四方畸变结构（具有零倾斜）中。Berry曲率计算结果表明，$+$在$-$应变为1.7时的反常霍尔电导率为正值（76 S/cm），而在$-$应变$-$ 0.47时的反常霍尔电导率为负值（156 S/cm）.我们发现的异常霍尔效应的行为归因于响应于剪裁由衬底诱导的应变驱动的氧八面体畸变而产生的电子结构中的节点动力学。我们还计算了应变介导的异常霍尔电导率作为减少磁化强度的函数，通过按比例缩小Ru原子内部的交换场的大小，找到与实验观察良好的定性一致，这表明Ru自旋矩的纵向热涨落对该系统中的异常霍尔效应的强烈影响。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Structural sensitivity of the spin Hall magnetoresistance in antiferromagnetic thin films
反铁磁（AFM）薄膜的磁性状态是AFM自旋电子器件的关键。我们研究了铂和绝缘AFM赤铁矿（α-Fe 2 O3）双层膜的自旋霍尔磁阻（SMR）背后的基本物理机制，发现SMR效率高达0.1%，与铁磁结构相当。为了了解所观察到的复杂的SMR场的依赖性，我们分析的磁轴的错位，在生长过程中出现的薄膜，通过电气测量和直接磁成像的影响，并发现一个小的偏差可以导致在SMR响应的显着签名。这突出了在解释AFM自旋纹理的SMR测量时必须注意的问题。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Even-Odd Thickness-Driven Anomalous Hall in Epitaxial MnBi2Te4 Thin Films
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本研究通过精确控制 MnBi2Te4 薄膜的厚度和磁性，揭示了本征磁性与缺陷磁性在异常霍尔效应中的符号反转，为实现零场量子反常霍尔效应提供了关键因素。
2026-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst and inverse spin-Hall effects in epitaxial thin films of Kagome semimetal Mn$_3$Ge
拓扑材料的晶体学定义良好的薄膜的合成对于揭示其介观量子特性和器件应用是重要的。Mn $_3$ Ge是一种反铁磁Weyl半金属，在Kagome晶格上具有手性磁性结构，预计在费米能附近的Weyl节点周围具有增强的Berry曲率，导致大的反常霍尔/能斯特效应和大的自旋霍尔效应。利用磁控溅射法，我们生长了六方晶系的D_0 $_{19}$ Mn $_3$ Ge的外延薄膜，薄膜平整连续。在热电和自旋抽运器件中观察到大的反常能斯特和逆自旋霍尔效应。在我们的Mn $_3$ Ge膜中的异常能斯特信号估计为0.1 $μ$ V / K，并且与铁磁Fe中的异常能斯特信号相当，尽管Mn $_3$ Ge在室温下具有~3.5 m $μ_B$的弱磁化强度。Py / Mn $_3$ Ge界面处的自旋混合电导为90.5 nm $^{-2}$，Mn $_3$ Ge中的自旋霍尔角估计约为Pt中的8倍。
2020-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall Effect MRAM
我们提出了一种新型的磁性随机存取存储器（MRAM），这是基于在磁性薄膜的平面霍尔效应（PHE）的现象，我们证明了这一想法与锰氧化物薄膜。PHE-MRAM在结构上比目前开发的基于磁阻隧道结（MTJ）的MRAM更简单，其中隧道结结构由单层膜代替。
2005-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Independence of the inverse spin Hall effect with the magnetic phase in thin NiCu films
在3D铁磁体中已经观察到大的自旋霍尔角，但它们的起源，特别是它们与铁磁有序的联系，仍然不清楚。利用自旋抽运实验研究了Ni 60 Cu 40和Ni 50 Cu 50在居里温度范围内的逆自旋霍尔效应。我们的证据表明，在这些样品中的逆自旋霍尔效应是铂，它是不敏感的磁序。这些结果指向一个海森堡局域模型的转变，并建议大自旋霍尔效应在三维铁磁体可以独立的磁相位。
2020-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation and spin Hall transport in 5d transition-metal ultrathin films
