Electrically tunable Gilbert damping in van der Waals heterostructures of two-dimensional ferromagnetic metals and ferroelectrics
该研究利用第一性原理计算揭示 CrTe2/In2Te3 范德华异质结中铁电极化反转可切换磁易轴并调控 Gilbert 阻尼。
2023-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal torque operators in ab initio theory of the Gilbert damping in random ferromagnetic alloys
本文提出了一种替代无序铁磁合金中Gilbert阻尼的从头算理论。该理论依赖于引入非局部扭矩，取代传统的本地扭矩运营商在著名的扭矩相关公式，并可以制定内的原子球近似。在一个简单的紧束缚模型中给出了该体系的形式，并在相对论紧束缚线性Muffin-tin轨道（TB-LMTO）方法和相干势近似（CPA）下进行了详细计算。由此产生的非局部扭矩表示的非随机，非网站对角和自旋无关的矩阵，这简化了配置平均。CPA-顶点修正对理论的内部一致性以及与基于随机局部力矩的第一性原理方法的等价性起着至关重要的作用。这种等价性也说明了计算吉尔伯特阻尼参数的二元NiFe和FeCo随机合金，为纯铁与模型原子级的障碍，和化学计量的FePt合金与不同程度的L10原子长程序。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Radiation Induced Landau-Lifshitz-Gilbert Damping in Ferromagnets
自旋波铁磁共振分析中所采用的Landau-Lifshitz-Gilbert阻尼系数与样品的电导率有关。变化的磁化（随时间）辐射电磁场。然后，电磁能量被样品吸收，并且所产生的加热效应描述了磁耗散阻尼。铁磁共振弛豫速率理论上取决于样品的几何形状（形状和尺寸）以及与实验一致的温度。
2002-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Wavenumber-dependent Gilbert damping in metallic ferromagnets
在过去的几年里，已经报道了与自旋输运相关的磁化运动动力学方程的新项。每个新确定的术语被认为拥有一个真正的和一个虚构的有效领域导致fieldlike和dampinglike的转矩磁化。在这里，我们表明，三个金属铁磁体具有一个假想的有效场项，它反映了众所周知的真实有效场项与交换自旋波。使用2 - 26 GHz之间的垂直驻波自旋波共振，我们评估的幅度的有限波数（$k$）依赖吉尔伯特阻尼$α$在三个典型的设备铁磁体，镍$_{79}$铁$_{21}$，钴，钴$_{40}$铁$_{40}$ B $_{20}$，并证明了第一次作为$Δα=Δα_0+A_{k}\cdot k^2$在所有三种金属的$k^2$项的存在。我们解释的连续模拟的自旋泵，最近预测的新的长期，并表明其幅度，$A_{k}$ = 0.07 - 0.1 nm $^2$，是一致的横向自旋弛豫长度测量常规（层间）自旋泵。
2016-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Hole spin relaxation and coefficients in Landau-Lifshitz-Gilbert equation in ferromagnetic GaMnAs
采用Zener模型研究了GaMnAs铁磁材料中Landau-Lifshitz-Gilbert方程系数随温度的变化关系。我们首先根据微观动力学方程计算了空穴自旋弛豫时间。我们发现，空穴自旋弛豫时间通常是几十飞秒，并可以呈现非单调的温度依赖性，由于带间自旋混合的变化，受温度相关的塞曼分裂。利用空穴自旋弛豫时间，我们可以计算Landau-Lifshitz-Gilbert方程中的系数，如Gilbert阻尼、非绝热自旋力矩、自旋刚度和垂直自旋刚度系数。我们发现非绝热自旋力矩系数$β$在低温下约为$0.1\sim 0.3$，这与实验[Adam { \em et al.}，B { \bf 80}，193204（2009）]。随着温度的升高，$β$单调增加，并且可以在居里温度附近超过1。在使用$β<1$的低温状态下，吉尔伯特阻尼系数$α$随温度增加，显示出与实验[Sinova { \em et al.}，Phys. Rev. B { \bf 69}，085209（2004）; Khazen { \em等人}，{ \em同上} { \bf 78}，195210（2008）]。此外，我们预测，$α$随着温度的升高而降低，一旦$β>1$居里温度附近。我们还发现自旋刚度随温度的升高而降低，特别是在居里温度附近，这是由于有限$β$的修改。与Gilbert阻尼类似，垂直自旋刚度系数也被发现是非单调依赖于温度。
2011-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Giant anisotropy of Gilbert damping in epitaxial CoFe films
金属铁磁薄膜的Gilbert阻尼是自旋电子学应用中的一个热点问题。本文报道了外延Co $_{50}$ Fe $_{50}$薄膜的巨吉尔伯特阻尼各向异性，其最大最小阻尼比为400%，这是由宽带自旋力矩和感应铁磁共振确定的.我们的结论是，这种阻尼各向异性的起源是不同的磁化取向的立方晶格中的自旋轨道耦合的变化，这是进一步证实了从各向异性的磁电阻的大小在Co $_{50}$ Fe $_{50}$。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic (non)-Gilbert damping in magnetic insulators calculated from a minimal model and ab initio spin Hamiltonians
