Magnetic-field controlled organic spintronic memristor for neural network computation
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；University of Lorraine（洛林大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
本研究提出一种基于LSMO/PVDF/Co异质结构的有机自旋电子忆阻器，通过电场和磁场调控突触可塑性，并在CNN模拟中提升识别精度与训练稳定性，适用于低功耗神经形态计算。
2025-10-27 cond-mat.mes-hall
An observation of spin-valve effects in a semiconductor field effect transistor: a novel spintronic device
我们提出了第一个自旋电子半导体场效应晶体管。该器件的注入极和集电极接触由具有不同矫顽场的磁性坡莫合金薄膜制成，使得它们可以在不同的外加磁场中彼此平行或反平行磁化。导电介质是在AlSb/InAs量子阱中形成的二维电子气（2DEG）。从这个设备的数据表明，它的电阻是由两种不同类型的自旋阀效应控制：第一个发生在铁磁-2DEG接口;和第二发生在接触之间的直接传播。
1999-02-03 cond-mat.mes-hall
Giant Piezospintronic Effect in a Noncollinear Antiferromagnetic Metal
室温反铁磁自旋电子器件的主要瓶颈问题之一是由于反铁磁体中有限的各向异性磁电阻而导致的小信号读出。然而，这可以通过利用非共线反铁磁体中的贝里曲率诱导的异常霍尔电阻或建立基于反铁磁自旋的有效操纵的隧道结器件来克服。在这项工作中，我们证明了巨大的压电应变控制的自旋结构和异常霍尔电阻在非共线反铁磁金属-D 019六角Mn 3Ga。此外，我们建立了直径为200 nm的隧道结器件，在室温下将最大隧穿电阻比放大到10%以上，这意味着非共线反铁磁体在大信号输出和高密度反铁磁自旋电子器件应用中的巨大潜力。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong Aharonov-Bohm oscillations in GaAs two-dimensional holes
我们测量了Aharonov-Bohm电阻振荡在浅的二维GaAs孔环结构，由局部阳极表面氧化定义。振荡的幅度约为环电阻的10%，在空穴系统中最强。此外，我们观察到电阻振荡的前栅极偏置的函数在零磁场。我们讨论的结果在光的自旋干涉环和自旋电子学的可能应用。
2007-03-07 cond-mat.mes-hall
Strong spin-dependent negative differential resistance in composite graphene superlattices
在石墨烯纳米颗粒和一组沉积在其上的铁磁绝缘体条组成的复合体系中，我们发现了自旋相关的负微分电阻的明显特征，铁磁绝缘体条的周期性排列诱导了石墨烯中电子态的邻近交换分裂，导致了具有自旋相关能谱的超晶格的出现.通过器件的电流可以是高度极化的，并且电流及其极化都表现出对偏置电压的非单调依赖性。因此，该器件作为江崎自旋二极管工作，这为设计新的自旋电子电路提供了可能性。
2013-10-18 cond-mat.mes-hall
Spintronics with graphene
由于其迷人的电子特性，石墨烯有望在纳米电子学的许多领域取得突破。对于自旋电子学来说，它的主要优势是预期的长自旋寿命，加上它的大电子速度。在这篇文章中，我们回顾了最近的理论和实验结果表明，石墨烯可能是期待已久的自旋电子学平台。表征和器件的关键参数是电极和石墨烯之间的接触电阻，其必须足够大以防止诱导自旋极化的淬灭，但又足够小以允许检测该极化。已经观察到自旋扩散长度在100 μm范围内，比传统金属和半导体中的长得多。这对于自旋电子器件的几个概念来说可能是一个独特的优势，特别是对于复杂架构或逻辑电路的实现，其中信息是由纯自旋电流编码的。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-Passivated Nickel as an Oxidation-Resistant Electrode for Spintronics
我们报告了石墨烯钝化的铁磁电极（GPFE）的自旋器件。GPFE被示出作为自旋极化的抗氧化电极。通过易于扩展的化学气相沉积（CVD）工艺用几层石墨烯直接涂覆镍允许在暴露于空气时保留未氧化的镍表面。完整的参考隧穿自旋阀结构的制造和测量表明，GPFE被保持为自旋极化器，并且石墨烯涂层的存在导致磁阻的特定符号反转。因此，这项工作突出了一种新的抗氧化自旋源，进一步解锁低成本的湿化学过程的自旋电子器件。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering Schottky Barrier in Black Phosphorus field effect devices for spintronic applications
黑磷（BP）是近年来发现的一种很有前途的二维直接带隙半导体材料。在这里，我们报告的双极场效应晶体管的行为多层BP铁磁隧道接触。通过使用TiO ${_2}$ /Co接触，我们观察到肖特基势垒降低< 50 meV，这可以通过栅极电压进一步调节。突出地，在BP器件中实现了良好的晶体管性能，其中漏极电流调制在四到六个数量级上。在室温下，空穴和电子的载流子迁移率分别为$\sim$ 155和0.18 cm ${^2}$ V ${^{-1}}$ s ${^{-1}}$.此外，磁阻计算表明，与施加的栅极电压的BP设备的电阻是在适当的范围内注入和检测自旋极化的空穴。我们的研究结果表明，工程BP nanolayered器件的有效的纳米电子和自旋电子学应用的前景。
