Ferroelectricity with Asymmetric Hysteresis in Metallic LiOsO3 Ultrathin Films
大块LiOsO 3在实验上被鉴定为“铁电”金属，其中极性畸变与金属性共存[Shi等人，Nature Materials 12，1024（2013）]。人们普遍认为，“铁电”金属中的极位移不能通过外部电场来切换。在这里，通过全面的密度泛函理论计算，我们证明了两个晶胞厚的LiOsO 3薄膜表现出铁电基态具有面外电偶极矩，可以通过外部电场切换。由于外加电场只逆转表面Li离子的位移，而内部Li原子上的场生力几乎完全被巡游电子屏蔽，因此其偶极矩-电场磁滞回线是不对称的。作为我们研究的一个相关副产品，我们还将“Born有效电荷”的概念扩展到有限金属系统，并证明了它对合理化观察到的效应的有用性。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Anomalous Polarization Reversal in Strained Thin Films of CuInP$_2$S$_6$
本文利用LGD方法研究应变下CIPS薄膜的极化反转，发现其因多势阱特性表现出与经典铁电体相反的反常应变效应，并用电致伸缩系数的反转符号解释了该机制。
2023-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reconstructing phase-resolved hysteresis loops from first-order reversal curves
一阶反转曲线（FORC）方法是一种基于磁力测量的技术，用于捕获纳米级磁相分离和相互作用，使用较小的磁滞回线分析进行宏观测量。这使得FORC技术成为分析复杂系统的有力工具，而这些复杂系统无法使用局部化技术进行有效探测。然而，恢复的定量细节，可以比较传统的测量指标的确定阶段仍然是一个谜的挑战。我们展示了一种技术来重建相位分辨磁滞回线选择性地整合测得的FORC分布。从这些小回路中，可以确定传统的度量-包括磁化率和饱和场，以及磁阻和饱和磁化。为了进行这种分析，必须特别考虑所谓的可逆特征的精确定量管理。这种技术被证明在三个代表性的材料系统，高各向异性FeCuPt薄膜，Fe纳米点，和SmCo/Fe交换弹簧磁铁膜，并显示出良好的协议与直接测量的主要回路，以及相分离的回路。
2020-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.data-an
Interfacial effects on the polarization of $BiFeO_{3}$ films
通过考虑电极和$BiFeO_{3}$（$BFO$）层之间的界面层，模拟了$BFO$薄膜的极化和磁滞行为。结果表明，非铁电界面的存在会增加薄膜的矫顽场，并在低场下显著抑制薄膜的极化。由于界面效应和内部压应力的竞争，在适当的外加电场下，$BFO$薄膜的P-E环上的最大极化可以与薄膜厚度无关。
2009-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chemical control of polarization in thin strained films of a multiaxial ferroelectric: phase diagrams and polarization rotation
在2-4 Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）热力学势和Stephenson-Highland（SH）方法相结合的框架下，研究了多轴铁电薄膜中由于旋转极化和表面离子之间的电化学耦合而产生的涌现行为.结合LGD-SH的方法可以描述的电化学开关和旋转的极化矢量的多轴铁电薄膜覆盖的表面离子的电荷密度依赖于相对氧分压。计算了多轴应变铁电薄膜的相图，分析了极化分量与外加电压的关系，讨论了多轴应变铁电薄膜中准静态铁电、介电和压电电滞回线的特性。通过氧离子的非线性表面屏蔽使得图与已知的图非常不同，应变钛酸钡薄膜。出乎意料的是，我们预测的铁电折返相的外观。得到的结果点上的可能性，以控制的外观和功能的铁电，介电和压电滞后在多轴FE膜覆盖的表面离子通过改变其浓度，通过氧分压。多轴FE膜的LGD-SH描述可以在贝叶斯优化框架内进一步实施，从而打开预测材料优化的途径。
2021-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low energy Ne ion beam induced-modifications of magnetic properties in MnAs thin films