Universitat de València（瓦伦西亚大学）
该研究通过最小模型和从头计算自旋哈密顿量，揭示了磁绝缘体中磁子弛豫与Gilbert阻尼的关系，并发现二维中非Gilbert阻尼显著增强。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci
An Alternative Derivation of the Landau-Lifshitz-Gilbert Equation for Saturated Ferromagnets
本文基于 Tiersten 的双连续介质模型，通过系统应用基本物理定律并引入表面分布磁力偶，给出了饱和铁磁体 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程的一种新推导。
2023-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Symmetry-forbidden intraband transitions leading to ultralow Gilbert damping in van der Waals ferromagnets
通过第一性原理计算发现，二维范德华铁磁体中镜面对称性禁止带内跃迁，从而实现超低吉尔伯特阻尼，且打破对称性可调控阻尼，为低维自旋电子器件设计提供新思路。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gilbert Damping Parameters of Epitaxially-Stabilized Iron Gallium Thin Films from Ferromagnetic Resonance
The Ferroelectronics Laboratory, University of Michigan（密歇根大学铁电实验室）；Imec（imec研究所）；Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系）
研究了 epitaxially-stabilized 铁镓薄膜的 Gilbert 阻尼参数，发现其随镓浓度增加而减小，揭示了磁弹性耦合与阻尼变化的关系。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Gilbert damping in noncollinear ferromagnets
偏离平衡位置的共线磁化的进动和阻尼由Landau-Lifshitz-Gilbert方程描述。对于非共线磁化，不知道如何描述阻尼。我们利用第一性原理散射理论研究了重要铁磁合金Ni $_{80}$ Fe $_{20}$的一维横向畴壁的阻尼，并用唯象模型解释了结果.阻尼被发现不仅取决于磁化织构，但也对特定的动力学模式的布洛赫和Néel DW。即使在高度无序的Ni $_{80}$ Fe $_{20}$合金中，也发现阻尼是显著非局部的。
2014-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gilbert Damping in Magnetic Multilayers
我们研究了相邻的正常金属层对薄膜铁磁弛豫速率的增强作用。利用线性响应理论，导出了铁磁体-正常金属界面上s-d交换作用产生的耗散力矩。对于慢旋进，吉尔伯特阻尼常数的增强与s-d交换常数的平方乘以界面处正常金属的局部动态自旋磁化率的频率导数的零频率极限成正比。电子-电子相互作用使弛豫速率增加斯通纳因子的平方。我们属性的大各向异性增强最近在多层膜中观察到的弛豫速率含钯这种机制。对于自由电子，本理论与Tserkovnyak等人[Phys. Rev. Lett. \textbf{88}，117601（2002）]。
2002-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable Gilbert damping in two-dimensional van der Waals ferromagnet Fe3GaTe2: From bilayer to the twisted bilayer
本研究通过第一性原理计算发现，扭转双层Fe3GaTe2可有效降低垂直磁化的吉尔伯特阻尼，并将其取向各向异性增强高达635%，为二维范德华铁磁体的阻尼调控开辟新途径。
2025-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Gilbert damping of high anisotropy Co/Pt multilayers
利用宽带铁磁共振技术，测量了[Co（5）/Pt（3）] ${\times 6}$多层膜的阻尼参数。结构表征表明，尽管Co和Pt的混溶特性，但突变界面基本上没有相互混合。尽管磁晶各向异性与$10^6~\textrm{J/m}^3$一样大，但可以获得低至0.021的吉尔伯特阻尼参数。的不均匀加宽占铁磁共振线宽的一部分，表明一些结构紊乱导致等效20 mT的不均匀性的有效场。出乎意料的相对低的阻尼因子表明，如果在Co/Pt界面处避免混合，则多层内Pt重金属的存在可能不会对阻尼有害。
2018-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous Gilbert damping from impurities and electron-electron interactions
本文提出了一个包含电子-电子相互作用和无序散射的$q^2$阶巡游电子铁磁体磁阻尼统一理论。我们表明，吉尔伯特阻尼系数可以表示在自旋电导率，导致一个马蒂森型公式，其中无序和相互作用的贡献是加性的。在弱铁磁区，电子-电子相互作用导致吉尔伯特阻尼的强烈增强。
2008-08-09 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
