Thickness-dependent, tunable anomalous Hall effect in hydrogen-reduced PdCoO$_2$ thin films
本文系统研究氢还原 PdCoO$_2$ 薄膜，揭示 25 nm 临界厚度以下 AHE 符号随退火温度正负振荡，且 PMA 与多机制竞争起关键作用。
2023-06-03 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
All-optical Detection of Spin Hall Angle in W/CoFeB/SiO2 Heterostructures by Varying Tungsten Layer Thickness
先进自旋电子学器件的发展取决于纯自旋电流的有效产生和利用。在具有大的自旋-轨道耦合的材料中，自旋霍尔效应可以将电荷电流转换成纯自旋电流，并且对于实现小型化和能量高效的自旋电子器件，期望通过自旋霍尔角（SHA）量化的大的转换效率。本文报道了在W厚度可变的Sub/W（t）/Co20 Fe 60 B20（3 nm）/SiO2（2 nm）异质结构中β-钨（\b{eta} -W）薄膜中的一个巨大的SHA。我们采用了一种全光时间分辨磁光克尔效应显微镜的明确确定SHA使用的吉尔伯特阻尼的调制相邻的铁磁层从W层的自旋轨道扭矩的原则。观察到SHA随W层厚度（t）的非单调变化，在t = 3 nm处具有约0.4的最大值，随后在t = 6 nm处突然减小到非常低的值。SHA随W厚度的这种变化与W的自旋扩散长度以上的W的厚度相关的结构相变和电阻率变化很好地相关，而在此长度以下的W/CoFeB的界面电子效应影响SHA的估计。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall effect in graphene with twisted bilayer stripe defects
分析了单层石墨烯中存在双层条纹缺陷时的量子霍尔效应。在碳化硅上生长的石墨烯的衬底中的步骤处经常遇到这样的缺陷。我们表明，AB或AA堆叠的双层条纹导致大的霍尔电导率波动，破坏量子霍尔平台。的波动是一个结果的耦合的边缘状态在相对的边缘通过电流穿过条纹。在旋转的第二层相对于连续的单层（扭曲双层条纹缺陷），这样的电流去耦从扩展的边缘状态，并发展成长寿命的离散准束缚态周围的条纹的周长循环。边缘模式的后向散射则只发生在精确的共振能量，因此量子霍尔平台恢复作为扭转角的增长。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall 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
Thickness dependent tuning of the Berry curvature in a ferromagnetic Weyl semimetal
具有自发破缺时间反演对称性的磁性Weyl半金属表现出源于Berry曲率的大的内禀反常霍尔效应。为了将这种大的霍尔电流用于室温拓扑自旋电子学应用，有必要将这些材料制成薄膜或半导体薄膜。在这里，我们的实验表明，外尔半金属Co2 MnGa薄膜（20-50 nm）显示了一个非常大的异常霍尔角~11.4%，在低温和~9.7%，在室温下，这可以归因于具有大的本征Berry曲率的能带结构的非平凡拓扑结构。然而，反常霍尔角随着厚度低于20 nm而显著减小，能带结构计算证实这是由于多数自旋对Berry曲率的贡献减小。我们的研究结果表明，Co2 MnGa是一种实现室温拓扑自旋电子学应用的优良材料，但Berry曲率的显著厚度依赖性对薄膜器件设计具有重要意义
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Experimental Demonstration of the Co-existence of the Spin Hall and Rashba Effects in beta-Tantalum/Ferromagnet Bilayers
我们已经在室温下使用FMR技术测量了β-Ta/Co_（20）Fe_（60）B_（20）双层膜的自旋扭矩与Ta厚度的关系。自旋霍尔系数的计算都从观察到的变化与Ta厚度的铁磁体的阻尼系数，并从FMR信号的对称和反对称分量的比率。这两种方法的结果分别得出自旋霍尔系数为-0.090+/-0.005和-0.11+/-0.01。我们还确定了一个显着的面外自旋扭矩来自Ta，这是恒定的Ta厚度。我们将此归因于界面自旋轨道耦合，或Rashba效应，由于强度和恒定的扭矩与Ta厚度。通过将测量数据拟合到包括界面自旋轨道耦合的模型，我们确定β-钽的自旋扩散长度为~2.5 nm。
2014-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Interaction of excitons with magnetic topological defects in 2D magnetic monolayers: localization and anomalous Hall effect
新型2D材料CrI3揭示了2D铁磁性和强大的激子响应的独特组合。我们证明了磁拓扑缺陷的形成，如Neel skyrmions，连同大的激子塞曼分裂的可能性，导致巨大的散射不对称性，这是激子异常霍尔效应的必要先决条件。此外，抗磁效应破坏了反转对称性，在某些情况下，可以导致激子在skyrmion上的局域化。这使得能够形成具有可调参数的磁激子量子点。
2022-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dependence of spin pumping spin Hall effect measurements on layer thicknesses and stacking order