本研究探究慢重离子辐照对砷化锰薄膜磁化行为的影响，发现离子轰击产生的局部约束区域及辐照缺陷可作为相变晶种，解释了热滞抑制现象，并观测到新型局部磁特征。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual Resistance Hysteresis in n-Layer Graphene Field Effect Transistors Fabricated on Ferroelectric Pb(Zr_0.2Ti_0.8)O_3
我们在外延铁电Pb（Zr_0.2Ti_0.8）O_3（PZT）薄膜上制备了n层石墨烯场效应晶体管。在低栅极电压下，PZT表现为高k电介质，k高达100。一个不寻常的电阻滞后发生在门扫描在高电压，其方向相反的预期从PZT的极化切换。亚稳态的弛豫是热激活的，在300 K下具有50-110 meV的激活势垒和6小时的时间常数。我们将其起源归因于吸附在石墨烯-PZT界面处的水分子的缓慢解离/重组动力学。这种鲁棒的滞后可以潜在地用于构造石墨烯-铁电混合存储器器件。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of a uniform temperature dependence in the electrical resistance across the structural phase transition in thin film vanadium oxide ($VO_{2}$)
在$68^{0}C$处的结构相变附近的$VO_{2}$薄膜的电学研究表明（a）在$T$范围内，电阻$R$遵循$log (R)$ $\propto$ $-T$，$20 < T < 80 ^{0}C$覆盖结构转变的两侧，以及（b）热循环时$R$中的历史依赖性磁滞回线。这些特征在这里归因于通过颗粒网络的传输。
2007-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Even-Odd Layer-Dependent Anomalous Hall Effect in Topological Magnet MnBi2Te4 Thin Films
凝聚态物理的一个中心主题是通过将磁性结合到拓扑材料中来创造和理解物质的奇异状态。一个主要的例子是量子反常霍尔（QAH）态。最近，MnBi_2Te_4被证明是一种内禀磁性拓扑绝缘体，并且在剥离的MnBi_2Te_4薄片中观察到QAH效应。在这里，我们使用分子束外延（MBE）生长MnBi2Te4薄膜的厚度下降到1七层（SL），并进行厚度相关的传输测量。我们观察到一个非正方形的磁滞回线在反铁磁状态的膜厚度大于2 SL。磁滞回线可以分为两个AH分量。通过仔细的分析，我们证明了样品中具有较大矫顽场的一个AH组分来自占主导地位的MnBi2Te4相，而具有较小矫顽场的另一个AH组分来自少量Mn掺杂的Bi2Te3相。MnBi2Te4相的提取AH组分显示出明显的奇偶层依赖行为，这是反铁磁薄膜的特征。我们的研究揭示了如何优化MBE生长条件，以提高MnBi2Te4薄膜的质量，其中QAH和其他奇异状态的预测见解。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of Flexible Oriented Magnetic Thin Films with Large in-plane Uniaxial Anisotropy by Roll-to-roll Nanoimprint Lithography
在这里，我们报告了在柔性衬底上的基于铁纳米带的致密磁性薄膜的晶圆级制造及其磁各向异性特性。我们发现，铁纳米条纹表现出大的面内单轴各向异性和近平方的磁滞回线的能量积（BH）最大超过3 MGOe在室温下。采用卷对卷（R2R）紫外纳米压印技术在70 nm柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）光栅上制备了高密度Fe纳米带。观察到的大的面内单轴各向异性沿纳米条纹的长尺寸归因于形状。温度相关的磁滞测量证实，非相干旋转反转过程驱动的磁化反转。
2015-07-19 cond-mat.mes-hall
Origins of magnetic field-dependent open-circuit voltage hysteresis driven by transverse charge current in ferromagnet/normal metal structures