2014-07-04 cond-mat.mes-hall
Tunable Negative Differential Resistance controlled by Spin Blockade in Single Electron Transistors
我们证明了一个可调的负微分电阻控制的自旋封锁在单电子晶体管。采用金属栅在GaAs/GaAlAs异质结中制作了含有少量电子和自旋极化源漏接触的单电子晶体管。库仑阻塞测量作为施加的源极-漏极偏置，电子数和磁场的函数进行揭示了定义良好的制度，其中观察到的电流随着偏置的增加而减少。我们建立的负微分制度的起源是自旋极化检测的电子结合了一个长的自旋弛豫时间的点。这些结果表明，可以利用在纳米自旋电子器件中的自旋状态是静电控制通过电子占据数的新功能。
2001-10-18 cond-mat.mes-hall
Large-scale BN tunnel barriers for graphene spintronics
我们已经利用化学气相沉积（CVD）制成的可扩展材料制造了石墨烯自旋阀器件。自旋传输石墨烯和隧道势垒材料都是CVD生长的。隧道势垒由h-BN实现，其用作单层或双层并放置在石墨烯上。自旋输运实验进行了使用铁磁接触沉积到障碍。我们发现，由于电阻失配，自旋注入在具有单层隧穿势垒的器件中仍然受到很大的抑制。然而，对于具有双层屏障的器件，情况并非如此。对于这些装置，推导出CVD石墨烯材料固有的260 ps的自旋弛豫时间。该时间尺度与对于剥离的石墨烯所报道的时间尺度相当，这表明该CVD方法对于需要可扩展材料的自旋电子应用是有希望的。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupled transport in a curved quantum wire
我们研究了Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合（SOC）和均匀垂直磁场$\textbf{B}$对自旋极化电子沿弯曲量子线输运的相互作用。本征能量和本征函数的系统进行了解析求解的限制半径$R$的两个SOC的存在下。从透射系数，自旋输运性质，如自旋极化，概率电流密度和自旋电导进行了数值计算，以确定其依赖于SOC，$\textbf{B}$和$R$。我们找到了$\textbf{B}$的条件，即如果它超过$R^{1/3}$，就不会发生自旋反转。我们的研究结果表明，对于一个足够大的SOC强度，无论其反转不对称的起源，外部磁场的影响减少。找到最佳的有效SOC强度是必不可少的，在实现合适的磁输运性能可能的自旋电子器件的应用。
2014-10-24 cond-mat.mes-hall
Negative magneto-thermal-resistance in a disordered two-dimensional antiferromagnet
我们证明了一个弱的外部磁场可以在无序的二维反铁磁体中产生负的磁热电阻。利用磁振子的弱局域化理论研究了弱外磁场对无序反铁磁体纵向热导率$κ_{xx}$的主要影响。结果表明，随着平行于有序自旋的磁场的增加，$κ_{xx}$的弱局域化修正项正向增加。由于这种增加对应于热阻率的降低，因此这种现象是磁振子的负磁热阻。这种负的磁热阻和磁振子的弱局域化将被用来控制反铁磁自旋电子学器件中的磁振子热流。我们还讨论了无序磁体的进一步实验和理论研究的几个影响。
2017-12-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Antisymmetric magnetoresistance in van der Waals Fe3GeTe2/graphite/Fe3GeTe2 tri-layer heterostructures
范德华（vdW）铁磁材料正在迅速成为下一代自旋电子器件的有效构建模块。当用非磁性vdW材料（诸如石墨烯和/或拓扑绝缘体）分层时，vdW异质结构可以被组装（不需要晶格匹配）以提供否则无法获得的器件结构和功能。我们报道了范德华异质结构Fe 3GeTe 2/石墨/Fe 3GeTe 2器件中迄今为止罕见的反对称磁电阻（MR）效应。与传统的巨磁电阻（GMR）的特点是由两个电阻状态，在这些vdW异质结构的MR功能不同的高，中，低电阻状态。这种独特的特征暗示了与以前观察到的不同的潜在物理机制。理论计算表明，这三个电阻的产生是由于石墨/FGT界面上的自旋动量锁定引起的自旋极化电流。我们的工作表明，从VDW材料组装的铁磁异质结可以表现出实质上不同的性质，在真空中生长的类似异质结所表现出的。因此，它突出了新的物理和新的自旋电子应用的潜力被发现使用VDW异质结构。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Current-driven magnetic resistance in van der Waals spin-filter antiferromagnetic tunnel junctions with MnBi$_2$Te$_4$
本研究基于非平衡格林函数方法理论研究含MnBi$_2$Te$_4$的范德华反铁磁隧道结，发现可通过偏压、器件长度及氮化硼层调控TMR，最高达3690%，为超薄自旋电子器件应用提供潜在可能。
2023-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable, rapid spin-orbit torque induced modulation of colossal magnetoresistance in Mn$_3$Si$_2$Te$_6$ nanoflakes
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；South China Normal University（华南师范大学）；University of Jeddah（吉达大学）