利用宽带铁磁共振方法研究了铁磁（F）/非磁（N）双层膜中自旋泵反自旋霍尔效应和各向异性磁阻效应产生的电压.改变非磁性层厚度使得能够确定Pd中的自旋扩散长度为5.5 +/-0.5nm。我们还观察到一个系统的变化时，颠倒的F/N双层，这是定性与自旋霍尔效应的预期一致的堆叠顺序的电压线型。然而，即使在独立校准旋进角之后，在分析具有自旋霍尔效应的数据时仍然存在系统的定量差异。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall 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
Magnetotransport Properties in Epitaxial Films of Metallic Delafossite PdCoO$_2$: Effects of Thickness and Width Variations in Hall Bar Devices
本文研究了不同厚度和沟道宽度的PdCoO$_2$外延薄膜霍尔棒器件的磁输运性质，发现较窄沟道具有极低电阻率和更高电子迁移率，且磁阻特性显著依赖于温度与磁场方向。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Persistence of Layer-Tolerant Defect Levels in ReS2
Materials Research Centre, Indian Institute of Science（印度科学学院材料研究中心）
研究揭示了ReS2中缺陷能级在层厚变化时的稳定性，通过分析发现其电子和光子特性在不同层厚下保持一致，为可扩展的量子光子应用提供新平台。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Unique thickness-dependent properties of the van der Waals interlayer antiferromagnet $\mathrm{MnBi_2Te_4}$ films
利用密度泛函理论和Monte Carlo方法研究了二维范德瓦尔斯层间反铁磁体的磁性和电子性质随厚度的变化.考虑到$\mathrm{MnBi_2Te_4}$作为一个模型材料，我们发现它展示了一个显着的厚度依赖的磁性和拓扑结构的转变。虽然$\mathrm{MnBi_2Te_4}$的单个七层块是拓扑平凡的铁磁体，但由奇数（偶数）块制成的较厚的膜是未补偿的（补偿的）层间反铁磁体，其显示宽带隙量子反常霍尔（零平台量子反常霍尔）态。因此，$\mathrm{MnBi_2Te_4}$是第一个化学计量的材料预测实现零平台量子异常霍尔状态本身。这种状态在理论上已经被证明是奇异的轴子绝缘体相。
2018-10-11 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
Tunable stress and controlled thickness modification in graphene by annealing
石墨烯具有许多独特的性质，使其成为基础研究和潜在应用的有吸引力的材料。在本文中，我们报告的第一个实验研究的过程中引起的缺陷和应力的石墨烯使用拉曼光谱和成像。虽然缺陷导致缺陷相关的拉曼光谱带的观察，应力引起声子频率的偏移。通过沉积5 nm的SiO2然后退火，在石墨烯中诱导压应力（高达2.1GPa），而通过沉积薄硅覆盖层获得拉伸应力（~ 0.7GPa）。在前一种情况下，可以通过退火温度来控制或修改压缩应力的大小和石墨烯层的数量。由于应力和厚度都会影响石墨烯的物理性质，因此这项研究可能会开辟利用厚度和应力工程来改善石墨烯基器件性能的可能性。局部加热技术可用于诱导应力或选择性地减小厚度。
2008-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Directional carrier transport in micrometer-thick gallium oxide films for high-performance deep-ultraviolet photodetection
利用金属-半导体-金属（MSM）架构来封装新兴的超宽带隙半导体对于深紫外（DUV）光电探测是高度期望的。然而，在半导体合成引起的缺陷复杂的MSM深紫外光电探测器的合理设计，由于其作为载流子供体和陷阱中心的双重作用，导致一个常见的观察到的响应度和响应时间之间的权衡。在这里，我们证明了这两个参数的同时改善在ε-Ga 2 O3 MSM光电探测器通过建立一个低缺陷的扩散势垒定向载流子输运。具体而言，使用远超过其有效光吸收深度的微米厚度，ε-Ga 2 O3 MSM光电探测器实现了超过18倍的响应度增强和同时的响应时间缩短，其表现出接近10^8的最先进的光暗电流比，>1300 A/W的优异响应度，深度剖面光谱和显微镜相结合的分析表明，在晶格失配界面附近存在一个宽的缺陷区，随后是一个更无缺陷的暗区，而后者用作扩散阻挡层以帮助正面载流子传输，从而显著增强光电探测器性能。这项工作揭示了关键作用的半导体缺陷配置文件在调整载流子传输制造高性能MSM深紫外光电探测器。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependence of unidirectional spin-Hall magnetoresistance in metallic bilayers
最近在实验上发现了一种非线性磁电阻--单向自旋霍尔磁电阻--存在于由重金属和铁磁金属组成的双层金属膜中。为了研究USMR的基本机制，在室温下，在Pt/Co/AlOx三层中，提出了USMR的铁磁和重金属层厚度依赖性。为了避免歧义，二次谐波霍尔测量用于分离自旋霍尔和热贡献的非线性磁阻。实验结果拟合通过使用漂移扩散理论，与参数提取的纵向电阻率的Co层的Fuchs-Sondheimer模型的框架内的分析。结果表明，超磁电阻不仅受重金属层中自旋霍尔效应的影响，而且受铁磁层中金属扩散过程的影响.
2017-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect Geometry Selects Polar and Anomalous Hall Phases in Two-Dimensional Altermagnets
International Research Centre Magtop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Department of Electrical Engineering, Lan.C., Islamic Azad University（伊斯兰阿扎德大学电气工程系）；Department of Computer Engineering, Lan.C., Islamic Azad University（伊斯兰阿扎德大学计算机工程系）；College of Physics and Electronic Information Engineering, Key Laboratory of Low-dimensional Structural Physics and Application, Education Department of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Guilin University of Technology（桂林理工大学物理与电子信息工程学院低维结构物理及应用重点实验室（广西壮族自治区教育厅））；National Laboratory of Solid State Microstructures and Department of Physics, Nanjing University（南京大学固体微结构物理国家重点实验室物理学系）；Department of Physics, University of Guilan（吉兰大学物理系）
该研究以V2Se2O等二维交替磁体为对象，结合对称性分析等方法，揭示点缺陷几何可调控交替磁体的自旋织构与输运性质，为工程化相关相提供通用途径。
2026-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Defect driven flexo-chemical coupling in thin ferroelectric films
利用Landau-Ginzburg-Devonshire理论，研究了挠曲电化学耦合对含弹性缺陷铁电薄膜的极性和相变的尺寸效应的影响.我们研究了一个典型的情况下，当缺陷填充薄膜表面下的一个薄层与一个恒定的浓度创建一个额外的梯度的弹性场。薄膜的缺陷表面没有覆盖电极，而是覆盖有环境屏蔽电荷的超薄层，其特征在于表面屏蔽长度。这种几何形状是典型的扫描探针压电力显微镜。结果表明，Vegard应力和挠曲电效应（简称挠曲化学耦合）的共同作用对含有一层弹性缺陷的PbTiO 3薄膜的铁电转变温度、自发极化和弹性场的分布、畴壁结构和周期具有意想不到的强烈影响。一个不平凡的结果是铁电性持续在膜厚度低于4 nm，温度低于350 K和相对高的表面屏蔽长度（~0.1 nm）。这种现象的起源是在膜中的域结构的重建（即从c-域条纹到a-型闭合域的交叉），当其厚度减小到4 nm以下时，由挠曲电耦合调节并由负Vegard效应促进。对于正Vegard效应，较厚的膜表现出明显的最大值的转变温度，其位置和高度可以通过缺陷类型和浓度的厚度依赖性的外观。揭示的功能可能有重要的意义，铁电基器件的小型化。
2017-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Elastic Strain Associated with Irradiation-Induced Defects in Self-ion Irradiated Tungsten
弹性相互作用在控制辐照损伤演化中起着重要的作用，但在很大程度上还未被实验研究。利用透射电子显微镜（TEM）和高分辨率轴上透射菊池衍射（HR-TKD），我们关联的演化辐照诱导损伤结构和相关的晶格应变在自离子辐照纯钨。TEM揭示了不同的位错环结构作为样品厚度的函数，这表明自由表面限制了在较厚的样品中发现的扩展缺陷结构的形成。HR-TKD应变分析表明，形成晶体取向的长程应变波动高于0.01 dpa和总弹性能量的减少超过0.1 dpa。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic degradation mechanism of nearly lattice-matched InAlN layers grown on GaN substrates
与GAN相比，In0.17Al0.83N层具有高折射率对比度、带隙和偏振失配，因此与GAN晶格匹配的In0.17Al0.83N层是分布式布拉格反射器、紫外发光二极管或高电子迁移率晶体管等应用的理想解决方案。为了研究InAlN层的结构退化机制，随着厚度的增加，我们进行了金属有机物气相外延InAlN层的厚度范围从2到500 nm，在独立的（0001）GAN衬底上具有低密度的螺纹位错，为13.5%（拉伸应变下的层）和19.7%（压缩应变下的层）的组成。在这两种情况下，最初观察到的表面形态与小丘，其次是外观的V-缺陷。我们建议，这些小丘出现由于动力学粗糙化，和V-缺陷随后出现超过一个临界小丘的大小。可以看出，临界厚度的外观的V-缺陷的增加与表面扩散长度无论是通过增加温度或In通量，因为表面活性剂的效果。在厚InAlN层中，观察到V缺陷的凹（凸）形表面上发生更好（更差）的In掺入，导致V缺陷合并后，位于初始均匀InAlN层上的顶部相分离的InAlN层。有人建议，类似的机制可能是负责厚InGaN层的退化。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect mechanisms in quasi-2D van der Waals ferromagnet Fe0.29TaS2
近年来二维范德华铁磁体的出现为研究平面磁性和设计基于二维铁磁体的自旋电子学器件提供了一个新的平台。尽管人们对二维范德华铁磁体的反常霍尔效应（AHE）机制进行了深入的研究，但至今还没有人对其进行过深入的研究。本文通过对厚度从14 nm到大块单晶的Fe_（0.29）TaS_2器件的系统测量，研究了准二维范德华铁磁体Fe_（0.29）TaS_2的AHE机制。通过反常霍尔电导率和沟道电导率之间的标度关系研究了AHE机制。随着Fe0.29TaS2薄膜厚度的减小，AHE的主要机制由非本征散射转变为本征贡献。交叉的AHE机制被发现是高度相关的沟道电导率作为Fe 0.29TaS2的厚度变化。
2019-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Gate tunable quantum Hall effects in defect-suppressed Bi2Se3 films
尽管多年的努力，尝试达到拓扑表面态（TSS）的量子制度的电可调拓扑绝缘体（TI）平台上迄今失败的二元TI化合物，如Bi2Se3由于高密度的界面缺陷。在这里，利用一个最佳的缓冲层上的栅极衬底，我们证明了第一个电调谐量子霍尔效应（QHE）TSS的Bi2Se3。在n侧，出现了定义明确的QHE，但它在电荷中性点（CNP）附近减小，并在p侧完全消失。此外，随着磁场的增加，在CNP周围，系统从金属态转变为高阻态，其温度依赖性表明在高磁场下存在绝缘基态。
2019-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nearly-room-temperature ferromagnetism and tunable anomalous Hall effect in atomically thin Fe4CoGeTe2
Renmin University of China（中国人民大学）；Anhui University（安徽大学）；Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）
原子薄Fe4CoGeTe2在近室温下表现出稳定的铁磁性和可调的异常霍尔效应，为二维磁性材料的研究和自旋电子学应用提供了新机遇。
2025-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic mechanisms of Strong Electron Scattering and Giant Anomalous Hall Effect in high-Curie-temperature Fe3GaTe2 van der Waals Films
本文通过层厚和温度调控Fe3GaTe2霍尔条器件，揭示其电子散射由杂质和声子散射主导，反常霍尔效应主要源于斜散射贡献，并与侧跳和内禀贝里曲率贡献竞争，为自旋电子学应用提供理论依据。
2025-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Three-Dimensional Quantum Anomalous Hall Effect in Magnetic Topological Insulator Trilayers of Hundred-Nanometer Thickness
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
研究百纳米厚度的磁性拓扑绝缘体三重层中的三维量子反常霍尔效应，通过调控磁性掺杂剂、栅极电压、温度和外加磁场，验证了其鲁棒性，并揭示了非手性侧表面态被能隙抑制，为轴子物理和电子器件发展提供新平台。
2023-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicted Oxidation of CO Catalyzed by Au Nanoclusters on a Thin Defect-Free MgO Film Supported on a Mo(100) Surface
在这里，我们展示了第一性原理研究的结果，旨在通过设计底层支持物来调节和控制金纳米团簇的催化活性。我们表明，金簇吸附在一个非常薄的（2层）无缺陷的MgO膜本身负载在Mo（100）上，可以作为CO低势垒氧化的模型催化剂。纳米团簇的涌现活性的起源是吸附的金团簇的维度交叉，从厚MgO膜上的非活性三维（3D）最佳结构，对于负载在Mo（100）上的足够薄的MgO膜（厚度小于1nm），催化活性为2D。
2011-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Dimensional Crossover Induced Topological Hall Effect in a Magnetic Topological Insulator
本文报道了分子束外延生长的Mn掺杂Bi_2Te_3拓扑绝缘体（TI）薄膜的输运性质。我们发现厚度超过5个五层（QL）的薄膜表现出通常的反常霍尔效应的磁性TI。然而，当厚度减小到4 QL时，出现与拓扑霍尔效应（THE）相关的特征。更令人惊讶的是，当膜厚度进一步减小到3QL时，THE再次消失。理论计算表明，在维度交叉制度的顶部和底部表面状态之间的耦合稳定的磁skyrmion结构，是负责的THE。
2017-09-24 cond-mat.mes-hall 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