最近的Au薄膜的实验工作表明，通过开路电压测量的电荷电流诱导的自旋极化的迹象。在这项研究中，我们正在研究在Au器件中诱导这种测量信号的潜在机制。我们从Rashba-Edelstein效应和体自旋霍尔效应确定了理论上预期的自旋极化。在这两种情况下，作为Au薄膜厚度的函数的测量信号的缩放的差异是我们区分这两种效果的关键，当与实验数据相比。实验表明，自旋极化反转在一个临界厚度，揭示了存在多种自旋极化机制。在不同的厚度范围内观察到了Rashba-Edelstein效应和自旋霍尔效应的特性。此外，我们研究了相同的Au样品的磁电阻，这揭示了存在弱的反局域化（WAL）在低温下的低厚度的样品。更有趣的是，它揭示了由于WAL的开路电压差和磁阻具有非常相似的缩放与膜厚度和温度，这表明自旋轨道相互作用在理解的现象至关重要。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall
Detection of current induced spin polarization in epitaxial Bi$_2$Te$_3$ thin film
在具有铁磁MgO/Fe和非铁磁Ti/Au接触的双端器件中，我们电学检测了分子束外延生长的Bi $_2$ Te $_3$薄膜表面的电荷电流诱导自旋极化。在外加磁场中测量的两点电阻显示出跟踪Fe的磁化的磁滞。从基于量子动力学理论的自旋-电荷耦合输运方程出发，得到了Fe磁化方向反转时电阻变化的理论估计。磁滞回线的数量级和符号与Bi $_2$ Te $_3$的自旋极化表面态一致。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall
Structural and magnetic properties of E-Fe_{1-x}Co_xSi thin films deposited via pulsed laser deposition
本文报道了在Si（111）衬底上脉冲激光沉积制备多晶Fe_（1-x）Cox-Si薄膜的方法及其表征。X射线衍射，透射电子显微镜和原子力显微镜显示膜是致密的，非常光滑的，并且具有立方B20晶体结构的单相。铁磁性与显着的磁滞被发现为所有的薄膜，包括名义上纯FeSi薄膜在体FeSi的顺磁性非常弱的对比。对于Fe 1-xCoxSi，这意味着从体的螺旋磁性到薄膜的铁磁性的变化。这些铁磁薄膜是有前途的磁硅化物/硅系统的极化电流的生产，操纵和检测。
2009-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Magnetic Domain Structure in Bi0.7Dy0.3FeO3 thin films integrated with ZnO film
本文从宏观上研究了沉积在ZnO上的多铁性Bi_（1-x）Dy_xFeO_3（BDFO）的磁畴结构。在室温下通过饱和磁滞回线和铁电磁滞回线观察磁性。通过在样品和MFM针尖之间施加偏压，使用多模原子力显微镜验证了耦合行为和磁性转变。采用ZnO靶材，在Si p型导电（0.0001 ~ 0005 Ω cm）衬底上，通过介质溅射法制备了300 nm的ZnO薄膜。采用PLD（Pulsed Laser Deposition）技术在Si/ZnO衬底上制备了300 nm的BDFO薄膜。结果表明，室温下，BDFO薄膜与ZnO薄膜结合后呈现铁磁有序与铁电有序共存的特点，且具有明显的耦合效应。BDFO薄膜与ZnO压电薄膜的集成显示了在MEMS应用以及存储器件和强历史依赖系统中的潜力。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric hysteresis for probing Dzyaloshinskii-Moriya interaction
界面的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称DZ-M）与优越畴壁动力学和磁skyrmion的形成密切相关。尽管最近提出了一些实验努力来量化这些相互作用和潜在的物理学，但解决界面问题仍然远非易事。受报道的薄膜结构的侧边缘的磁化倾斜的启发，我们在这里提出了一个准静态的，简单的测量工具。通过使用横向不对称的三角形形状的微结构，它表明，结合面内磁场的界面的磁化率产生一个独特的和显着的磁滞位移。通过系统的变化的三角形物体的形状结合域成核的液滴模型，得到了一个强大的值的强度和符号的界面结晶。这种方法提供了即时和定量的访问，使一个更快的探索新的纳米技术的纳米系统。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the Manipulation of Antiferromagnetic Order in CuMnAs Films Using Neutron Diffraction
本文描述了利用中子衍射测量反铁磁CuMnAs薄膜的单轴磁各向异性和Néel矢量的自旋翻转。在磁场作用下，薄膜的（100）磁峰被抑制，表明薄膜在20 nm时发生自旋翻转转变。中子衍射和电子输运测量的自旋翻转旋转在同一层之间发现良好的协议，具有类似的形状和滞后所获得的曲线，而中子测量提供了一个定量的确定整个反铁磁层的自旋翻转的程度。