研究了自吸附原子杂质作为散射体的5d过渡金属薄膜中由Elliott-Yafet机制引起的自旋弛豫和由斜散射引起的非本征自旋霍尔电导.的埃利奥特-Yafet参数和自旋翻转弛豫速率的值揭示了一个相互关联，这是在与埃利奥特近似。在10层的厚度，自旋翻转弛豫时间在5d过渡金属薄膜的定量报告约几百纳秒的原子百分比，这是一个和两个数量级短于Au和Cu薄膜，分别。的Elliott-Yafet参数和自旋翻转弛豫速率相对于自旋量子化轴的方向在相对于晶轴的各向异性效应进行了分析。我们发现由于费米面上的Rashba表面态，自旋翻转弛豫速率的各向异性增强，在10层Hf（0001）膜中达到97%，在10层W（110）膜中达到71%。最后，自旋霍尔电导率以及自旋霍尔角由于斜散射的自吸附原子杂质使用玻尔兹曼方法计算。我们的计算采用相对论版本的第一性原理全势Korringa-Kohn-Rostoker格林函数方法。
2014-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependence of the anomalous Hall effect in thin films of the topological semimetal Co$_2$MnGa
拓扑磁性半金属通过拓扑Weyl节点或节线的分布，以及具有奇异输运现象的新物理，有望实现大的Berry曲率。我们提出了一个系统的研究的结构和磁输运性能的Co $_2$ MnGa薄膜从薄（20 nm）到散装样的行为（80 nm），以了解潜在的机制和拓扑结构上的作用。磁控溅射的Co $_2$ MnGa薄膜是$L$ $2_{\mathrm {1}}$有序的，表现出非常好的异质外延和应变诱导的四方畸变。发现异常霍尔电导率在1138 S/cm的值处最大，相应的异常霍尔角为13%，这比拓扑平凡的金属相对较大。有一个很好的协议之间的理论计算和霍尔电导率观察到的80 nm的膜，这表明该效果是内在的。因此，Co $_2$ MnGa化合物显示为朝向拓扑驱动的自旋电子学应用的有前途的材料。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Anomalous Hall Effect in Cr-doped Bi$_2$Se$_3$ Thin Films via Surface-State Engineering
反常霍尔效应（AHE）是出现在磁性导体中的非线性霍尔效应，由内部磁性增强，超出普通霍尔效应的预期。随着最近在掺杂Cr或V的拓扑绝缘体（TI）（Sb，Bi）$_2$ Te $_3$薄膜中发现量子反常霍尔效应（QAHE），磁性TI中的量子反常霍尔效应引起了人们极大的兴趣。然而，该系统中的一个难题是，虽然Cr或V掺杂的（Sb，Bi）$_2$ Te $_3$和V掺杂的Bi $_2$ Se $_3$表现出AHE，但Cr掺杂的Bi $_2$ Se $_3$甚至未能表现出铁磁AHE，即QAHE的预期前身，尽管它是预测表现出QAHE的第一种材料。在这里，我们已经成功地实现了铁磁AHE在铬掺杂的Bi $_2$硒$_3$薄膜，利用表面状态工程计划。令人惊讶的是，在Cr掺杂的Bi $_2$ Se $_3$薄膜中观察到的铁磁AHE仅表现出正斜率，而与载流子类型无关。我们发现，这个符号问题可以解释的内在Berry曲率的系统计算从紧束缚模型结合第一性原理方法。
2019-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect on Top and Bottom Surface States of Topological Insulator (Bi1-xSbx)2Te3 Films
三维拓扑绝缘体（TI）是一种新型的物质状态，其表面具有二维金属狄拉克态。Bi基硫族化合物如Bi_2Se_3、Bi_2 Te_3、Sb_2 Te_3以及它们的组合/混合化合物如Bi_2Se_2 Te和（Bi_（1-x）Sb_x）_2 Te_3是3D-TI的典型成员，其已经以块体单晶和薄膜的形式被深入研究以验证表面态的拓扑性质。本文报道了（Bi_（1-x）Sb_x）_2 Te_3（x = 0.84和0.88）薄膜表面狄拉克态的量子霍尔效应（QHE）的实现。在磁场作用下，通过静电门控对体带隙中的费米能级进行调谐，得到了填充因子为ν= \pm 1的量子霍尔态，由于顶/底表面狄拉克态的手征边缘模，量子霍尔电阻为Ryx = h/e2，纵向电阻为零.此外，当费米能级被调谐在非简并的顶表面和底表面狄拉克点的能级之间时，ν= 0状态（σxy = 0）的出现反映了伪自旋霍尔绝缘体状态。在3D TI薄膜中观察QHE可能为基于TI的电子学铺平道路。
2014-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-modified inverse Spin Hall Effect in palladium-cobalt bi-layer films