Mn2C monolayer: hydrogenation/oxygenation induced strong room-temperature ferromagnetism and potential applications
具有强铁磁性和高居里温度的二维铁磁材料在纳米器件的应用中具有重要的意义。在这里，基于第一性原理计算，我们报告氢化/氧化Mn 2C单层是这样的材料具有强的室温铁磁性。裸露的Mn 2C单层膜是一种反铁磁金属，其局域磁矩为Mn ~ 3μB。而在氢化/氧化过程中，Mn原子间的反铁磁耦合可以转变为铁磁有序。特别是氢化/氧化Mn_2C单层膜的磁矩可达6 μB/晶胞，居里温度在290 K以上。除了在自旋电子器件中的潜在应用外，我们的工作表明Mn 2C单层膜也有希望用于氢/氧检测和去除器件。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelastic Gilbert damping in magnetostrictive Fe$_{0.7}$Ga$_{0.3}$ thin films
我们报告了一个增强的磁弹性贡献的吉尔伯特阻尼在高磁致伸缩Fe $_{0.7}$ Ga $_{0.3}$薄膜。这种效果是减轻的双平面场，导致在所有的膜的吉尔伯特阻尼大的各向异性（在室温下高达10倍）。这些主张是支持宽带测量的铁磁共振线宽的温度范围内（5至400 K），这有助于阐明磁致伸缩和声子弛豫的磁弹性吉尔伯特阻尼的效果。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Ferromagnetic Half-Metallic Janus V2AsP Monolayer
二维铁磁材料是自旋电子器件的理想材料，而在费米能级上具有100%自旋极化的半金属材料是自旋电子器件的理想材料。二维Janus材料由于其对称性破缺而表现出的优异性质，近年来引起了人们的极大关注。在这里，使用密度泛函理论，我们报告说，Janus V2 AsP单层表现出迷人的铁磁半金属功能。由于没有虚频声子，它是动态稳定的。半金属带隙为0.38eV，自旋分裂为1.34eV。有趣的是，4.9%的拉伸应变可以诱导它经历从铁磁到反铁磁状态的相变。此外，居里温度（Tc）随着压缩应变的增加而提高。所有这些吸引人的性质使得半金属Janus V2 AsP单层成为二维自旋电子学应用的有前途的材料。
2022-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Confinement effect enhanced Stoner ferromagnetic instability in monolayer 1T-VSe2
单层1 T-VSe 2已被报道为室温铁磁体。利用第一性原理计算，我们揭示了单层1 T-VSe 2的铁磁性是由于其固有的巨大的Stoner不稳定性被限制效应增强，从而消除了层间耦合，并由于Van Hove奇异性的存在导致费米能级处态密度的急剧增加。计算还表明，Stoner不稳定性对层间距离非常敏感.这些结果提供了一个有用的路线，调制的铁磁转变在几个层或块1 T-VSe 2，这也揭示了提高其居里温度，通过扩大层间距离。
2020-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Dissipation in the Ferromagnetic Semiconductor (Ga,Mn)As
基于磁化弛豫的散射理论计算了（Ga，Mn）As的Gilbert阻尼。无序散射包括非微扰。在干净的限制，自旋泵从本地化的d-电子的巡回孔占主导地位的弛豫过程。在扩散状态下，呼吸费米表面效应被带间散射的效应平衡，这导致吉尔伯特阻尼常数在0.005左右饱和。在小样本中，系统形状引起吉尔伯特阻尼的大的各向异性。
2011-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Isotropic non-local Gilbert damping driven by spin currents in epitaxial Pd/Fe/MgO(001) films
虽然理论和实验结果都证明了铁磁/半导体界面处的阻尼因子是各向异性的，但在重金属/铁磁金属（HM/FM）双层膜中，自旋电流驱动的非局域Gilbert阻尼因子是否是各向异性的还没有得到很好的理解.在这里，我们研究了不同的Pd和Cu覆盖层的外延Fe/MgO（001）薄膜的磁弛豫的面内角度和频率依赖性。在分析了寄生效应，如双磁振子散射（TMS）、镶嵌效应和场拖曳效应后，我们明确地观察到局域和非局域Gilbert阻尼在Fe（001）面上都是各向同性的，这表明在外延Pd/Fe异质结构中纯自旋电流的吸收与Fe的磁化方向无关.第一性原理计算表明，Pd/Fe界面的有效自旋混合电导在不同磁化方向上几乎不变，这与实验结果一致.这些结果提供了一个有价值的洞察纯自旋电流的传输和吸收，并促进我们利用下一代自旋电子器件。
2018-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Two Dimensional Ferromagnetic Semiconductor: Monolayer CrGeS$_3$
近年来，二维铁磁半导体材料在自旋电子器件中有着广泛的应用前景。基于密度泛函理论，我们系统地研究了单层结构CrGeS $_3$的磁性和电子性质.通过对不同磁态总能量的比较，确定了单层CrGeS $_3$的铁磁基态。它还表明，铁磁和半导体性能表现在单层CrGeS $_3$的磁矩为3 $μ_{B}$为每个Cr原子，捐赠主要由强烈的$dp$ $σ$ -杂化Cr $e_g$ -S $p$。当自旋下降态为0.77 eV时，单层结构中自旋上升态的带隙为0.70 eV。整体带隙为0.34 eV（通过使用HSE 06泛函为2.21 eV），其来源于Cr $e_g$ -S $p$的键合$dpσ$杂化态和未占据的Cr $t_{2g}$ -Ge $p$杂化。此外，利用平均场理论计算了单层CrGeS $_3$的居里温度为161 K.