本研究发现Mn₃Si₂Te₆纳米片具备响应快、电流密度低、电可调的磁电阻特性，揭示其物理机制，为自旋电子学应用及相关物理研究提供了新平台。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A four-state magnetic tunnel junction switchable with spin-orbit torques
提出了一种磁性隧道结（MTJ），其两个铁磁层分别为单椭圆（SE）和双交叉椭圆（TCE）。MTJ呈现出与TCE结构的四种电阻状态相对应的四种不同的电阻状态。在下面的Ta层中流动的电流在相邻的TCE结构中产生自旋轨道转矩，其引起四态MTJ在其所有电阻状态之间的无场切换。所展示的四态MTJ是制造具有多种电阻状态的多级MTJ的重要一步，这在各种自旋电子学应用中可能是重要的，例如多级磁随机存取或神经形态存储器。
2020-08-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin Orbit Torque on a Curved Surface
本文建立二维曲面上自旋轨道耦合的一般理论，推导自旋轨道各向异性场及力矩表达式，并给出球面、柱面与平面坐标下的显式解。
2024-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nearly perfect spin-filtering in curved two-dimensional topological insulators
采用基于密度泛函理论的计算方法和紧束缚模型，对二维拓扑绝缘体（2DTI）弯曲纳米结构的自旋电子学性质进行了理论研究.我们表明，弯曲的几何形状使得它有可能操纵电子自旋的方式是不可用的平面2DTI设备。我们预测，与平面2DTI设备，弯曲的2DTI相关的纳米结构可以作为高效的{ \em两}-终端自旋过滤器，即使在没有磁场。我们构建了一个概括的弯曲的几何形状，我们以前的紧束缚模型的宽带隙平面2DTI铋在SiC上。由此产生的模型，适用于一个理想的圆顶几何形状与自由的边缘，显示出量子自旋霍尔物理，包括自旋极化的边缘状态。该模型预测，在没有磁场的情况下，一个特定的两端几何形状的圆顶几乎完美的自旋过滤。我们的密度泛函理论计算预测了一个Bi $_{105}$ Si $_{105}$ H $_{15}$圆顶的铋烯吸附硅和氢原子是稳定的。我们的紧束缚模型，调整到匹配密度的状态由DFT计算，预测的Bi $_{105}$ Si $_{105}$ H $_{15}$圆顶应该表现出量子自旋霍尔物理和非常有效的自旋过滤在一个两端的安排。
2021-01-05 cond-mat.mes-hall
Magnetoresistance in organic spintronic devices: the role of nonlinear effects
本文推导了自旋极化载流子通过杂质能级在具有跳跃电导的有机半导体中注入和输运的动力学方程。该模型预测一个强烈的电压依赖性的磁阻，定义为电阻与平行和反平行电极磁化（自旋阀效应）之间的变化。磁阻的电压依赖性分成三个不同的制度。第一个制度匹配公知的无机自旋电子制度，对应于势垒控制的自旋注入或公知的电导率失配的情况。在中间电压下的第二制度对应于强烈抑制的磁阻。第三种机制在更高的电压下发展，并解释了一种新的范式。这是由电荷输运中的强非线性促进的，其强度由无量纲参数$eU/k_BT$表征。这种非线性，取决于设备的条件，可以导致显着增强或指数抑制的自旋阀效应在有机设备。我们相信，这些预测是有效的有机半导体以外的情况下，应考虑任何材料的特征是强烈的非线性电荷传输。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall
Spin negative differential resistance in edge doped zigzag graphene nanoribbons
采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法，系统研究了边缘掺杂III族和V族元素的锯齿形石墨烯纳米带（ZGNRs）的非线性自旋相关输运性质.掺杂剂的类型，受体或供体，和几何对称性，奇数或偶数，被发现在确定的电流和电流-电压特性的自旋极化的关键。对于在下侧边缘上替代掺杂的ZGNR，在1V左右的偏置电压下，下（上）自旋电流在奇（偶）宽ZGNR中占主导地位。值得注意的是，在由III族元素（B和Al）掺杂的均匀宽度的ZGNR中，负微分电阻（NDR）仅发生于向下自旋。自旋负阻的偏置范围随ZGNR宽度的增加而增大。在任何奇数宽度的ZGNR中都没有观察到明显的自旋NDR，在V族元素（N和P）掺杂的偶数宽度的ZGNR中也没有观察到明显的自旋NDR。这种特殊的自旋负阻边缘掺杂的ZGNRs表明在自旋电子学的潜在应用。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Logic with Magnetoelectric Nodes: A Scalable Charge Mediated Nonvolatile Spintronic Logic
随着纳米电子学接近纳米尺度，人们正在进行大量努力，以确定下一个可扩展的逻辑技术，超越互补金属氧化物半导体（CMOS）计算。这样的计算技术需要在减小的尺寸下提高开关能量和延迟，允许改进的互连并提供完整的逻辑/存储器家族。然而，可行的超越CMOS逻辑技术仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个可扩展的自旋电子逻辑器件，通过自旋轨道转换结合磁电开关。建议的磁电自旋轨道（MESO）逻辑，使一个新的范例，继续缩放的逻辑性能接近热力学极限GHz的逻辑（100千吨开关能量在100 ps延迟）。所提出的MESO器件具有很强的可扩展性，并且与器件的临界尺寸成正比，显示出开关能量与尺寸的立方关系（E_m与W^3成正比）和与电压的平方关系（E_m与V^2成正比）。由于自旋轨道效应（例如，逆自旋霍尔效应（ISHE）和逆Rashba-Edelstein效应（IREE））的性质以及电容对尺寸的依赖性，获得了优异的缩放。这些器件的工作电压预计< 100 mV，这使得电压随尺寸和相应的能量降低而缩放的历史趋势有了显著的飞跃。互连电阻是缩放超过10 nm尺寸的关键障碍。我们预测互连电阻的不利影响较小，并表明MESO逻辑适用于高电阻互连（100 μ Ohm.cm-1 mOhm.cm），这开启了使用纳米金属（宽度<体电子平均自由程）或掺杂半导体线（宽度<5 nm）的可能性。这里提出的可扩展的CMOS兼容的非易失性逻辑家族可…