2022-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detangling Extrinsic and Intrinsic Hysteresis for Detecting Dynamic Switch of Electric Dipoles using Graphene Field-Effect Transistors on Ferroelectric Gates
在Pb0.92La0.08Zr0.52Ti0.48 O3栅极GFET/PLZT上的石墨烯场效应晶体管上观察到源极-漏极电流对背栅电压ID-VBG特性从非本征极性分子主导滞后到由铁电薄膜固有的缺氧表面层诱导的反滞后的转变。在真空退火过程中开发的栅极，以系统地去除吸附在GFET沟道表面上的极性分子。这允许GFET/PLZT栅极器件上的非本征和本征磁滞的解缠，以及使用GFET的电偶极子的动态开关的检测，利用它们在铁电栅极上的高选通效率。电荷捕获和钉扎机制的模型，提出了成功地解释过渡。分别响应于正极性、负极性以及交替极性的脉冲VBG串，源极-漏极电流ID变化是瞬时的，其中响应幅度遵循由DC VBG测量的ID-VBG回路，考虑到当栅极电场超过PLZT的矫顽场时给定VBG脉冲之后的剩余极化。在室温下的检测灵敏度约为212偶极/μ m ~ 2，表明GFET/铁电栅器件为电偶极动态开关的非制冷检测提供了一种有前途的高灵敏度方案。
2015-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence for Two-Dimensional Spin-Glass Ordering in Submonolayer Fe Films on Cleaved InAs Surfaces
磁输运测量已经进行了二维电子气形成的InAs（110）表面覆盖的Fe亚单层。在磁阻的滞后，零场冷却程序和场冷却程序之间的reflux磁阻的差异，以及磁场扫描后的对数依赖于时间的弛豫清楚地观察到在1.7 K的覆盖率为0.42单层。这些特征与Fe膜中的自旋玻璃有序化有关。
2009-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of droplet soliton drift resonances in a spin-transfer-torque nanocontact to a ferromagnetic thin film
磁液滴孤子是在具有垂直磁各向异性的薄膜中激发的一种非线性动力学模式，具有自旋转移矩。虽然液滴孤子已被证明是稳定的滞后响应所施加的电流和磁场在低温下，在室温下的测量表明不太稳定和减少的滞后宽度。在这里，我们报告的证据液滴孤子漂移不稳定性，导致漂移共振，在室温下，解释其较低的稳定性。微磁学模拟表明，漂移不稳定性是由纳米接触区域中的有效场不对称性产生的，该区域可以具有不同的起源。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of microscopic domain effects in the metal-insulator transition of thin-film NdNiO$_3$
Harvard University（哈佛大学）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）
研究通过FDTR和FDPR技术揭示NdNiO$_3$在金属-绝缘体转变中热导率和载流子扩散率的突变，指出纳米域渗透的各向异性导致电与热输运的非易失性差异，为量子材料相变研究提供新方法。
2026-03-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic hysteresis in nanostructures with thermally-controlled RKKY coupling
最近证明的间接交换耦合的磁性多层膜的非原位热控制的机制进行了讨论，为不同的间隔层的设计。温度引起的变化的磁滞磁化强度与不同类型的竞争层间交换相互作用。理论分析表明，所测量的阶梯状形状和磁滞的磁化回线是由于在强铁磁膜内的纳米微晶的局部面内磁各向异性。实验和理论的比较被用来对比基于（i）间接（RKKY）和直接（非RKKY）层间交换相互作用以及（ii）间接铁磁和间接反铁磁（均为RKKY型）层间交换的竞争的磁化翻转机制。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall
The origin of hysteresis in resistive switching in magnetite is Joule heating
