We theoretically investigate the exchange interaction between magnetic impurities in ultrathin Bi$_2$Se$_3$ topological insulator films by taking into account the low-energy states produced by the impurities. We find that the locally induced impurity resonances strongly influence the exchange interaction between magnetic moments. In particular, we find a non-collinear alignment being more favorable than the collinear ferromagnetic alignment preferred when impurity states are ignored and only the pristine topological insulator band structure is considered. Moreover, we show that by applying of an electric field perpendicular to the ultrathin film, the exchange interaction can be drastically enhanced. This opens for the possibility of highly tunable magnetism by electric field.
Anomalous Hall Effect and Perpendicular Magnetic Anisotropy in Ultrathin Ferrimagnetic NiCo$_2$O$_4$ Films
反尖晶石铁磁NiCo $_2$ O $_4$具有高磁居里温度$T_C$、高自旋极化和应变可调的磁各向异性。了解这些有趣的磁性在NiCo $_2$ O $_4$薄膜的厚度缩放限制是至关重要的，它们在纳米自旋电子应用的实施。本文报道了MgAl $_2$ O $_4$基片上外延（001）NiCo $_2$ O $_4$薄膜在室温下的非常规磁输运性质。反常的霍尔效应测量表明，对于低至1.5个晶胞（1.2 nm）的薄膜，具有强的垂直磁各向异性，而对于3个晶胞和更厚的薄膜，$T_C$保持在300 K以上。反常霍尔电导率（$σ_{xy}$）的符号变化及其与纵向电导率（$σ_{xx}$）的标度关系可以归因于杂质散射和能带本征Berry曲率之间的竞争效应，后者在厚度驱动的金属-绝缘体转变后消失。我们的研究揭示了薄膜厚度在调整电荷相关、Berry相位效应、自旋轨道相互作用和杂质散射的相对强度方面的关键作用，为设计可扩展的外延磁性隧道结和使用NiCo $_2$ O $_4$的传感器件提供了重要的材料信息。
Ultrathin bismuth-yttrium iron garnet films with tunable magnetic anisotropy
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，内耳研究所）；Kyoto University（京都大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, CSIC（阿拉贡纳米科学与材料研究所，西班牙国家研究委员会）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）
Structure dependent and strain tunable magnetic ordering in ultrathin chromium telluride
二维（2D）碲化铬因其高居里温度而引起了人们极大的研究兴趣。在各种实验中发现它们的磁性是不同的，但是对其的理解仍然有限。在这项工作中，我们报告说，磁有序的碲化铬的结构依赖，可以通过外部应变调谐。基于第一性原理计算和蒙特卡罗模拟，我们分别在二维Cr 5 Te 8、CrTe 2和Cr2 Te 3层中显示了高居里温度和低居里温度下的长程稳定磁性和短程磁性。进一步发现，2%的压应变和2%的拉应变可以实现CrTe 2和Cr2 Te 3的铁磁-反铁磁转变，并且它们的易磁化轴通过中等的拉应变和压应变从面外调谐到面内.这种依赖于应变的磁耦合被发现与Cr-Cr直接交换有关，磁各向异性的变化被原子和轨道分辨的磁各向异性能和二阶微扰理论所理解。我们的研究结果揭示了结构和应变在确定二维碲化铬的磁有序性中的重要作用，揭示了在实验中观察到的不同的磁性的理解。
Large-Area and Transferred High-Quality Three-Dimensional Topological Insulator Bi2-xSbxTe3-ySey Ultrathin Film by Catalyst-Free Physical Vapor Deposition
大面积均匀合成块体绝缘薄膜是三维拓扑绝缘体（3D-TI）表面在各种电子器件中应用的重要课题。在这里，我们报告了体绝缘三维拓扑绝缘体（3D-TI）Bi 2-xSbxTe 3-ySey（BSTS）薄膜，从几个五层到几百层，在大面积（1 cm 2）的云母通过无催化剂的物理气相沉积外延生长。这些薄膜可以使用去离子水非破坏性地剥离，并根据需要转移到各种基材上。转移的BSTS薄膜表现出良好的双极特性，以及明确定义的量子振荡所产生的拓扑表面状态。载流子迁移率为2500-5100 cm 2（Vs）-1，与高质量块体BSTS单晶相当。随着薄膜厚度的减小，电子态从无质量到有质量的狄拉克费米子都可以调谐。BSTS薄膜的大面积合成和可靠的薄膜转移工艺为3D-TI的应用开辟了一条新的途径。
Van der Waals epitaxial growth of topological insulator Bi$_{2-x}$Sb$_x$Te$_{3-y}$Se$_y$ ultrathin nanoplate on electrically insulating fluorophlogopite mica
我们报道了高质量的Bi $_{2-x}$ Sb $_x$ Te $_{3-y}$ Se $_y$纳米片（BSTS-NPs）的电绝缘氟金云母衬底上使用无催化剂的气相固体方法的生长。在优化的气压和合适的氩气流量下，我们控制了BSTS-NP的厚度、尺寸和组成。拉曼光谱显示系统的变化表明，BSTS-NP的厚度和组成确实是精确控制。电输运表明，在BSTS-NP中的鲁棒狄拉克锥载流子输运。由于BSTS-NP提供了可调谐狄拉克锥表面态的优越的主导表面输运，而体态的导电贡献可以忽略不计，因此BSTS-NP为探索三维拓扑绝缘体的内在物理现象以及未来的技术应用提供了理想的平台。
Interface-Enhanced Superconductivity in Ultrathin TiN Proximitized by Topological Insulators
Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences（中国科学院宁波材料技术与工程研究所）；Eastern Institute for Advanced Study, Eastern Institute of Technology（宁波东方理工大学（暂名）先进研究院）；The Instruments Center for Physical Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理科学仪器中心）；Key Laboratory of Functional Crystals and Laser Technology, Technical Institute of Physics and Chemistry (TIPC), Chinese Academy of Sciences（中国科学院理化技术研究所功能晶体与激光技术重点实验室）；Yongjiang Laboratory（甬江实验室）；Department of Physics & Astronomy, Rutgers, The State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学物理与天文系）
Defect engineering of ultrathin gallium nitride via electric fields for advanced electronic, magnetic, and gas sensing applications
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Infineon Technologies Asia Pacific Pte. Ltd.（英飞凌亚太私人有限公司）；China-Singapore International Joint Research Institute（中新国际联合研究院）
Merohedral disorder and impurity impacts on superconductivity of fullerenes
杂质周围的局部准粒子态为非常规超导机制提供了重要的见解，特别是当候选材料接近反铁磁Mott绝缘相时。虽然这种状态已经在基于原子的铜酸盐和铁基化合物中报道，但它们在具有可调分子取向的有机超导体中尚未探索。在这里，我们采用扫描隧道显微镜和光谱，以揭示多种形式的鲁棒性的外来$s$波超导性在外延Rb $_3$ C $_{60}$膜对半面体无序，非磁性单一杂质和台阶边缘在原子尺度。还观察到Yu-Shiba-Rusinov（YSR）状态诱导的故意引起的Fe吸附原子作为磁散射。束缚态显示突然的空间衰减和变化的能量与Fe吸附原子注册表。我们的结果和普遍的最佳超导半填充点对本地电子配对，其中多轨道电子关联和分子内声子一起驱动掺杂富勒烯的高温超导性。