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
Influence of point defects on magnetic vortex structures
我们采用微霍尔磁强计和微磁学模拟研究单个亚微米级坡莫合金盘中单点缺陷的磁涡旋钉扎。通过使用图像反转电子束光刻工艺可以制造包含人工点缺陷的小铁磁颗粒。相应的微磁计算，模拟磁盘内的缺陷作为孔，给出合理的实验和模拟钉扎和脱钉场值之间的协议。
2004-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Reversible metal-insulator transition in LaAlO3 thin films mediated by intragap defects: An alternative mechanism for resistive switching
本文报道了在金属/LaAlO_3/Nb-SrTiO_3异质结构中观察到的绝缘LaAlO_3薄膜的电场诱导可逆金属-绝缘体转变（MIT）。开关电压强烈地依赖于LaAlO 3薄膜的厚度，这表明MIT需要最小厚度。需要恒定的反向电压来耗尽来自缺陷态的电荷。我们的实验结果排除了金属电极或氧空位扩散到LaAlO 3层中的可能性。相反，该现象归因于在LaAlO 3的缺陷态中形成准导带（QCB），其与Nb-SrTiO 3的导带形成连续态。一旦形成这种连续（金属）状态，即使在电压偏置关闭时，该状态也保持稳定。厚度依赖的反向开启电压和恒定的正向关断电压与我们的模型是一致的。本文提出的观点为复合氧化物的阻变提供了一种新的机理。
2011-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin and orbital Hall currents detected via current induced magneto-optical Kerr effect in V and Pt
本研究通过实验探究Pt和V薄膜电流感应磁光克尔效应的厚度依赖关系，揭示自旋与轨道霍尔效应对克尔信号的叠加/抵消机制，并推算出V的轨道扩散长度远小于自旋扩散长度。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness-Driven Quantum Anomalous Hall Phase Transition in Magnetic Topological Insulator Thin Films
磁性拓扑绝缘体（MTIs）中的量子化反常霍尔效应在拓扑量子物理和低功率电子学/自旋电子学应用中具有巨大的发展潜力。为了在零磁场下实现无耗散手性边缘传导，由对准的磁性掺杂剂产生的有效交换场需要足够大以产生特定的自旋子带配置。在这里，我们报告的厚度定制的量子反常霍尔（QAH）效应在铬掺杂（Bi，Sb）2 Te 3薄膜通过调整系统跨越二维（2D）的限制。除了与Chern数相关的金属-绝缘体QAH相变外，我们还证明了诱导杂化能隙在确定MTIs的基态中起着不可或缺的作用，即由于相当大的Van Vleck自旋磁化率而产生的自发磁化保证了厚样品中具有幺正标度律的零场QAH态，而在超薄膜中，霍尔电导的量子化只能借助于外磁场来实现。通过结构工程对拓扑和磁性的调制可以为追求基于QAH的新相图和功能提供有用的指导。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness and power dependence of the spin-pumping effect in Y3Fe5O12/Pt heterostructures measured by the inverse spin Hall effect
本文定量研究了用逆自旋霍尔效应（ISHE）探测的钇铁石榴石（Y3 Fe 5 O 12，YIG）厚度对自旋抽运效应的影响。由于亚铁磁绝缘体YIG膜中的磁化旋进驱动的自旋泵浦效应，自旋极化的电子流被注入到Pt层中。这种自旋电流通过ISHE转换成电荷电流。观察到ISHE电压随着膜厚度的增加而增加，并与理论预期的行为进行比较。YIG/Pt样品的有效阻尼系数随YIG膜厚度的减小而增大。所研究的样品表现出g=（7.43 \pm 0.36）\times 10^{18} m^{-2}的自旋混合电导和theta_{ISHE} = 0.009 \pm 0.0008的自旋霍尔角。此外，在高励磁功率的非线性效应的产生的电压和吉尔伯特阻尼参数的影响。结果表明，对于小的YIG膜厚度的展宽的线宽，由于在高激发功率的非线性效应被抑制，因为缺乏非线性多磁振子散射通道。我们发现，厚YIG样品表现出明显的非线性效应的自旋泵浦效率的变化是远远小于非线性增强的阻尼。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Topological Hall Effect in Highly Tunable Pt/Ferrimagnetic-Insulator Bilayers
拓扑磁纹理，如skyrmions的电检测目前仅限于导电材料。虽然磁性绝缘体为Skyrmion技术提供了高速和低损耗的关键优势，但它们尚未被电探索。在这里，我们报告了一个突出的拓扑霍尔效应在Pt/Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$双层，其中原始的Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$外延膜的厚度下降到1.25单位电池允许调谐拓扑霍尔稳定性在很宽的范围内从200到465 K通过原子尺度的厚度控制。虽然Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$是绝缘的，我们证明了通过一种新的现象：“自旋霍尔拓扑霍尔效应”（SH-THE），其中界面自旋轨道扭矩允许自旋霍尔效应产生的自旋在Pt中经历独特的拓扑结构的底层skyrmions在Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的拓扑磁纹理的检测。这种新颖的电检测现象为在未来的skyrmion技术中利用大家族的磁性绝缘体铺平了新的道路。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Defect engineering of the electronic transport through cuprous oxide interlayers
采用第一性原理计算和非平衡格林函数方法研究了Au-（Cu $_{2}$ O）$_n$ -Au结的电子输运性质.改变厚度的效果（即，$n$）以及点缺陷和阴离子取代的研究。对于所有的铜$_{2}$ O厚度的电导是更增强的散装样（在近界面）的缺陷，与O空位和Cl替代缺陷的例外。对于厚的Cu $_{2}$ O结，Cu缺陷和N替代以及Cl替代和N替代导致类似的传输行为。与最近的实验观察一致，发现N和Cl掺杂增强电导。Frenkel缺陷，即，O间隙缺陷和O替代缺陷的叠加导致显著高的电导。从缺陷形成能的分析，铜空位被发现是特别稳定的，与早期的实验和理论工作。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically-active spin defects in few-layer thick hexagonal boron nitride
本文在少原子层hBN薄片中实现V$_{\ ext{B}}^-$中心电子自旋共振频率的光学探测，并系统分析厚度对零场分裂、自旋极化率和弛豫时间的影响。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Non-factorizable 4D quantum Hall state from photonic crystal defects
近年来，已经有一个驱动器实现的拓扑相超越传统的电子材料，包括在超过三个维度定义的阶段。我们提出了一种方法来实现第二陈数拓扑相位的光子晶体简单地由缺陷谐振器嵌入一个规则的晶格谐振器。特别地，通过对缺陷半径进行一种新的准周期空间调制，提出了一种在四维合成空间中具有非阿贝尔Berry曲率的拓扑非平凡Chern带的缺陷格.这个系统不能被分解为两个第一陈数模型的直积，这与霍夫施塔特模型不同。这样的光子系统可以很容易地实验实现与规则的光子晶体组成的介质棒在空气中。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Role of excited states in Shockley-Read-Hall recombination in wide-band-gap semiconductors
缺陷辅助复合是限制光电子器件效率的重要因素。然而，由于非辐射捕获率随跃迁能量呈指数下降，这种复合在宽带隙材料中发生的机制尚不清楚。利用电子结构计算，我们揭示了电子激发态在非辐射复合过程中的关键作用。的影响是阐明与第三组氮化物，积累的实验证据表明，缺陷辅助重组限制效率的例子。我们的工作提供了新的见解的非辐射复合的物理，和机制建议是普遍存在的宽带隙半导体。
2016-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Sub-10-micron thick Ge thin films from bulk-Ge substrates via a wet etching method
低缺陷密度的Ge薄膜在与Si电子器件集成的Ge基光学器件（光学探测器、LED和激光器）中是关键的，用于低成本、高度集成的光子电路。本论文研究了四种不同溶液湿法腐蚀制备的锗薄膜的表面形貌、缺陷密度和可达到的厚度。基于纳米带的溶液（1：1：10）和基于HCl的溶液（1：1：5）都能够在53小时内将535微米厚的体Ge衬底湿法蚀刻成薄于10微米的Ge膜。相应的RMS表面粗糙度对于纳米带基溶液为32 nm，对于HCl基溶液为10 nm。根据HRXRD结果，在蚀刻工艺之前和之后，体Ge的质量良好。在湿法腐蚀过程中，没有引入额外的缺陷，保持了6000-7000 cm-2的低穿透位错密度。这种方法提供了一种廉价和方便的方法来制备亚10微米厚的Ge薄膜，使未来的低缺陷密度的Ge基器件，如光电探测器，LED和激光器的研究。
2022-10-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous Hall effect and topological defects in antiferromagnetic Weyl semimetals: Mn$_3$Sn/Ge
本文从理论上研究了反铁磁Weyl半金属\mnsn和具有负矢量手征的Mn $_3$ Ge中的体Weyl电子和磁拓扑缺陷（包括磁畴、畴壁和$\mathbb{Z}_6$涡旋线）之间的相互作用.我们认为，这些材料具有一个层次的能量尺度，允许使用XY模型与$\mathbb{Z}_6$各向异性的自旋结构和自旋动力学的描述。我们提出了一个动力运动方程的XY序参量，这意味着存在的$\mathbb{Z}_6$涡线，双域模式的存在下，磁场，并有能力控制域的电流。我们还介绍了一个最小的电子模型，它允许有效的计算的电子结构中的反铁磁配置，揭开费米弧域壁，和尖锐的准束缚态在$\mathbb{Z}_6$涡旋。此外，我们已经展示了这些材料如何可以允许基于电子的反铁磁微结构成像，并提出了一种可能的设备的基础上域相关的异常霍尔效应。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coulomb contribution to Shockley-Read-Hall (SRH) recombination
本文重新表述了SRH复合，引入考虑带电深缺陷与自由载流子间Coulomb吸引的模型，表明该效应显著提高载流子俘获率，使低温及低掺杂半导体中SRH复合不可忽略，且移动载流子屏蔽会减弱该效应。
2024-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Scattering-dependent transport of SrRuO3 films: From Weyl fermion transport to hump-like Hall effect anomaly
最近对Weyl费米子量子输运现象的观察引起了人们对4d铁磁钙钛矿SrRuO 3磁性Weyl半金属的关注。此外，该材料还具有类似驼峰的霍尔效应反常现象，这可能与材料的拓扑结构有关。在这里，我们表明，这种现象的出现是由散射的程度所决定的缺陷密度（Ru-缺陷和/或界面驱动的缺陷散射）和测量温度（声子散射），其中前者是通过改变生长条件的SrRuO 3膜在分子束外延以及膜的厚度控制。由此产生的电子输运性质可以分为三类：清洁，中间，和脏制度。外尔费米子的运输出现在清洁制度，而拓扑平凡的导电电子在铁磁金属状态占上风的中间和脏制度。在清洁和中间制度，异常霍尔电阻率服从标度律，将本征Karplus-Luttinger（Berry相）和非本征侧跳机制。只在脏区观察到驼峰状的霍尔效应异常，这与霍尔电阻率异常与纵向电阻率之间的标度律相反。因此，我们得出结论，这种异常不是材料所固有的，也没有拓扑起源。我们还提供了缺陷和温度依赖的输运相图的化学计量比SrRuO 3和Ru-缺陷SrRu0.7O3的外尔费米子和驼峰状霍尔效应异常的外观映射。这些图可作为设计SrRu_（1-x）O_3基自旋电子学和拓扑电子器件的指导。
2023-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in Co$_2$MnGa
我们报告垂直磁各向异性的铁磁Heusler合金Co $_2$ MnGa中的MgO/Co $_2$ MnGa/Pd三层堆叠的Co $_2$ MnGa厚度高达3.5 nm。通过反常霍尔效应，我们研究了从垂直磁各向异性到面内磁各向异性的自旋重取向转变。从反常霍尔效应的温度依赖性，我们观察到预期的缩放的$ρ_{xy}^{AHE}$与$ρ_{xx}$，这表明本征和侧跳机制在很大程度上负责在这种材料中的反常霍尔效应。
2016-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Topological Hall Effect and Skyrmions in Pt/Co/Ir/Co/Pt System
本研究通过调控Ir层厚度在Pt/Co/Ir/Co/Pt体系中观测到磁化反转倾斜态，结合输运与MFM测量证实斯格明子存在，为斯格明子相关自旋电子学及存储技术应用提供支撑。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Orbital Hall effect-driven spin-orbit torque enhancement in Ti-based systems via rare-earth interface engineering
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
本研究通过在Ti轨道源和Co铁磁体之间插入Gd中间层，利用轨道霍尔效应将轨道电流转化为自旋轨道转矩，实现了五倍的转矩效率提升，并揭示了轨道扩散长度超过20 nm。
2026-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect versus Rashba torque: a Diffusive Approach
电流驱动的重金属/铁磁体双层膜中的单个铁磁体的磁化动力学最近已经实现。在这项工作中，自旋力矩引起的所谓的Rashba自旋轨道耦合和自旋霍尔效应被认为是在一个扩散模型。的铁磁体和重金属的厚度作为一个函数的扭矩的依赖性进行了分析。我们表明，（i）这两个扭矩的形式${\bf T}=T_{||}{\bf m}\times{\bf y}+T_\bot{\bf m}\times({\bf y}\times{\bf m})$，（ii）的比例$T_{||}/T_\bot$强烈依赖于层的厚度和（iii）的自旋扭矩的厚度依赖性提供了一个指示的起源（Rashba-或自旋霍尔效应-诱导）的自旋扭矩。
2012-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dominant spin Hall torque and negligible orbital Hall torque in α-W/ferromagnet heterostructures with artifacts-free angular momentum detectors
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研究中心）；College of Physics and Information Technology, Shaanxi Normal University（陕西师范大学物理学与信息技术学院）
本文使用无伪影角动量探测器（Cu/Ni/Cu和Cu/FeCoB/Cu）澄清了α-W中电流诱导转矩的物理起源，发现自旋轨道转矩始终为负且主要来自自旋霍尔效应，轨道霍尔转矩可忽略，表明轨道电流缺乏普适性。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning flux-pinning in epitaxial NdBa2Cu3O7-x films via engineered, hybrid nanoscale defect structures
制备了具有混合纳米级缺陷结构的外延NdBa 2Cu 3 O 7-x薄膜，该混合纳米级缺陷结构由在薄膜厚度的一半中沿c轴对齐并且在薄膜厚度的另一半中垂直于c轴对齐的BaZrO 3纳米点阵列组成。透射电子显微镜图像证实了纳米级缺陷结构的取向。的临界电流密度，Jc，在77 K，1 T的角度依赖性，表明显着降低角变化的Jc。这项研究很好地证明了如何钉扎特性可以通过调整薄膜内的纳米级缺陷结构进行调整。
2008-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Controllable thickness inhomogeneity and Berry-curvature-engineering of anomalous Hall effect in SrRuO3 ultrathin films
在电子-电子关联和自旋-轨道耦合的量子物质中，由竞争基态引起的空间不均匀性对于确定和理解拓扑性质是必不可少的。一个突出的例子是在SrRuO 3薄膜中观察到的霍尔异常，这被解释为磁skyrmion诱导的拓扑霍尔效应（THE）或非均匀异常霍尔效应（AHE）。为了澄清这一模糊性，我们系统地研究了AHE的SrRuO 3薄膜的膜厚（tSRO）的可控不均匀性。通过利用SrRuO 3薄膜的阶梯流动生长，我们诱导微观有序条纹与一个单位晶胞的差异，在tSRO。由此产生的动量空间Berry曲率的空间分布使得能够实现双通道AHE，其示出类似于THE的驼峰状异常，并且可以通过tSRO的子单位单元控制来连续地工程化。在这些不均匀的SRO薄膜中，我们在显微镜下发现了两步磁开关和条状铁磁畴。这些特征是区分双通道AHE和Skyrmion诱导的THE的指纹。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controlled nucleation of topological defects in the stripe domain patterns of Lateral multilayers with Perpendicular Magnetic Anisotropy: competition between magnetostatic, exchange and misfit interactions
在弱垂直磁各向异性非晶Nd-Co薄膜上制备了磁性横向多层膜，系统地研究了条形磁畴中拓扑缺陷可控成核的条件。周期$w$的横向厚度调制被限定在纳米结构化样品上，这又引起磁条畴周期$λ$和平均面内磁化分量$M_{inplane}$两者的横向调制。取决于横向多层周期和面内施加的场，薄区域和厚区域在面内磁化反转期间独立地切换，并且畴壁在耦合到磁条畴图案内的可变角度晶界和向错的面内磁化配置内创建。该过程主要由可旋转各向异性（其将磁条图案耦合到面内磁化）与由周期性厚度调制引起的面内形状各向异性之间的竞争驱动。然而，随着结构周期$w$变得与磁条周期$λ$相当，薄区域与厚区域之间的界面处的拓扑缺陷的成核受到尺寸效应的阻碍，并且不同厚度区域中的条带畴变得强耦合。
2013-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall states observed in thin films of Dirac semimetal Cd3As2
Cd3As2作为一种拓扑狄拉克半金属，由于其独特的电子结构和量子输运现象而重新成为人们关注的焦点。为了阐明和控制其拓扑量子态，人们迫切需要制备高质量的Cd_3As_2薄膜。在这里，我们报告了一个精心设计的高结晶度和高迁移率的Cd 3As 2薄膜的厚度控制和量子霍尔效应依赖于膜厚度的观察生长技术的发展。随着薄膜厚度减小到10 nm，量子霍尔态表现出变化，如自旋简并度的变化，反映了狄拉克色散与大费米速度。的电子结构，包括子带分裂和间隙开放的细节被确定从量子输运取决于限制厚度，这表明存在一个二维的拓扑绝缘相。在我们的高质量的Cd3As2薄膜量子霍尔态的演示铺平了道路，研究量子输运和器件应用在拓扑狄拉克半金属及其衍生物相。
2017-12-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous spin Hall magnetoresistance in Pt/Co bilayers
我们研究了Pt/Co双层膜的自旋霍尔磁电阻（SMR），即横向于电流的平面内的磁电阻。我们发现，SMR随Co厚度的增加而增加：当使用传统的漂移扩散模型时，厚Co双层的有效自旋霍尔角超过Pt的报道值。包括Co层内自旋输运的扩展模型无法解释大的SMR。为了确定其来源，研究了其他来源的贡献。对于大多数双层膜，SMR随温度降低和磁场增加而增加，这表明Co层中的磁振子相关效应起的作用很小。如果没有Pt层，我们没有观察到大的SMR的Pt/Co双层厚Co。实施所谓的界面磁阻和纹理诱导的各向异性散射的效果不能占Co厚度相关的SMR。由于W/Co存在较大的SMR，但其幅度在W/CoFeB中减小，因此我们推断其起源与Co的特定性质有关。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