2019-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Experimental Investigation of Temperature-Dependent Gilbert Damping in Permalloy Thin Films
铁磁材料的吉尔伯特阻尼可以说是最重要的，但最不了解的唯象参数，决定实时磁化动力学。了解吉尔伯特阻尼的物理起源是高度相关的发展未来的快速开关自旋电子器件，如磁传感器和磁性随机存取存储器。在这里，我们报告的温度依赖性吉尔伯特阻尼在坡莫合金（Py）薄膜的不同厚度的铁磁共振的实验研究。从厚度依赖性，两个独立的贡献吉尔伯特阻尼被确定，即体阻尼和表面阻尼。特别有趣的是，体阻尼随温度降低而单调减小，而表面阻尼在~50 K处显示出增强峰。这些结果为超薄磁性膜中吉尔伯特阻尼的物理起源提供了重要的见解。
2016-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Real-space nonlocal Gilbert damping from exchange torque correlation applied to bulk ferromagnets and their surfaces
提出基于交换力矩关联线性响应的实空间 RS-KKR 第一性原理方法，计算原子位分辨本征 Gilbert 阻尼，并揭示 Fe、Co 块体压缩及（001）表面与弛豫对阻尼的影响。
2024-02-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dirac fermions in half-metallic ferromagnetic mixed Cr$_{1\textrm{-}x}$M$_x$PSe$_3$ monolayers
用密度泛函理论（DFT $+U$）和紧束缚方法（TBA）研究了CrPSe $_3$和混合CrPDMATHABMN M $_x$ PSe $_3$（M = Zn，Cd，Hg）单分子膜的电子和磁性.虽然原始的CrPSe $_3$单层具有反铁磁（AFM）基态，但其与MPSe $_3$的合金化可产生具有高居里温度的半金属铁磁体（HMF）。由此产生的单分子膜表现出单自旋狄拉克锥的主要Cr-$d$字符直接位于第一布里渊区的费米能量。计算的狄拉克费米子的费米速度表明，在混合的Cr $_{1\textrm{-}x}$ M $_x$ PSe $_3$单层非常高的流动性，这使得这种材料的低维自旋电子学应用的吸引力。
2021-12-22 cond-mat.mtrl-sci
High-Temperature Ferromagnetic Semiconductors: Janus Monolayer Vanadium Trihalides
二维（2D）本征铁磁半导体有望在自旋电子学领域脱颖而出。近年来，人们在实验上合成了单层VI $_{3}$，但由于其弱铁磁性和低居里温度（$T_C$）限制了其潜在的应用。在这里，我们报告的Janus结构可以提高$T_C$到240 K。讨论了Janus结构中高$T_C$的原因是由于最近邻V原子的$t_{2g}$和$e_{g}$态之间的虚交换能隙较低。此外，$T_C$可以进一步大幅增强拉伸应变由于铁磁性的快速淬火直接交换相互作用驱动的。我们的工作支持了一种可行的方法来提高居里温度的单层VI $_{3}$，并揭示了新的稳定的本征FM半导体自旋电子学的实际应用。
2020-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Conductivity-Like Gilbert Damping due to Intraband Scattering in Epitaxial Iron
几十年来，通过实验来阐明吉尔伯特阻尼的起源仍然是一个挑战，即使是对于简单的铁磁金属。在这封信中，我们通过实验确定吉尔伯特阻尼增加，减少电子散射外延薄膜的纯铁。这种观察电导率的阻尼，这不能占经典的涡流损耗，是在良好的定量协议与理论预测的吉尔伯特阻尼由于带内散射。我们的研究结果解决了长期存在的问题，一个基本的阻尼机制，并为低温自旋电子学和量子器件的工程低损耗磁性金属提供提示。
2020-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic ferromagnetism and quantum anomalous Hall effect in CoBr2 monolayer
在密度泛函理论（DFT）和紧束缚（TB）模型的框架下，采用Wannier基方法，研究了CoBr 2单分子膜的电子、磁性和拓扑性质.我们的DFT研究和蒙特卡罗模拟表明，由于大的面外磁晶各向异性能，在CoBr 2单层中存在本征的二维铁磁性。进一步的研究表明，自旋-轨道耦合使其成为具有量子反常霍尔效应和拓扑陈数C=4的拓扑非平凡绝缘体，并且可以通过改变其纳米带的宽度和施加应变来操纵其边缘态。CoBr 2单层可以从层状CoBr 2块体材料中剥离，因为其剥离能介于石墨烯和MoS 2单层之间，并且它是动态稳定的。这些结果使我们相信，CoBr 2单层可以使未来的高性能器件的一个有前途的自旋电子材料。
2017-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical prediction of Curie temperature in two-dimensional ferromagnetic monolayer
居里温度的理论预测对于二维铁磁材料自旋电子器件的设计具有重要意义。本文在广泛研究蒙特卡罗模拟的基础上，总结并提出了一种改进的方法来更精确地估计TC，该方法包含了多个近邻相互作用的不同贡献。以单层CrI3为例，利用蒙特卡罗模拟、平均场公式和本文的方法研究了双轴应变下TC的变化趋势。此外，该方法不仅可以准确、方便地预测二维铁磁蜂窝晶格CrI3的相变温度，而且可以推广到其他二维晶格的相变温度。我们的工作为加速预测和发现用于自旋电子学应用的新型2D铁磁体铺平了道路。
2022-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Ferromagnetism in Monolayers of MnSi
Zhejiang University（浙江大学）；National Research Center “Kurchatov Institute”（库尔恰托夫国家研究中心）
研究揭示单层MnSi薄膜表现出二维铁磁性，其Curie温度受弱磁场影响，为硅基自旋电子学提供新应用可能。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferromagnetism in monolayer WSe2 semiconductor via vanadium dopant
稀磁半导体包括Mn掺杂的GaAs在栅控自旋电子学中具有很大的应用前景，但其在室温下的长程铁磁有序居里转变至今仍存在争议。本文报道了用化学气相沉积法制备的V掺杂WSe_2半导体单层膜中具有长程序的室温铁磁畴。利用磁力显微镜在360 K下观察到铁磁有序结构，同时在0.1%V掺杂浓度下保持~105的高开/关电流比。通过高分辨率扫描透射电子显微镜观察，V-取代到W位点保持5 nm的V-V分离距离而没有V-V聚集，这意味着Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用（或Zener模型）通过在V掺杂的WSe 2单层中通过自由空穴载流子建立长程铁磁有序的可能性。更重要的是，铁磁顺序明显调制通过应用背栅。我们的研究结果打开了新的机会，使用二维过渡金属dichalcogenides为未来的自旋电子学。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical determination of Gilbert damping in reduced dimensions
本文提出基于Kubo-Greenwood线性响应理论和RS-KKR框架的从头算方法，计算了低维磁体的吉尔伯特阻尼参数，揭示了吸附原子阻尼的非单调与各向异性行为，以及反铁磁二聚体阻尼的显著增强。
2025-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Giant Anomalous Hall Conductivity and Gilbert Damping in Room-temperature Ferromagnetic Half-Heusler Alloys PtMnBi
本文通过第一性原理与蒙特卡罗模拟研究半霍伊斯勒合金 PtMnBi 的三种相，发现 α-相薄膜在应变下兼具巨吉尔伯特阻尼和超高反常霍尔电导率，为自旋电子器件设计提供新平台。
2025-08-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Discovery of Intrinsic Ferromagnetic Ferroelectricity in Transition Metal Halides Monolayer
在纳米结构中实现多铁性，结合大的电偶极子和铁磁有序，可能会导致新的应用，如高密度多态数据存储。虽然多铁性已经被广泛研究了几十年，铁磁性铁电性很少被探索，特别是在二维（2D）系统。在这里，我们报告发现的二维铁磁铁电性层状过渡金属卤化物系统。第一性原理计算的基础上，我们揭示了带电CrBr 3单层膜具有面内多铁性，这是由八面体Cr-Br 6单元的不对称Jahn-Teller畸变实现的轨道和电荷有序的组合所保证的.作为一个例子，我们进一步证明了（CrBr 3）2Li是一种铁磁铁电多铁性材料。在这个二维系统中探索的多铁性现象和机制不仅对多铁性的基础研究有用，而且在纳米器件中有着广泛的应用。
2018-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferroelectric Ferromagnetic Half Semiconductor in VOF monolayer
本文提出了一种高稳定性的二维多铁性VOF单层材料，它是一种具有大自旋极化度~2 $μ_{B}/V$原子和沿a轴（410 $μeV/V$原子）显著的单轴磁各向异性的本征铁磁半导体。同时，VOF具有很好的铁电性，其自发极化强度为32.7 $μC/cm^{2}$，两个铁电态之间的能垒为43 meV/atom，这归因于Jahn-Teller畸变，并且VOF单层在面内方向具有超大的负泊松比（~-0.34）.基于伊辛模型的蒙特卡罗模拟结果表明，VOF单层材料的居里温度约为215 K，在室温下，该温度在-4%的双轴压缩应变下可以得到提高.
2021-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection into silicon detected by broadband ferromagnetic resonance spectroscopy
利用宽带铁磁共振谱研究了NiFe（Py）/Si系统中的自旋注入。在Si沟道顶部的Py层的吉尔伯特阻尼参数被确定为Si掺杂浓度和Py层厚度的函数。对于固定的Py的厚度，我们观察到的吉尔伯特阻尼参数的增加与Si沟道的电阻率降低。对于一个固定的Si掺杂浓度，我们测量了一个增加吉尔伯特阻尼参数减少Py层厚度。Py/Si样品的Gilbert阻尼系数没有增加。我们把我们的观察归因于自旋泵增强自旋注入到低电阻率的Si。
2017-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.acc-ph
Spin transport and dynamics in all-oxide perovskite La$_{2/3}$Sr$_{1/3}$MnO$_3$/SrRuO$_3$ bilayers probed by ferromagnetic resonance
钙钛矿氧化物的薄膜提供了在磁性器件中结合强关联电子现象和自旋电流的新兴概念的可能性。然而，在这些复杂的氧化物材料的自旋输运和磁化动力学还没有很好地理解。在这里，我们实验量化自旋输运参数和磁化阻尼在外延钙钛矿铁磁/顺磁双层的La $_{2/3}$ Sr $_{1/3}$ MnO $_3$ /SrRuO $_3$（LSMO/SRO）的宽带铁磁共振光谱。从吉尔伯特阻尼的SRO厚度依赖性，我们估计一个短的自旋扩散长度为$\lesssim$ 1 nm的SRO和界面自旋混合电导相媲美的其他铁磁/顺磁性金属双层。此外，我们发现，各向异性非吉尔伯特阻尼由于两个磁振子散射也增加了与SRO的添加。我们的研究结果表明，LSMO/SRO作为一个自旋源/自旋阱系统，可能是一个基础，检查自旋电流输运在各种钙钛矿异质结构。
2016-10-21 cond-mat.mtrl-sci
From ferromagnetic semiconductor to anti-ferromagnetic metal in epitaxial Cr$_x$Te$_y$ monolayers
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；STFC Central Laser Facility, Research Complex at Harwell（STFC中央激光设施，哈韦尔研究综合体）；Diamond Light Source（钻石光源）；Universität Bonn（波恩大学）
研究通过控制Cr基硫化物的自插入，揭示单层CrTe₂为反铁磁金属，而Cr$_{2+\varepsilon}$Te$_3$为铁磁半导体，为二维自旋电子学提供新材料体系。
2024-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Huge out-of-plane piezoelectric response in ferromagnetic monolayer NiClI
二维（2D）材料中压电和铁磁（FM）有序的组合，即2D压电铁磁性（PFM），可能为新型器件应用开辟前所未有的机会。在这里，我们预测一个平面FM半导体Janus单层NiClI具有相当大的磁各向异性能（MAE）为1.439毫电子伏，表现出动态，机械和热稳定性。NiCl单层具有与$\mathrm{MoS_2}$相当的更大的面内压电性（$d_{11}$ $=$ 5.21 pm/V）。此外，NiClI具有巨大的面外压电性（$d_{31}$ $=$ 1.89 pm/V），这对于压电器件应用是高度期望的。证明了巨型离面压电对电子相关的鲁棒性，从而证实了巨型$d_{31}$的可靠性。最后，与NiCl I类似，在NiClBr和NiBrI的Janus单层中也可以实现具有大的面外压电性的PFM，预测的$d_{31}$分别为0.73 pm/V和1.15 pm/V。预测的巨大的面外压电响应使得Janus单层NiCl I成为多功能半导体自旋电子应用的良好平台，这也与传统半导体纳米电子器件的底/顶栅技术兼容。
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Nearly isotropic spin-pumping related Gilbert damping in Pt/Ni$_{81}$Fe$_{19}$/Pt
Chen和Zhang [Phys. Rev. Lett. 114，126602（2015）]预测了由于在磁性薄膜中的界面自旋-轨道耦合引起的强各向异性阻尼。界面吉尔伯特型弛豫，由于自旋泵效应，预计将显着更大的磁化取向平行于与垂直于膜平面。本文利用变频扫场铁磁共振技术测量了Pt/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ /Pt体系的各向异性。我们发现一个非常小的增强吉尔伯特阻尼的各向异性与相反的符号从FM/Pt界面的Rashba效应的预测。结果与预测的各向异性相反，并表明与Rashba自旋轨道耦合分离的机制导致Pt中自旋电流吸收的快速发生。
2019-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of topological phases in metastable ferromagnetic MPX$_3$ monolayers
利用密度泛函理论计算研究了铁磁亚稳磁态下$M$ P $X_3$（$M$ = Mn，Fe，Co，Ni，$X$ = S，Se）单分子膜的电子和拓扑性质.我们发现，FM MnPSe $_3$单层主机拓扑半金属签名时，自旋轨道耦合（SOC）的间隙。Berry曲率和Chern数的显式计算支持了这些发现。的哈伯德- $U$参数来描述的$d$ -电子的选择进行了彻底的讨论，以及使用混合功能的方法的影响。带反转和相关的拓扑特征的存在被发现是形式依赖。尽管如此，还是证明了通过施加外部双轴应变来实现拓扑相的途径。在混合功能的图片，拓扑能带结构的压力下恢复15%（17 GPa）。本工作为揭示亚稳铁磁相的新拓扑相提供了一条潜在的途径。
2022-12-07 cond-mat.mtrl-sci
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
Influence of non-local damping on magnon properties of ferromagnets
本文基于实空间电子结构方法研究非局域Gilbert阻尼对Fe、Co、Ni及FeCo合金磁振子寿命的影响，发现非局域阻尼在纯金属中降低磁振子寿命，而在FeCo合金中产生相反的增强效应。
2022-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Weyl nodal line semimetal in high Curie temperature d0 ferromagnet K2N monolayer
二维材料中的节线半金属是目前研究的热点。从基础物理和自旋电子学应用的角度来看，具有抗自旋轨道耦合（SOC）的节线的高居里温度铁磁（FM）是非常理想的。在这里，我们建议FM K2N单层是这样的Weyl节线半金属。结果表明，K2N单分子膜是动态稳定的，并具有FM基态，具有面外[001]磁化。在低能能带结构中出现了两条节线。在镜像对称性的保护下，两条节点线对SOC都是鲁棒的。我们构造了一个有效的哈密顿量，它可以很好地描述系统中的节线。值得注意的是，这里提出的节线半金属不同于以前研究的K2N单层是二维d0型铁磁体，其磁性来自部分填充的N-p轨道，这在自旋电子学应用中可以带来特殊的优势。此外，K_2N单分子层的居里温度估计为942K，明显高于以前的FM节线材料。我们还发现，特定的拉伸应变可以将节线从I型转变为II型，使其节线特性更加有趣。
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Structural dimerization and charge-orbital ordering in a ferromagnetic semiconductor LiV2S4 monolayer
本研究基于密度泛函理论探究二维单层LiV₂S₄的物理性质，发现电子不稳定性引发钒二聚化，进而解除电荷分布简并并稳定电荷与自旋有序态，揭示其铁磁半导体特性及金属-绝缘体转变等独特行为。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Controlled Curie temperature, magnetocrystalline anisotropy, and valley polarization in 2D ferromagnetic Janus 2H-VSeS monolayer
受成功合成具有内禀铁磁性和高居里温度（T $_{c}$）的二维V基Janus dichloride单分子膜的启发，采用第一性原理计算对Janus 2 H-VSeS单分子膜的电子结构、自旋谷分裂和磁各向异性进行了详细的研究.结果表明，Janus 2 H-VSeS单分子膜具有105 meV的大的谷分裂，278 K的高T $_{c}$和良好的磁晶各向异性（0.31meV），这是由V原子的面内d $_{x^{2}-y^{2}}$ /d $_{xy}$轨道贡献的.双轴应变（$-$ 8%< $\varepsilon$ <8%）可以有效地调节Janus 2 H-VSeS单分子膜中V原子的磁矩、谷裂$Δ$ E、T $_{c}$和MAE。相应的$Δ$ E和T $_{c}$分别从72 meV调整到106.8meV和从180 K调整到340 K。由于V 3d轨道占据的变化，还观察到了从双极磁性半导体（BMS）到半导体（HSC）、自旋无隙半导体（SGS）和半金属（HM）的电子相变。由于空间和时间反转对称性的破坏，相反的谷电荷载流子携带相反的Berry曲率，这导致在K和K $^{\prime}$谷处显著的异常霍尔电导率。通过施加双轴应变和载流子掺杂，Berry曲率的最大调制分别达到45%和9.5%。稳定的面内磁晶各向异性和大的自发谷极化使铁磁Janus 2 H-VSeS单层膜成为实现自旋电子学和谷电子学器件…
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Scattering Theory of Gilbert Damping
用散射理论研究了单畴铁磁体与热浴接触时的磁化动力学。我们恢复的Landau-Liftshitz-Gilbert方程和表达的散射矩阵的有效场和Gilbert阻尼张量。磁能量的耗散等于由随时间变化的磁化从系统中泵出的能量电流，其中可分离的自旋弛豫诱导的体和自旋泵激产生的界面贡献。在线性响应下，我们的Gilbert阻尼张量的散射理论与Kubo形式等价。
2008-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Gilbert damping in perovskite La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_{3}$ thin film