测量了含Pd层和Co层的双层膜中Pd层对氢气的吸收对材料中逆自旋霍尔效应（iSHE）的影响。iSHE由钴层中的铁磁共振驱动。在这些条件下，iSHE被视为跨Pd层的直流电压。在氢气的存在下，iSHE峰与材料的铁磁共振吸收峰一起在所施加的场中向下移动。同时，观察到iSHE峰高及其宽度的增加。我们的分析表明，这些观察结果可能被解释为在氢气的存在下，钯层的自旋霍尔角的减少。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant topological Hall effect in epitaxial Ni$_{80}$Fe$_{20}$/La$_{0.65}$Sr$_{0.35}$MnO$_3$ thin film heterostructures
本研究在Py/LSMO外延薄膜异质结中观测到室温巨拓扑霍尔效应，揭示其源于界面Rashba相互作用与类斯格明子结构，为自旋电子器件应用提供了新的材料体系。
2025-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Solution to the hole-doping problem and tunable quantum Hall effect in Bi$_{2}$Se$_{3}$ thin films
Bi $_{2}$ Se $_{3}$是研究最广泛的拓扑绝缘体（TI）之一，由于n型原生缺陷而天然地被电子掺杂。然而，多年来为获得p型Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜所做的努力迄今为止都失败了。在这里，我们为这个长期存在的问题提供了一个解决方案，表明罪魁祸首是界面缺陷的高密度。通过抑制这些缺陷，通过界面工程方案，我们已经成功地实现了p型铋$_{2}$硒$_{3}$薄膜到最薄的拓扑制度。在这个平台上，我们提出了第一个可调的量子霍尔效应（QHE）的研究在Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜，并揭示不仅显着不对称的QHE签名跨狄拉克点，但也存在竞争的异常状态附近的零朗道能级。掺杂可调Bi $_{2}$ Se $_{3}$薄膜的可用性现在将使实现以前无法实现的各种拓扑量子器件成为可能。
2018-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent structural, magnetic and transport properties of epitaxial Co2FeAl Heusler alloy thin films
本文系统地研究了MgO（001）衬底上Heusler合金Co_2FeAl（CFA）外延膜的结构、磁性和反常霍尔效应随膜厚的变化。结果表明，CFA薄膜具有面内单轴磁各向异性的高度有序的B2结构。电输运性质的分析表明，晶格和磁振子散射的纵向电阻率的贡献。独立于膜的厚度，CFA膜的异常霍尔电阻率被发现是由斜散射只占主导地位。此外，反常霍尔电阻率表现出弱的温度依赖性行为，其绝对值随厚度的减小而增大。我们将这种温度不敏感性的异常霍尔电阻率的CFA薄膜中的隧穿自旋极化的弱温度依赖性，而厚度依赖行为可能是由于界面或自由表面电子态的重要性增加。
2012-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Giant Exchange Bias and Topological Hall Effect in Manganese Nitride Films
研究了分子束外延生长的氮化锰薄膜的磁性和磁输运性质。由于铁磁（FI）相（TFI ~ 738 K的$ε$ -相）和反铁磁相（TN ~ 273 K的$ζ$ -相）的混合，我们观察到TN以下非零交换偏置的磁化磁滞回线，在5 K时达到~ 0.22 T。这表明非共线自旋存在于两相之间的界面处，在界面Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）和交换相互作用之间产生竞争。引人注目的是，除了洛伦兹力引起的正常霍尔效应和磁化引起的反常霍尔效应外，在75 K以下还观察到了新的贡献，即拓扑霍尔效应。这证实了拓扑自旋织构的存在，这是由外加场和温度控制的竞争相互作用的结果。我们的工作表明，自旋电子器件可以利用不同阶段的丰富的磁性制造。
2017-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the intrinsic anomalous Hall effect of SrRuO$_3$
研究了不同晶格参数的外延SrRuO $_3$薄膜的反常霍尔效应（AHE），并根据Berry相模型进行了分析。在SrTiO $_3$衬底上直接沉积SrRuO $_3$薄膜，或使用中间缓冲层，以精细地控制外延应变。不同的薄膜的AHE表现出固有的功能，如霍尔电阻率随温度的符号变化，即使对于小厚度的SrRuO $_3$。然而，反常的霍尔电导率从其固有值大大降低，因为当释放外延应变时，载流子散射增加。我们认为，具有低剩余电阻率的全应变SrRuO $_3$薄膜的AHE代表了SrRuO $_3$的本征AHE。
2005-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Group-IV Chalcogenide Si2Te2 film: A New Quantum Spin Hall Insulator with Sizable Band Gap
量子自旋霍尔（QSH）效应由于在绝缘体带隙中具有强的无带隙态而有望实现无耗散的输运器件。在这里，通过使用第一性原理计算，我们发现IV族硫属化物Si 2 Te 2薄膜是一个二维QSH绝缘体的基本带隙为0.29 eV，这是可调的外部应变。这种非平凡的拓扑相位源于Si-px，y和Te-px，y轨道之间的能带反转，由位于体隙中的狄拉克点的单对拓扑保护的螺旋边缘态证明。值得注意的是，边缘状态的特性，如费米速度和边缘形状，可以通过边缘修改来调整。此外，h-BN半导体是实验实现2D Si 2 Te 2薄膜的理想衬底，而不会破坏其非平凡的拓扑结构。我们的工作为基于二维硅基薄膜的拓扑自旋电子学器件的设计开辟了一条新的途径。
2016-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Helical magnetic structure and the anomalous and topological Hall effects in epitaxial B20 Fe$_{1-y}$Co$_y$Ge films
用分子束外延法在Si（111）衬底上生长了B_（20）结构合金Fe $_{1-y}$ Co $_y$ Ge的外延膜。的磁化强度从一个玻尔磁子每个铁原子的FeGe到零的非磁性CoGe的大块一样的值平滑地变化。手性晶格结构导致了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction），并且使用极化中子反射测量证实了薄膜的螺旋磁基态。通过这种方法测量的自旋螺旋的节距随Co含量$y$而变化，并且在$y \sim 0.45$处发散。这表明过零点的电子，这是我们在计算中使用第一原理方法再现。我们还测量了我们的薄膜的纵向和霍尔电阻率作为磁场，温度和Co含量$y$的函数。霍尔电阻率预期包含来自普通、异常和拓扑霍尔效应的贡献。反常和拓扑霍尔比都在$y \sim 0.5$附近显示出峰值。我们的第一原理计算表明，在拓扑霍尔常数在这个值的$y$，相关的强自旋极化预测中间值的$y$的峰值。半金属预测$y = 0.6$，与实验观察到的线性磁阻在此组合物。虽然它是可能的，以协调理论与实验的各种霍尔效应的FeGe，大拓扑霍尔系数$y \sim 0.5$是大得多，当考虑到非常小的紧急领域相关的发散在锗。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the hysteresis loop for the anomalous Hall effect in Pt ultrathin films on $\rm{CoFe_2O_4}$ by electrolyte gating
铁磁绝缘体上的Pt纳米薄膜在自旋电子学应用中得到了广泛的研究，由于磁邻近效应（MPE），界面Pt原子的磁矩被认为是铁磁有序的。异常霍尔效应（AHE）通常用于检查Pt层的面外磁矩。为了调节Pt薄膜的铁磁特性，我们在$\rm{CoFe_2O_4}$（CFO）铁磁绝缘体上制备了厚度为5.9 nm和7.0 nm的Pt薄膜上的双电层晶体管。对于Pt（7.0 nm）/CFO样品，在没有栅极偏压的情况下，在异常霍尔电阻率中观察到磁滞回线，并且通过施加栅极偏压来调谐矫顽场。对于Pt（5.9 nm）/CFO样品，在没有栅极偏压的情况下没有观察到磁滞回线，但是通过施加栅极偏压（$V\rm{_G} =$ $\pm$ 3 V）打开了磁滞回线。这表明Pt膜中的磁矩的长程铁磁有序通过电场效应被打开和关闭。对于+3 V的$V\rm{_G}$，在高达19.5 K时观察到滞后回线，而在高达约室温时观察到AHE。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall insulators in centrosymmetric thin films composed from topologically trivial BiTeI trilayers
量子自旋霍尔绝缘体预测十年前，现在实验观察到的是有助于突破纳米电子学，由于非耗散的自旋极化电子输运通过其边缘。为了在正常条件下持续这种传输，绝缘体应该在稳定的拓扑相中具有足够大的带隙。在这里，我们从理论上表明，量子自旋霍尔绝缘体可以实现在超薄膜构造从一个平凡的带绝缘体与强自旋轨道耦合。最薄的薄膜，具有足够大的反向间隙的实际应用是一个中心对称的六重层建立了两个反向堆叠的非中心对称的BiTeI三层。这个非平凡的六重层原来是人工设计的强三维拓扑绝缘体Bi $_2$ Te $_2$ I $_2$的结构元素。我们揭示了拓扑绝缘体如何由BiTeX家族（X=I，Br，Cl）的结构元素组成的一般原理，这为拓扑相的工程设计开辟了新的视角。
2017-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of the spin reorientation transition in antiferromagnetic TmFeO$_3$ thin films by spin Hall magnetoresistance
TmFeO $_3$（TFO）是一种倾斜的反铁磁体，在82 ~ 94 K温度范围内发生自旋重取向转变（SRT）。在此温度范围内，Néel矢量从结晶学$c$轴（低于82 K）连续旋转到$a$轴（高于94 K）。SRT允许在不需要磁场的情况下对不同的反铁磁状态进行温度控制，使其适合于在THz频率下工作的应用。对于器件应用，需要TFO的薄膜以及用于读出磁状态的电技术。在这里，我们表明，正交TFO薄膜可以通过脉冲激光沉积生长和检测TFO薄膜中的SRT可以访问通过利用全电自旋霍尔磁阻（SMR），在很好的协议的温度范围内发生SRT。我们的研究结果表明，人们可以电气检测SRT在绝缘体。
2020-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Structural ordering driven anisotropic magnetoresistance, anomalous Hall resistance and its topological overtones in full-Heusler Co2MnSi thin films
本文报道了在（001）MgO衬底上沉积的全Heusler合金Co $_2$ MnSi薄膜的晶体结构、磁有序和电子输运随退火温度（$T_A$）的变化。通过将$T_A$从300 $^\circ$ C增加到600 $^\circ$ C，膜从无序纳米晶相变为$B2$有序，最后变为$L2_1$有序合金。饱和磁矩随着结构有序化而提高，并接近每个分子式单元的$\approx 5.0 μ_B$的Slater-Pauling值（$T_A$ = 600 $^\circ$ C）。在这个阶段，薄膜是软磁体，其矫顽场和饱和场分别低至$\approx$ 7 mT和350 mT。纵向电阻率（$ρ_{xx}$）和剩余电阻率比也有显著的改善效果。一个基于晶界电子透明性的模型阐明了从负态$dρ/dT$到正态$dρ/dT$的转变，并改善了结构有序性。霍尔电阻率（$ρ_{xy}$）源自外磁场中电荷载流子的正常散射、源自内建磁化的异常效应以及无序相中小但明显的拓扑霍尔效应。从高场$ρ_{xy}$数据中提取了载流子浓度（$n$）和迁移率（$μ$）。高度有序的膜的特征在于在室温下的$n$和$μ$为1.19 $\times$ 10 $^{29}$ m $^{-3}$和0.4 cm $^2V^{-1}s^{-1}$。$ρ_{xy}$对$ρ_{xx}$的依赖性表明在我们的膜中斜散射占主导地位，这表明随着$T_A$的升高而单调下降。对…
2013-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Surface-assisted Spin Hall Effect in Au Films with Pt Impurities
我们从实验和理论两个方面展示了一种利用表面辅助斜散射获得巨自旋室温霍尔效应的新途径。在实验中，我们报道了不同厚度的Pt掺杂Au薄膜$t_N$的自旋霍尔效应。在室温下，对于$t_N$ = 10 nm的样品，得到了巨自旋霍尔角$γ_S$ = $0.12 \pm 0.04$，而对于$t_N$ = 20 nm的样品，得到的自旋霍尔角要小得多.结合从头算和量子Monte Carlo计算的斜散射由于Pt杂质显示$γ_S$ $\cong$ 0.1的Au（111）表面上，而它是小的体Au。量子MonteCarlo模拟结果表明，Pt杂质在Au（111）表面的自旋轨道相互作用增强，这是由于Pt的5d能级由于价态涨落而被提升到费米能级。此外，在Au（111）表面存在两个自旋轨道相互作用通道，而在体Au中只有一个。
2010-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic aftereffect and Barkhausen effect in thin films of the altermagnetic candidate Mn5Si3
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, CEA, Gren. INP, IRIG-SPINTEC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，法国原子能和替代能源委员会，格勒诺布尔国立理工学院，自旋输运中心）；TUD University of Technology Dresden（德累斯顿工业大学）；Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Aix Marseille Université, CNRS, CINAM, AMUTECH（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，自然与分子相互作用中心）
研究Mn5Si3薄膜中霍尔效应响应，发现霍尔电压随时间变化与铁磁体磁粘性响应相似，并观察到单向台阶，解释为磁域重取向的实验证据，测得巴克斯豪斯长度约18nm。
2025-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Functionalized Thallium Antimony Films as Excellent Candidates for Large-Gap Quantum Spin Hall Insulator
III-V族薄膜在自旋电子学和量子计算中具有重要的应用前景。寻找具有非平凡大带隙的二维III-V族薄膜对于利用量子自旋霍尔效应实现无耗散输运边沟道是非常关键的。本文利用第一性原理计算预测了一类功能化TlSb单分子膜（TlSbX_2;（X = H，F，Cl，Br，I））中的大带隙QSH绝缘体，其带隙高达0.22~0.40 eV.利用Z2拓扑不变量和自旋轨道耦合（SOC）诱导的螺旋边态确定了QSH态。值得注意的是，非平凡态的反向带隙可以通过电场和应变来有效地调节。此外，BN衬底上的这些薄膜也保持了一个非平凡的QSH状态，其中包含一个狄拉克锥位于带隙内。这些发现可能为今后基于二维蜂窝晶格的自旋电子学QSH绝缘体的设计和制备提供新的思路。
2015-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Effective reduction of PdCoO2 thin films via hydrogenation and sign tunable anomalous Hall effect
PdCoO2属于三角形氧化物家族，称为铜铁矿，是最导电的氧化物之一。它的面内电导率与最好的金属相当，并在低温下表现出具有极长平均自由程的流体动力学电子输运。尽管如此，尽管存在钴离子，它仍是稳定的。在这里，我们表明，一个温和的氢化过程减少PdCoO2薄膜的原子混合合金的PdCo具有强的面外铁磁性和符号可调的异常霍尔效应。考虑到许多其他化合物在类似的氢化条件下几乎没有受到影响，这一发现可能提供一种途径，以创造新的自旋电子异质结构结合强铁磁性，涉及氧化物和其他功能材料。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Colossal Spin Hall Effect in Ultrathin Metallic Films
我们预测自旋霍尔角高达80%的替代铋杂质的贵金属薄膜。巨大的自旋霍尔效应是由自旋霍尔电导率在减少样品尺寸的增强和共振杂质散射的电荷电导率的强烈降低引起的。这些发现可以被利用来通过应变工程来创建具有高效率的电荷到自旋电流转换的材料。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functionalized Bismuth Films: Giant Gap Quantum Spin Hall and Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall States
寻找新的大带隙量子自旋霍尔（QSH）和量子反常霍尔（QAH）绝缘体对于它们在室温下的实际应用至关重要。基于第一性原理计算，我们预测在H修饰的Bi（111）薄膜中，QSH和QAH态的带隙可以达到1.01 eV和0.35 eV。这个巨大的带隙的起源在于Bi的大自旋轨道相互作用和H介导的特殊的电子和结构性质。此外，我们发现QAH态还具有量子谷霍尔态的性质，从而内在地实现了所谓的谷极化QAH效应。我们进一步研究了在H修饰的Bi（110）薄膜和X修饰的（X=F，Cl，Br，I）Bi（111）薄膜中大带隙QSH和QAH态的实现.
2014-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hump-like structure in Hall signal from SrRuO$_3$ ultra-thin films without inhomogeneous anomalous Hall effect
最近在超薄SrRuO $_3$（SRO）薄膜中观察到的霍尔电阻率$ρ_{xy}$中的驼峰特征的解释引起了争议;它最初被解释为是由于拓扑霍尔效应，但后来被提出是由于存在具有不同异常霍尔效应（AHE）的区域。为了解决这一问题，我们对生长在SrTiO $_3$（001）基片上的4种单胞SRO薄膜进行了霍尔效应和磁光克尔效应的测量。在测量的$ρ_{xy}$中观察到明显的驼峰特征，而在克尔旋转中既没有驼峰特征也没有双磁滞回线，克尔旋转应该与磁化强度成比例。此外，用超导量子干涉仪测量的磁化强度没有显示出多重矫顽场的迹象。这些结果表明，不均匀的AHE单独不能解释$ρ_{xy}$数据从我们的SRO超薄膜中观察到的驼峰行为。我们发现$ρ_{xy}$中驼峰结构的出现与生长条件密切相关，高质量的薄膜有明显的驼峰迹象。
2019-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Epitaxial growth and orientation-dependent anomalous Hall effect of noncollinear antiferromagnetic Mn$_3$Ni$_{0.35}$Cu$_{0.65}$N films
本文报道了非共线反铁磁（AFM）Mn $_3$ Ni $_{0.35}$ Cu $_{0.65}$ N薄膜的生长以及（001）和（111）薄膜由于非零Berry曲率引起的取向相关反常霍尔效应（AHE）。我们发现，在500 $^\circ$ C下的后退火可以显著改善AHE信号，尽管使用适当的后退火条件是重要的。在（111）薄膜中，AHE和磁化回线在矫顽场处显示出急剧的翻转，而（001）薄膜在磁场下难以饱和。（111）膜的反常霍尔电导率比（001）膜的反常霍尔电导率大一个数量级。本研究结果不仅提供了一个更好的理解的AHE在Mn $_3X$ N系统，但也进一步的机会，研究与非共线AFM的独特现象。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Angular dependence of the Hall effect of lsmo films
我们发现\lsmo薄膜的霍尔效应电阻率（$ρ_{xy}$）随外加磁场和薄膜法线之间的角度$θ$的函数变化为$ρ_{xy}=a\cos θ+ b\cos 3θ$，其中$|b|$随温度的升高而升高，随磁场的升高而降低。我们发现，纵向电阻率和磁化强度的角度依赖性不能完全解释令人惊讶的术语$b$，这表明它是一个内在的输运性质的表现。
2012-11-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrically Tunable Quantum Spin Hall State in Topological Crystalline Insulator Thin films
结合$k \cdot p$理论、能带拓扑分析和电子结构计算，预测了SnTe类三维拓扑晶体绝缘体（111）薄膜在较宽的厚度范围内实现量子自旋霍尔相.非平凡拓扑结构源于三维极限下TCI拓扑表面态的面间耦合。表面间耦合改变符号，并引起拓扑相变作为膜厚度的函数。此外，这种耦合可以强烈地受到外部电场的影响，因此量子自旋霍尔相位可以在实验可达的电场下有效地调谐。研究结果表明，（111）薄膜是实现量子自旋霍尔绝缘体新应用的理想平台。
2015-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-plane Hall effect in c-axis-oriented MgB2 thin films
我们测量了高度c轴取向的MgB_2薄膜的纵向电阻率和ab面的霍尔电阻率。在正常状态下，霍尔系数（RH）随温度（T）的升高表现为RH ~ T，在更高的温度下，则偏离T的线性关系。霍尔角余切的T^2依赖性仅在130 K以上观察到。混合态霍尔效应在10^2 ~ 10^4 A/cm ^2的电流密度和高达5 T的磁场范围内没有显示出任何异常信号。
2002-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Anomalous Hall Effect of Calcium-doped Lanthanum Cobaltite Films
在高达7 T的磁场下测量了在铝酸镧上生长的x在0.25和0.4之间的La_{1-x} Ca_{x} CoO_{3}外延膜的霍尔电阻率、磁阻和磁化强度。x=1/3的薄膜，显示出凹入的金属绝缘体转变。在100 K以下，x=1/3和0.4的薄膜具有显著的介电常数，其随温度的降低而增加。在低温下的霍尔电阻率保持大，基本上在这些薄膜中的字段独立，除了在矫顽场的符号变化，这是更突然的比磁化的切换。一个独特的磁阻行为伴随着这种效果。这些结果进行了讨论的渗流图片和混合自旋态模型为该系统。我们认为低温下的霍尔效应是由于自旋极化载流子在自旋有序团簇中的轨道无序散射而引起的。
2002-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