2017-03-05 cond-mat.mes-hall
Long distance magnon transport in the van der Waals antiferromagnet CrPS$_4$
本文报道了在电绝缘反铁磁体 CrPS$_4$ 中利用 Pt 触点实现长达至少一微米的长距离磁振子自旋输运，展示了范德华磁体在自旋电子学应用中的潜力。
2023-01-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Robust recipe for low-resistance ohmic contacts to a two-dimensional electron gas in a GaAs/AlGaAs heterostructure
低维系统中电子输运的研究不仅从基本的观点来看，而且对于未来的电子和自旋电子器件都是重要的。在这种背景下，包含二维电子气（2DEG）的异质结构是一项关键技术。特别是GaAs/AlGaAs异质结构，具有典型地在表面下100 nm处的2DEG，被广泛研究。为了探索这种系统中的电子输运，需要将2DEG连接到表面处的宏观测量引线的低电阻欧姆接触。在这里，我们报告设计和测量一个专用的设备，用于解开在这样的接触，其中包括原始的2DEG串联电阻，接触下的2DEG电阻，接触电阻本身，以及压焊线的影响，在接触的各种电阻贡献。我们还在这里报告了一种用于具有非常低电阻的接触的稳健配方，其值在20和350秒之间的退火时间内不会发生显著变化，因此提供了将该方法用于具有不同2DEG深度的材料的灵活性。用于退火的加热的类型被发现强烈影响退火过程，从而产生的接触的质量。
2014-07-17 cond-mat.mes-hall
Weak anti-localization of two-dimensional holes in germanium beyond the diffusive regime
栅极可控的自旋轨道耦合通常是自旋电子器件的一个必要条件。对于实际的自旋场效应晶体管，另一个基本要求是弹道自旋输运，其中自旋进动长度短于平均自由程，使得栅极控制的自旋进动不会因无序而随机化。在这封信中，我们报告了一个门诱导的交叉从弱本地化到弱反本地化的高迁移率的二维空穴气在应变锗量子阱的磁阻的观察。从磁阻，我们提取的相位相干时间，自旋轨道进动时间，自旋轨道能量分裂，立方Rashba系数在一个很宽的密度范围。随着空穴密度的增加，迁移率和平均自由程增加，而自旋进动长度由于越来越强的自旋轨道耦合而减小。当密度变得大于$\sim6\times 10^{11}$ cm $^{-2}$时，自旋进动长度变得小于平均自由程，并且系统进入弹道自旋输运状态。我们还报告在这里的数值方法和代码开发用于计算的磁阻在弹道制度，其中常用的HLN和ILP模型分析弱本地化和反本地化是无效的。这些结果为硅兼容的自旋电子器件铺平了道路。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall
Electric modulation of the Fermi arc spin transport via three-terminal configuration in the topological semimetal nanowires
自旋动量锁定是拓扑表面态的一个重要特征，在自旋电子学中起着重要的作用。非磁性系统中自旋动量锁定保护下的电流诱导自旋极化的电学探测为自旋电子学的发展提供了一个新的平台，而以前的研究大多是基于磁性材料。本文采用三端几何结构研究了Dirac半金属Cd_3As_2的自旋输运测量，观察到了高阻态和低阻态的磁滞回线信号。通过反转电流方向来反转滞后，这说明了Cd 3As 2的自旋-动量锁定特征。此外，我们通过三端结构对费米弧的电调制实现了自旋信号的通断状态，这使得Cd 3As 2在自旋场效应晶体管中具有很大的潜力。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantification of competing magnetic states and switching pathways in curved nanowires by direct dynamic imaging
对于可行的应用，基于例如畴壁运动的自旋电子器件需要具有稳定的磁化状态和将一种状态转换为另一种状态的高度可再现的切换路径，并且是高度可靠的。系统中存在多个稳定状态和切换路径是设备操作的决定性障碍，但罕见和随机事件难以检测和理解。我们展示了一种方法来量化竞争的磁性状态和随机切换路径的基础上，时间分辨扫描电子显微镜与极化分析，适用于技术相关的控制涡畴壁手性通过字段和弯曲的电线。虽然是一个泵探测技术，但我们的分析方案允许解开不同的发生动态路径，我们甚至可以确定罕见的事件，导致从一个磁化切换路径的变化，通过温度和几何形状依赖的测量到另一个路径。实验成像的支持下，微磁模拟，以揭示机制负责的途径的变化。一起的结果使我们能够解释的起源和细节的畴壁手性控制和量化的频率和相关的能量障碍的热激活的状态和切换路径的变化。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall
Resistance switch in ferromagnet/spin glass/ferromagnet spin valves
在MnBi_2 Te_4单层范德华层中得到了类自旋阀铁磁/自旋玻璃（SG）/铁磁结构，其中类SG层中各个自旋态的开关表现为电阻开关行为。通过对SG层中Bi掺杂的精细控制，可以有效地调节SG的特征温度。建立了掺杂和温度依赖的相图。我们展示了远程操纵和检测的个别Mn层自旋的状态隧穿电子有利于电子-声子，自旋-声子，自旋转移力矩和自旋翻转之间的相互作用热电子，晶格和本地自旋，其中自旋阀层甚至被埋在下面的两个五层Bi 2 Te 3。将SG态集成到自旋阀中，通过在二维材料中集成不同的自由度，打开了实现原子尺度自旋电子学的机会。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy-efficient hybrid spintronic-straintronic reconfigurable bit comparator
我们提出了一种可重构的位比较器实现与纳米线自旋阀，其两个接触是磁致伸缩与磁致伸缩磁化。参考位和输入位被“写入”到具有电产生的应变的两个触点的磁化状态中，并且如果它们匹配，则自旋阀的电阻降低。多个比较器可以与磁隧穿结并行接口，以逐位确定N位输入流是否与N位参考流匹配。该系统在室温下对热噪声具有鲁棒性，16位比较器可以在大约416 MHz下工作，而每个周期的功耗最多为420 aJ。
2015-04-12 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
Spin-polarized quasiparticle tunneling in spin-filter pseudospin-valve devices
自旋过滤隧道结的自旋选择特性可以与传统的金属铁磁体结合，用于超导器件中自旋极化准粒子的调控。我们报道了用双层氮化物自旋过滤隧道势垒（DyN或GdN）和过渡金属铁磁体（Co和Gd）制作的赝自旋阀器件。我们在这些设备中显示电阻开关对应于它们的互磁化方向的平行和反平行配置。利用最佳的沉积工艺，可以实现Co层的部分氮化。在Co-DyN界面处的磁性死的原生CoN $_x$层在这些器件中起到屏障的作用。在伪自旋阀与Co，发现较低的电阻为反平行状态相比，平行配置。在Gd掺杂的赝自旋阀中观察到反向电阻开关行为。这些器件中电阻开关的存在进一步证实了DyN和GdN隧道势垒的自旋过滤性质。在这些器件中，不同温度下的准粒子输运与传统的N-I-S隧穿模型是一致的。这些器件可以进一步设计用于调节超导自旋电子器件中的自旋极化超电流。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Casher effect in Bi$_{\rm 2}$Se$_{\rm 3}$ square-ring interferometers
在环形干涉仪中研究了Bi $_{\rm 2}$ Se $_{\rm 3}$中自旋动力学的电控制。在$π$的Berry相存在下观察到Aharonov-Bohm和Altshuler-Aronov-Spivak电阻随磁场的振荡以及Aharorov-Casher电阻随栅压的振荡。自旋旋进角随栅电压的变化具有很大的可调谐性，表明具有强自旋轨道耦合的Bi $_{\rm 2}$ Se $_{\rm 3}$相关材料是构建新型自旋电子器件的有希望的候选材料。
2011-03-31 cond-mat.mes-hall
Coherent microwave generation by spintronic feedback oscillator
自旋角动量从自旋极化电流到纳米磁体的转移提供了控制纳米磁体中的磁化方向的有效手段。这种自旋力矩的一个独特结果是，通过施加直流偏置电流和磁场的组合，可以引起磁化的自发振荡。在这里，我们通过实验证明了一种不同的效果，它可以驱动纳米磁体自发振荡，而不需要外部自旋扭矩注入。为了证明这种效果，我们使用的磁性隧道结（MTJ）的直流电流供电，并连接到一个共面波导（CPW）躺在上面的MTJ的自由层的纳米柱。自由层磁化的任何波动经由隧穿磁阻效应被转换成振荡电压，并且由CPW通过电感耦合反馈到MTJ。作为该反馈的结果，自由层的磁化可以被驱动成连续的旋进。MTJ和CPW的组合的行为类似于激光系统，并且输出具有超过10，000的品质因数的稳定RF功率。
2016-08-12 cond-mat.mes-hall
Superconducting Spintronic Heat Engine
本文实现了一种基于EuS/Al/AlO$_x$/Co隧道结的超导自旋电子热机，通过铁磁层取向调控热电电压符号，实现热电存储单元，并提出理论模型预测其效率。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Multilevel Resistance Switching and Enhanced Spin Transition Temperature in Single Molecule Spin Crossover Nanogap Devices
自旋交叉（SCO）分子是一种在分子自旋电子学中具有应用前景的双稳态磁开关。然而，很少有人知道一个单一的SCO分子的开关效应时，它被限制在两个金属电极之间。在这里，我们研究的开关特性的[Fe（III）（EtOSalPet）（NCS）] SCO分子，是专门为表面沉积和绑定到只有一个金电极的纳米间隙设备。对含有电迁移金的SCO分子断裂结的温度依赖性电导率测量表明，在低于200 K的温度下，两个电阻状态之间的电压无关的电报样切换。的转变温度是非常不同的转变温度83 K，发生在一个块体薄膜相同的材料。这表明单个分子不再保持大体积合作SCO现象，并且表面相互作用急剧增加SCO现象的温度。这项工作的另一个关键发现是，一些器件显示出在多个电阻水平之间切换。我们提出，在这种情况下，两个SCO分子存在于纳米间隙内，都参与电子传输和开关。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-reciprocal charge transport in an intrinsic magnetic topological insulator MnBi2Te4
对称性、量子几何和电子关联是凝聚态物质最重要的组成部分，并导致实验中的非平凡现象，例如非互易电荷输运。本文报道了内禀磁性拓扑绝缘体MnBi_2Te_4中的非互易电荷输运。在手性边缘观察到电流方向相关电阻，其是磁性可切换的，边缘位置敏感的和七层层数可控的。施加栅极电压可以有效地调节非互易电阻。非互易电荷输运的观测和操纵表明了手性在MnBi2Te4的电荷输运中的基础作用，为利用手性工程开发范德华自旋电子器件奠定了基础。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall
Magnetic Skyrmions for Cache Memory
磁skyrmions（MS）是一种具有涡旋结构的粒子状自旋结构，是自旋存储器的理想材料。MS具有非常高的稳定性、超低的驱动电流密度和紧凑的尺寸等诱人的特性。由于其较高的稳定性和较低的驱动电流要求的运动，skyrmions在能源效率的自旋电子器件的应用有很大的潜力。我们提出了一种基于skyrmion的高速缓存存储器，其中数据可以存储在一个长的纳米轨道作为多个位。写入操作（形成skyrmion）可以通过在磁性纳米轨道中注入自旋极化电流并且随后使用通过磁性层下面的自旋霍尔金属（SHM）的充电电流沿着纳米轨道在任一方向上移动MS来实现。Skyrmion的存在可以改变读取端口处的磁性隧道结（MTJ）的电阻。考虑到长纳米线高速缓存的读写延迟，提出了一种多读写操作策略。此外，skyrmion的大小影响堆积密度、电流感应运动速度和可读性（当感测到skyrmion存在时电阻的变化）。设计优化，以减轻上述影响也进行了研究。
2017-05-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Intrinsic Spin Transport in a Topological Insulator Thin Film
本文研究拓扑绝缘体BSTS薄膜中的本征自旋输运，通过非局域电阻实验证明抑制体态导电可增强表面态自旋输运，并获得约1的自旋霍尔角和数微米自旋扩散长度。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Evidence for a quantum-spin-Hall phase in graphene decorated with Bi2Te3 nanoparticles
石墨烯器件中量子自旋霍尔效应的实现一直是一个突出的挑战，可以追溯到拓扑绝缘体领域的开始。石墨烯极弱的自旋轨道耦合--源于碳的低质量--构成了主要的障碍。我们从实验和理论上研究了通过用稀Bi 2 Te 3纳米颗粒随机装饰来增强石墨烯中的自旋轨道耦合。值得注意的是，多终端电阻测量表明存在的螺旋边缘状态的量子自旋霍尔相位的特性，磁场和温度依赖的电阻峰值，X射线光电子能谱，扫描隧道光谱，和第一性原理计算进一步支持这种情况。这些观察结果突出了石墨烯基量子自旋霍尔平台中自旋电子学和量子信息应用的途径。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall
Multifunctional steep-slope spintronic transistors with spin-gapless-semiconductor or spin-gapped-metal electrodes
本文提出以自旋无带隙半导体或自旋带隙金属为电极的多功能自旋电子FET，结合亚60 mV/dec开关、非局域巨磁阻和负微分电阻，并通过VS2/Ga2O2 FET模拟验证其低功耗高性能潜力。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Giant asymmetry of the longitudinal magnetoresistance in high-mobility two-dimensional electron gas on a cylindrical surface
一个巨大的不对称性的磁电阻揭示在高迁移率，二维电子气的圆柱表面。纵向电阻沿磁场梯度所施加的表面曲率被发现消失，如果沿弯曲的霍尔酒吧的边缘之一进行测量。如果外部磁场反向，则纵向电阻在霍尔条的相对边缘处消失。这种不对称性定量分析的Landauer-Buettiker形式主义。
2007-03-23 cond-mat.mes-hall
Tunnel Magnetoresistance with Atomically Thin Two-Dimensional Hexagonal Boron Nitride Barriers
二维原子薄绝缘体六方氮化硼（h-BN）构成了基于隧道的器件的新范例。大的带隙以及其原子平坦的性质，没有悬挂键或界面陷阱态，使其成为自旋电子器件中隧道自旋输运的理想候选者。在这里，我们展示了自旋极化电子通过磁性隧道结中化学气相沉积制备的大面积单层h-BN的隧穿。在铁磁体/h-BN/铁磁体异质结构的芯片规模制造，我们显示在室温下的隧道磁阻。在不同的偏置电压和具有不同的铁磁电极的多个设备上的测量建立使用h-BN势垒的自旋极化隧穿。这些结果为在室温下工作的有源自旋电子器件和电路中集成二维单层绝缘势垒开辟了道路，并为进一步探索其性能和前景开辟了道路。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall
Controllable giant magneto resistance and perfect spin filtering in $α^{\prime}$-borophene nanoribbons
利用非平衡格林函数（NEGF）方法和紧束缚（TB）近似，研究了锯齿形$α^{\prime}$ -硼纳米晶（$α^{\prime}$ -BNR）中自旋输运的理想控制.已经发现，当$α^{\prime}$ -BNR暴露于面外交换磁场时，在特定能量范围内，自旋向上和自旋向下状态都发生自旋分裂。因此，可以通过外部背栅电压调节入射电子的能量来控制电流的自旋极化。我们重点研究了铁磁（FM）或反铁磁（AFM）交换场对$α^{\prime}$ -BNR的边缘操纵，从而导致巨磁电阻和完美自旋过滤的出现。局部电流提供了纳米颗粒中电流自旋分布的最佳图像。为了观察系统对磁条邻近效应的响应，我们计算了各个站点的磁矩。然后，我们表明，在交换磁场的存在下，施加横向或垂直的电场给另一个控制工具的自旋极化的电流在一个恒定的能量。最后，通过在纳米颗粒边缘同时施加面内和面外交换磁场，我们实现了对散射区自旋旋转的控制。我们的研究保证了$α^{\prime}$ -BNR作为一个有前途的二维（2D）结构的自旋电子学的目的。
2022-10-14 cond-mat.mes-hall
Curvature-enhanced spin-orbit coupling in a carbon nanotube
自旋-轨道耦合的结构因材料而异，因此找到正确的自旋-轨道耦合结构是迈向先进自旋电子学应用的重要一步。我们从理论上证明了碳纳米管中的曲率产生了两种类型的自旋轨道耦合，其中一种是以前没有认识到的。除了出现在碳纳米管有效狄拉克哈密顿量的非对角部分的自旋轨道耦合的拓扑相位相关贡献之外，还有另一个贡献出现在对角部分。对角项的存在可以定性地改变自旋-轨道耦合效应，例如最近观察到的电子-空穴非对称自旋劈裂，并产生四种不同的能级对平行磁场的依赖行为.证明了对角项也适用于弯曲的石墨烯。这一结果对石墨材料的自旋电子学应用具有一定的参考价值。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall
Ultra-sensitive nanoscale magnetic field sensors based on resonant spin filtering
基于磁阻调制的固态磁场传感器直接应用于通信设备中，特别是在接近检测、旋转参考检测和电流感测中。在这项工作中，我们提出了基于磁电阻物理共振自旋过滤和本设备设计迎合特殊的磁场传感能力的传感器结构。使用非平衡格林函数自旋输运形式主义自洽耦合到泊松方程，我们提出了高度可调的五层磁性隧道结结构，能够表现出超高峰值隧道磁阻$(\approx 2500 \%$）。我们将展示如何将其转化为具有超高电流灵敏度增强超过300\%的器件设计，与典型的三层MTJ传感器相比，以及更宽的可调范围的场灵敏度。我们还证明了传感器功能与结构景观的动态变化，使一个卓越的设计灵活性超过典型的三层传感器。最后给出了一个优化设计，其灵敏度提高了近70 0%，这为通过设计具有超灵敏自旋过滤特性的功能结构来设计自旋电子学构件奠定了基础。
2016-02-14 cond-mat.mes-hall
Band-pass superlattice magnetic tunnel junctions
自旋电子学领域的重大科学和技术进展是基于三层磁性隧道结器件，其主要依赖于单势垒隧穿的物理学。虽然技术上相关的设备已经原型化，但单势垒隧穿的物理特性对磁性隧道结器件的性能造成了最终的限制。在这里，我们提出了一个新的路线走向高性能的磁性隧道结，使电子模拟的光学现象，如抗反射和法布里-珀罗共振。我们提出的器件的功能抗反射使超晶格异质结构夹在固定和自由铁磁体的磁性隧道结结构。我们的预测是基于非平衡格林函数自旋输运形式主义耦合自洽的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程。由于在带通超晶格磁性隧道结器件中的带通自旋过滤的物理性质，与传统的三层磁性隧道结器件相比，我们展示了隧道磁阻（TMR $\approx5\times10^4\%$）的超高提升和近92%的自旋转移矩切换偏置抑制。我们合理化即兴自旋转移扭矩开关通过分析Slonczewski自旋电流传输谱。这里提出的概念的证明可以导致下一代自旋电子器件设计收获超晶格异质结构的丰富物理和利用自旋电子光学现象的类似物。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall
Dissipationless transport by design in ultrathin magnetic topological insulator films
University of Antwerp（安特卫普大学）
本研究揭示了通过外部磁性和/或电子刺激抑制磁性拓扑绝缘体薄膜中电子背散射，实现完全无耗散的自旋极化电荷输运，为设计低能耗自旋电子器件提供了有效策略。
2025-10-14 cond-mat.mes-hall
Current Assisted Magnetization Switching in (Ga,Mn)As Nanodevices
电流诱导的磁化切换和电阻与域壁钉扎在纳米收缩先前都已报道在（Ga，Mn）As为基础的设备，但使用非常不同的实验方案和设备的几何形状。在这里，我们报告在一个单一的纳米器件，这构成了一个重要的一步，最终实现自旋电子器件，利用畴壁存储，运输和操纵信息的同时观察到这两种效果。
2006-02-06 cond-mat.mes-hall
Magnetic Proximity Effect in 2D Ferromagnetic CrBr3/Graphene van der Waals Heterostructures
二维（2D）范德华异质结作为一个有前途的平台，利用各种物理现象在各种各样的新型自旋电子器件的应用。有效的自旋注入是这些器件的先决条件。最近发现的磁性2D材料导致了通过磁邻近效应（MPE）实现自旋注入的完全2D范德华自旋电子学器件的可能性。本文报道了利用塞曼自旋霍尔效应通过非局域测量研究二维CrBr 3/graphene范德华异质结构中的磁邻近效应。塞曼分裂场估计表明，即使在低磁场中也存在显著的磁邻近交换场。此外，在v = 0时，随着磁场的增加，在Dirac点R_（XX，D）处观察到的反常纵向电阻变化可能是MPE诱导新的基态相的结果。因此，在我们的CrBr 3/石墨烯范德华异质结构中揭示的这种MPE为下一代2D自旋逻辑和存储器件提供了坚实的物理基础和关键功能。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall
Quantum transport in SnTe nanowire devices
本文报道SnTe纳米线器件中的量子输运实验，观察高低电阻状态，低阻器件表现部分超导或法布里-珀罗振荡，归因于二维表面态，证明其作为拓扑超导和自旋电子学平台的潜力。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unidirectional spin Hall magnetoresistance in ferromagnet/normal metal bilayers
磁阻效应通常在磁化方向反转时不变。然而，在非中心对称导体中，非线性电阻项可以引起电流依赖性，该电流依赖性在施加电压中是二次的，在磁化中是线性的。在这里，我们证明了这样的条件是实现在简单的双层金属膜的自旋-轨道相互作用和自旋相关的散射耦合电流诱导的自旋积累的导电性。我们表明，Ta的纵向电阻|Co和Pt|当电流的极性或磁化强度的符号反转时，Co双层发生变化。这种单向磁电阻与电流密度成线性关系，并且在Ta和Pt中具有相反的符号，这与这些材料中由自旋霍尔效应引起的界面散射势的修改有关。我们的研究结果提出了一个路线，以控制电阻和检测自旋电子器件中的磁化切换使用一个两端的几何形状，这也适用于异质结构，包括拓扑绝缘体。
2015-06-12 cond-mat.mes-hall
Three-Omega Thermal-Conductivity Measurements with Curved Heater Geometries
针对三欧米茄测量中直导线难以避开样品障碍的问题，本文在SiO2/Si上对比弯曲与直线加热器，证明曲率对热导率和约65 nm SiO2热阻测定影响极小，并给出设计界限。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistive detection of perpendicular switching in a magnetic insulator
本文利用 TbIG|Cu|TbCo 异质结构中的磁阻效应，实现了对绝缘亚铁磁体 TbIG 垂直磁化翻转的电学读出，并证明其机制源于 TbIG|Cu 界面的自旋相关电子散射，为绝缘自旋电子器件开辟了新途径。
2023-11-13 cond-mat.mes-hall
Spin inversion in graphene spin valves by gate-tunable magnetic proximity effect at one-dimensional contacts
石墨烯由于其高迁移率和长自旋扩散长度而具有显著的自旋电子学机会，特别是当封装在六方氮化硼（h-BN）中时。在这里，我们第一次展示了这种封装的石墨烯自旋阀与一维（1D）铁磁边缘接触门可调自旋输运。静电背栅调谐石墨烯的费米能级以探测1D铁磁接触的自旋极化态密度（DOS）的不同能级，其通过在石墨烯中诱导铁磁性的磁邻近效应（MPE）相互作用。与传统的自旋阀相比，在高电阻和低电阻配置之间的切换需要通过施加的磁场或高密度自旋极化电流进行磁化反转，我们提供了一种具有石墨烯中的栅极控制自旋反转的替代路径。所得到的可调MPE采用一个简单的铁磁金属自旋电子器件的承诺，并实现奇异的拓扑状态，从量子自旋霍尔和量子反常霍尔效应，马约拉纳费米子和skyrmions。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall
Band-pass Magnetic Tunnel Junction based Magnetoresistive Random Access Memory
提出了一种基于磁阻和自旋转移矩物理的带通自旋滤波的自旋转移矩-磁阻随机存取存储器（STT-MRAM）。利用电子模拟的光学现象，如抗反射涂层和自旋电子器件的共振，我们提出了一个STT-MRAM器件的设计与改进的功能相比，传统的三层器件。该器件由一个超晶格异质结终止与夹在固定和自由铁磁层之间的抗反射区。采用格林函数自旋输运形式与随机Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程自洽耦合，设计了一种基于带通滤波的STT-MRAM，具有超高TMR（3.5* 10 e ~ 4）和大自旋电流。我们证明了具有带通自旋滤波的STT-MRAM设计比传统的基于三层磁性隧道结（MTJ）的STT-MRAM的能量效率高近1100%。我们还提出了详细的概率开关和能量分析的三层MTJ和带通滤波为基础的STT-MRAM。我们的预测作为一个模板，考虑下一代自旋电子器件应用的异质结构。
2019-08-17 cond-mat.mes-hall
Theoretical Study of Spin-dependent Electron Transport in Atomic Fe Nanocontacts
我们提出了理论预测的自旋电子输运现象，应该观察到铁磁Fe纳米接触链的Fe原子桥接。我们开发了适当的模型哈密顿半经验的考虑和已知的电子结构的基础上，从从头计算密度泛函计算的散装铁。我们的模型被证明是提供一个令人满意的描述Fe纳米团簇的表面性质以及散装性能。Lippmann-Schwinger和Green函数技术与Landauer理论一起被用来预测在外加偏压下由原子链桥接的Fe纳米接触中的电流、磁阻和电流的自旋极化。不寻常的设备特性的预测，包括负磁阻和自旋极化的电流，以及自旋极化的电流为反平行磁化的Fe纳米接触在适度的外加偏压。我们探讨了拉伸原子链对磁阻和自旋极化的影响，并预测了一个交叉制度，在该制度中，平行磁化的接触开关的电流的自旋极化从负到正。我们发现，由于悬挂键形成的尖端原子的链被拉伸通过其断裂点的共振传输在此制度中的自旋相关的运输中发挥重要作用。预测的现象的物理机制进行了讨论。
2005-09-09 cond-mat.mes-hall