控制磁化动力学的粘性吉尔伯特阻尼参数对于各种自旋电子学应用是至关重要的。尽管理论上认为阻尼常数是各向异性的。由于缺乏实验证据，它通常被视为标量。在这里，我们提出了一个详细的角度依赖宽带铁磁共振研究高品质的外延La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$薄膜。外在的影响被抑制，我们表现出令人信服的证据，在室温下具有双重对称性的各向异性阻尼。观察到的各向异性弛豫归因于能带结构的磁化取向依赖性。此外，我们证明了这种各向异性可以通过操纵染色来定制。这项工作为理解磁化弛豫机制提供了新的见解。
2018-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Gilbert damping of magnetostatic modes in a yttrium iron garnet sphere
用宽带铁磁共振（FMR）研究了直径为300 $μ$ m的钇铁石榴石单晶球的静磁模（MSM）谱。通过其特征色散关系识别各个MSM，并分配相应的模式数元组$(nmr)$。在宽的频率和磁场范围内取FMR数据允许分别分析Gilbert阻尼参数$α$和非均匀谱线展宽对MSM总线宽的贡献。线宽分析表明，所有MSM共享相同的吉尔伯特阻尼参数$α=2.7(5) \times 10^{-5}$，而不管他们的模式索引。与此相反，非均匀线加宽显示出明显的模式依赖性。这一观察建模的两个磁振子散射过程的MSM到自旋波流形，介导的表面和体积缺陷。
2016-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Generating high-order optical and spin harmonics from ferromagnetic monolayers
固体中的高次谐波产生（HHG）已经进入了深入研究的新阶段，设想在超短时间尺度上的能带结构映射。这在一定程度上得益于一系列新的HHG材料的发现，但到目前为止还没有发现一个重要的群体。磁性材料中的高次谐波将对未来磁存储技术的发展产生深远的影响。在这里，我们介绍和证明HHG在铁磁单层。我们发现高次谐波携带自旋信息，并且敏感地依赖于相对论自旋轨道耦合;如果将高次谐波色散到晶体动量${\bf k}$空间，则源于实跃迁的谐波可以被${\bf k}$分辨，并携带能带结构信息.几何上，HHG信号对单层的空间取向敏感。与光学对应物不同，自旋HHG虽然可能很弱，但只出现在偶数阶，这是SU（2）对称性的结果。我们的发现打开了一个未探索的前沿-磁高次谐波产生。
2018-09-03 cond-mat.mtrl-sci
A family of high-temperature ferromagnetic monolayers with locked spin-dichroism-mobility anisotropy: MnNX and CrCX (X=Cl, Br, I; C=S, Se, Te)
自2017年Cr2 Ge 2 Te 6和CrI 3被实验剥离和测量以来，二维磁体越来越受到关注。虽然层状铁磁金属在室温下被证明，但具有高居里温度（Tc）的层状铁磁半导体尚未被揭开。在这里，我们从理论上预测了一个家庭的高Tc铁磁单层，即MnNX和CrCX（X=Cl，Br和I; C=S，Se和Te）。采用各向异性海森堡模型，用蒙特卡罗模拟预测了它们的Tc值从100 K到500 K。其中八个成员显示半导体带隙从大约0.23到1.85 eV不等。这些半导体单层也显示出极大的各向异性，即沿这些层的两个面内晶格方向的有效质量约为101，载流子迁移率约为102。额外的轨道各向异性导致自旋锁定的线性二向色性，不同于先前已知的层状材料中的圆和线性二向色性。与迁移率各向异性一起，它提供了自旋、二向色性和迁移率各向异性锁定。这些结果表明，这种二维家庭的基础研究和高性能的自旋相关的电子和光电子器件的潜力。
2019-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferromagnetic van der Waals CrX3 (X=Cl, Br, I) Monolayers with Enhanced Anisotropy and Curie Temperature
在最近广泛研究的范德瓦尔斯层状磁体CrX_3（X=Cl，Br，I）中，CrCl_3单层（ML）特别令人困惑，因为它仅由实验表明具有面内磁易磁化轴，而且，所有以前的第一性原理计算结果都与此相矛盾。通过系统的第一性原理计算，揭示了CrCl 3 ML的面内易磁化轴是由其面内形状各向异性决定的.为了将CrCl3 ML的面内铁磁性调整为所需的垂直铁磁性，我们提出用等价钨（W）取代Cr。发现CrWCl_6具有很强的垂直磁各向异性，居里温度高达76 K。我们的工作不仅提供了深入了解范德华ML的二维铁磁性，但也揭示了新的光工程纳米器件的性能。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
CrCTe$_3$: Computational design of a robust two-dimensional anti-ferromagnetic semiconductor
使用密度泛函理论计算，我们建立了迄今未知的化合物CrCTe $_3$是一个稳定的反铁磁半导体的R $\bar{3}$晶体结构与间接的基本间隙。本体化合物中的连续层通过范德华力弱结合，因此各个层可以很容易地剥落。单层CrCTe $_3$也是反铁磁半导体。单层在大范围的压缩和拉伸应变下结构稳定，并且反铁磁状态在该应变范围内是稳健的。单层的带隙可以通过在此范围内施加应变来调节多达50%。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