在许多过渡金属氧化物中，观察到电阻经历由大偏压引起的剧烈变化。在磁铁矿中，Fe $_3$ O $_4$，低于Verwey温度，最近发现一个电场驱动的过渡到一个较低的电阻状态，具有滞后的电流-电压响应。本文报道了外延磁铁矿薄膜的脉冲电导测量结果。我们发现，虽然高到低电阻的转变是由电场驱动的，在$I-V$曲线中观察到的滞后的结果从焦耳加热在低电阻状态。磁滞回线的形状取决于脉冲参数，并减少到一个无电流的“跳跃”提供的热弛豫是快速的电压脉冲之间的时间相比。提出了一个简单的弛豫时间热模型，捕捉的滞后机制的要点。
2009-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Reversible electric-field-driven magnetization in a columnar nanocomposite film
磁滞回线显示出适度的垂直各向异性的磁致伸缩CFO柱，这是有关他们的垂直压缩。的电场的机电PMN-PT基板的应用程序产生显着的和可逆的变化，由于额外的应变引起的磁各向异性的磁化。这表明完全可逆的，室温电场辅助控制的自组装垂直纳米复合材料的CFO和BFO的磁化。
2019-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Instrument for in-situ orientation of superconducting thin-film resonators used for electron-spin resonance experiments
当用于电子自旋共振（ESR）测量时，超导薄膜谐振器必须相对于外部磁场精确地定向，以防止磁通量的捕获和谐振器性能的相关退化。我们提出了一个紧凑的设计解决方案，这个问题，允许在低温下的谐振器的取向原位控制。装置的测试表明，当实现适当的对准时，谐振频率的场依赖性中几乎没有滞后。
2015-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Grain structure dependence of coercivity in thin films
利用有限元模拟研究了200 nm × 1200 nm × 5 nm矩形纳米晶薄膜的矫顽场随晶粒尺寸D的变化。为此，我们创建了粒度范围从5nm到60nm的颗粒有限元模型，并沿y轴（易磁化方向）以及沿x轴（难磁化方向）进行微磁滞计算。然后，我们使用一个扩展的随机各向异性模型来解释的结果，并说明随机各向异性和形状诱导各向异性，这是相干的一个更大的规模上，在薄膜的相互作用。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Measuring Lateral Magnetic Structure in Thin Films Using Polarized Neutron Reflectometry
极化中子反射法（PNR）长期以来被用于测量薄膜的磁深度分布。近年来，人们对观察薄膜中的横向磁结构的兴趣越来越大。虽然通过光刻图案化的磁性阵列和薄膜中的亚微米尺寸的磁畴经常引起非镜面反射，但是薄膜上的微米尺寸的铁磁畴产生很少的非镜面反射，并且磁畴分布信息包含在镜面反射内。在本文中，我们将首先提出一些初步的结果，离镜面反射率从阵列的微米级坡莫合金矩形条。然后，我们将使用镜面反射来研究交换偏置的Co/CoO双层在不同位置的磁滞回线的域分散。
2002-10-06 cond-mat.mes-hall
Topological phase transitions and Berry-phase hysteresis in exchange-coupled nanomagnets
磁性材料中的拓扑相位对霍尔效应产生了量子化的贡献，称为拓扑霍尔效应，这通常是由skyrmion引起的，每个skyrmion都会产生一个磁通量量子h/e。控制和理解纳米结构材料中的拓扑性质是基础科学和技术应用，特别是自旋电子学中的巨大兴趣的主题。本文对平均粒径为13.7 nm的交换耦合钴纳米粒子的电子输运性质和自旋结构进行了实验和理论研究。磁性和霍尔效应测量识别交换耦合的钴纳米颗粒中的拓扑相变，并用于发现拓扑霍尔效应中的一种定性的新型滞后，即贝里相位滞后。微磁学模拟揭示了拓扑霍尔效应的起源，即手征畴，畴壁手征由整数Skyrmion数量化。这些自旋结构不同于B20晶体和多层薄膜中由于DzyaloshinskiiiMoriya相互作用而形成的Skyrmions，也不同于交换耦合钴纳米颗粒中由于协同磁化反转而形成的Skyrmions。一个分析模型的发展，以解释基本的物理贝里相位滞后，这是惊人的不同，从标志性的磁滞，并构成了一个方面的21世纪重塑我们的自然观在物理，化学，数学和材料科学的边界。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall
