Detection of antiskyrmions by topological Hall effect in Heusler compounds
具有$\textit{D}$ ${}_{2d}$晶体对称性的Heusler化合物最近受到了广泛关注，这是由于在Mn ${}_{1.4}$ Pt ${}_{0.9}$ Pd ${}_{0.1}$ Sn的薄层中被称为反回旋（antiskyrmion）的涡旋状自旋织构的稳定化，如Nayak $\textit{et al.}$的工作中所报道的[Nature（London）548，561（2017）]。在这里，我们表明，散装锰${}_{1.4}$铂${}_{0.9}$钯${}_{0.1}$锡经历了自旋重取向转变从共线铁磁到非共线配置的Mn时刻低于135 K，这是伴随着出现的拓扑霍尔效应。我们通过改变Pd和Rh取代Mn ${}_{1.4}$ PtSn Heusler化合物的内禀磁性和自旋织构来调节其拓扑霍尔效应。本系统的一个独特之处是观察到零场拓扑霍尔电阻率与符号的变化，这表明强大的形成antiskyrmions。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Charge-spin current conversion in high quality epitaxial Fe/Pt systems: isotropic spin Hall angle along different in-plane crystalline directions
我们报道了MgO[001]//Fe（6 nm）/MgO（7 nm）和MgO[001]//Fe（6 nm）/Pt（6 nm）的分子束外延生长，并表明通过自旋轨道铁磁共振（SO-FMR）的完整表征允许通过经典的FMR研究确定磁各向异性。测得外延Fe/Pt界面的自旋混合电导为（1.5 +- 0.5）x10^19 m^2，并估计了不同面内晶向的有效自旋霍尔角（SHA）。发现SHA在所有方向上都是相同的。当考虑到足够高的激励频率以实现均匀的磁化旋进时，Fe/Pt中外延Pt的有效自旋霍尔角为0.051 ± 0.005。我们讨论了确定这些相关自旋电子学参数的适当条件。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating Berry curvature of SrRuO3 thin films via epitaxial strain
Berry曲率在量子材料的奇异电子态，如本征反常霍尔效应中起着至关重要的作用。由于Berry曲率对电子能带结构的细微变化非常敏感，因此可以通过外部刺激进行微调。在这里，我们证明在SrRuO3薄膜的异常霍尔电阻率的幅度和符号可以有效地控制与外延应变。我们的第一性原理计算表明，外延应变引起了额外的晶场分裂，并改变了Ru d轨道能量的顺序，从而改变了Berry曲率，导致反常Hall电导的符号和大小发生变化.此外，我们还发现，在拉伸应变样品的实空间中，Ru的磁矩的旋转可以导致反常霍尔电阻率随磁场的扫掠而发生奇异的非单调变化，类似于在非共面自旋系统中观察到的拓扑霍尔效应.这些发现不仅加深了我们对SrRuO3体系中反常霍尔效应的理解，而且为在广泛的量子材料中操纵Berry曲率和相关物理性质提供了一个有效的调谐旋钮。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling Strain and Ti3+ Contributions to the Anomalous Hall Effect in Epitaxial RuO2 Films
University of Minnesota−Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Temple University（天普大学）；Diamond Light Source Ltd.（钻石光源有限公司）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本研究通过Ti合金化RuO2异质结构分离应变与Ti3+贡献，发现仅Ti3+不足以产生反常霍尔效应，外延应变通过改变巡游电子结构成为主导控制参数。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Hall effect measurements on epitaxial SmNiO3 thin films and implications for antiferromagnetism
稀土镍酸盐（RNiO 3）表现出有趣的现象，例如波矢q =（1/2，0，1/2）处的不寻常的反铁磁有序和可调的绝缘体-金属转变，这些都是活跃的研究主题。在这里，我们提出了随温度变化的电阻率，磁阻，塞贝克系数，和霍尔系数（RH）的外延SmNiO 3薄膜与不同的氧化学计量的运输测量。我们发现，从室温到高温绝缘体-金属转变，霍尔系数是空穴类和塞贝克系数是电子类。在低温下，Néel转变引起RH符号到类电子的交叉，类似于金属系统中自旋密度波形成的效果，但在绝缘体-金属转变以下约200 K的绝缘相中产生。我们建议，反铁磁性可以稳定的能带结构，即使在绝缘相的相关氧化物，如RNiO 3，落在强和弱的电子相关的限制之间。
2013-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst and inverse spin-Hall effects in epitaxial thin films of Kagome semimetal Mn$_3$Ge
拓扑材料的晶体学定义良好的薄膜的合成对于揭示其介观量子特性和器件应用是重要的。Mn $_3$ Ge是一种反铁磁Weyl半金属，在Kagome晶格上具有手性磁性结构，预计在费米能附近的Weyl节点周围具有增强的Berry曲率，导致大的反常霍尔/能斯特效应和大的自旋霍尔效应。利用磁控溅射法，我们生长了六方晶系的D_0 $_{19}$ Mn $_3$ Ge的外延薄膜，薄膜平整连续。在热电和自旋抽运器件中观察到大的反常能斯特和逆自旋霍尔效应。在我们的Mn $_3$ Ge膜中的异常能斯特信号估计为0.1 $μ$ V / K，并且与铁磁Fe中的异常能斯特信号相当，尽管Mn $_3$ Ge在室温下具有~3.5 m $μ_B$的弱磁化强度。Py / Mn $_3$ Ge界面处的自旋混合电导为90.5 nm $^{-2}$，Mn $_3$ Ge中的自旋霍尔角估计约为Pt中的8倍。
2020-08-24 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
Wafer-scale Epitaxial Graphene Growth on the Si-face of Hexagonal SiC (0001) for High Frequency Transistors
在2英寸SiC晶片的Si表面上生长了多达两层的外延石墨烯，显示出室温霍尔迁移率高达1800 cm^2/Vs，从无栅的160微米x 200微米霍尔棒测量，从顶栅的1微米x 1.5微米霍尔棒测量，高达4000 cm^2/Vs。生长过程涉及在含Si气体中SiC的清洁步骤，随后在氩气中退火步骤以形成外延石墨烯的组合。这种石墨烯的结构和形态的特征在于使用AFM，HRTEM和拉曼光谱。此外，使用在SiC的Si面上生长的外延石墨烯制造了栅极长度为240 nm的峰值截止频率fT为100 GHz的顶栅型射频场效应晶体管（RF-FET），其霍尔迁移率在未栅控霍尔条中高达1450 cm^2/Vs，在顶栅控霍尔条中高达1575 cm^2/Vs。这是迄今为止从任何种类的石墨烯测量的最高截止频率。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Robust Zero-Field Skyrmion Formation in FeGe Epitaxial Thin Films
B20相磁性材料，例如FeGe，近年来受到了极大的关注，因为它们能够实现磁skyrmion，这可能导致低能量成本的自旋电子应用。在这个新兴领域的一个主要努力是在室温和零外部磁场下稳定skyrmions。本文报道了用双真空离轴溅射法在Si（111）衬底上生长纯相FeGe外延薄膜。通过X射线衍射和扫描透射电子显微镜证实了FeGe薄膜的高结晶质量。霍尔效应测量表明，在扣除正常和反常的霍尔效应后，FeGe薄膜具有很强的拓扑霍尔效应，表明在5 ~ 275 K温度范围内，FeGe薄膜中形成了高密度的Skyrmion.特别地，在零磁场下观察到大量的拓扑霍尔效应，示出了不需要外部磁场的鲁棒的skyrmion相位。
2016-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the intrinsic anomalous Hall effect of SrRuO$_3$
研究了不同晶格参数的外延SrRuO $_3$薄膜的反常霍尔效应（AHE），并根据Berry相模型进行了分析。在SrTiO $_3$衬底上直接沉积SrRuO $_3$薄膜，或使用中间缓冲层，以精细地控制外延应变。不同的薄膜的AHE表现出固有的功能，如霍尔电阻率随温度的符号变化，即使对于小厚度的SrRuO $_3$。然而，反常的霍尔电导率从其固有值大大降低，因为当释放外延应变时，载流子散射增加。我们认为，具有低剩余电阻率的全应变SrRuO $_3$薄膜的AHE代表了SrRuO $_3$的本征AHE。
2005-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Helical magnetic structure and the anomalous and topological Hall effects in epitaxial B20 Fe$_{1-y}$Co$_y$Ge films
用分子束外延法在Si（111）衬底上生长了B_（20）结构合金Fe $_{1-y}$ Co $_y$ Ge的外延膜。的磁化强度从一个玻尔磁子每个铁原子的FeGe到零的非磁性CoGe的大块一样的值平滑地变化。手性晶格结构导致了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction），并且使用极化中子反射测量证实了薄膜的螺旋磁基态。通过这种方法测量的自旋螺旋的节距随Co含量$y$而变化，并且在$y \sim 0.45$处发散。这表明过零点的电子，这是我们在计算中使用第一原理方法再现。我们还测量了我们的薄膜的纵向和霍尔电阻率作为磁场，温度和Co含量$y$的函数。霍尔电阻率预期包含来自普通、异常和拓扑霍尔效应的贡献。反常和拓扑霍尔比都在$y \sim 0.5$附近显示出峰值。我们的第一原理计算表明，在拓扑霍尔常数在这个值的$y$，相关的强自旋极化预测中间值的$y$的峰值。半金属预测$y = 0.6$，与实验观察到的线性磁阻在此组合物。虽然它是可能的，以协调理论与实验的各种霍尔效应的FeGe，大拓扑霍尔系数$y \sim 0.5$是大得多，当考虑到非常小的紧急领域相关的发散在锗。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous quantum Hall effect in epitaxial graphene
在剥离的石墨烯薄片中观察到的异常量子霍尔效应引发了人们对石墨烯的兴趣爆发。然而，在碳化硅衬底上生长的高质量外延石墨烯多层膜中没有观察到。量子霍尔效应显示在外延石墨烯单层上，所述外延石墨烯单层被故意生长在衬底台阶上并经受苛刻的处理程序，证明了外延石墨烯单层的稳健性以及它们的传输特性对温度、污染和衬底缺陷的免疫力。单层C面样品的迁移率为19，000 cm^2/Vs。这是实现基于外延石墨烯的电子器件的重要一步。
2009-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unusual dependence on the angle of magnetic field for the spin Hall magnetoresistance of monodomain epitaxial BiFeO3 thin films
本文报道单畴外延BiFeO3薄膜中自旋霍尔磁电阻的角度偏移α₀异常偏离常规值（0°或90°），且样品间差异大，呼吁探讨其微观机制。
2025-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of large-gap quantum spin Hall insulator on semiconductor surface
在常规半导体表面上形成拓扑量子相是一个具有科学和技术意义的问题。本文基于第一性原理计算，在Si（111）表面上外延生长了二维拓扑绝缘体，即量子自旋霍尔（QSH）态.我们发现，Si（111）表面功能化与1/3单层卤素原子[Si（111）-sqrt（3）x sqrt（3）-X（X=Cl，Br，I）]呈现三角超结构，提供了一个理想的模板重金属，如Bi，自组装成一个六方晶格具有高的动力学和热力学稳定性的外延生长。最值得注意的是，Bi覆盖层是“原子”键合到下面的Si衬底，但“电子”去耦，表现出隔离的QSH状态，能隙大至0.8 eV。这一令人惊讶的现象源于一个有趣的衬底轨道过滤效应，它严格选择费米能级周围的轨道组成，导致不同的拓扑相。特别地，衬底轨道过滤效应将原本拓扑平凡的独立Bi晶格转换成非平凡相;而Au晶格则相反。基本的物理机制是普遍适用的，开辟了一个新的和令人兴奋的途径探索大间隙拓扑表面/界面状态。
2014-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Emergent Anomalous and Topological Hall Responses in an Epitaxial Ferromagnetic Weyl Nodal-Line metal Fe5Si3
Fe5Si3是一种独特的低成本中心对称磁性Weyl节点材料，通过理论和实验研究揭示了其异常和拓扑Hall响应，为拓扑自旋电子学应用提供了多功能平台。
2025-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Giant topological Hall effect in epitaxial Ni$_{80}$Fe$_{20}$/La$_{0.65}$Sr$_{0.35}$MnO$_3$ thin film heterostructures
本研究在Py/LSMO外延薄膜异质结中观测到室温巨拓扑霍尔效应，揭示其源于界面Rashba相互作用与类斯格明子结构，为自旋电子器件应用提供了新的材料体系。
2025-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic spin-orbit torque generation in epitaxial SrIrO3 by symmetry design
自旋轨道耦合（SOC），电子自旋和轨道角动量之间的相互作用，可以解锁界面处的丰富现象，特别是相互转换的自旋和电荷电流。常规重金属由于其强的传导电子SOC而被广泛探索。然而，在诸如外延5d电子过渡金属复合氧化物（其也具有强SOC）的材料类别中的自旋轨道效应仍然在很大程度上未被报道。除了强SOC之外，这些复合氧化物还可以提供外延的额外调谐旋钮，以通过晶体对称性控制电子结构和自旋到电荷转换的工程。在这里，我们证明了室温下产生的自旋轨道扭矩的铁磁体具有极高的效率，通过自旋霍尔效应在外延亚稳钙钛矿SrIrO3。我们首先预测了一个大的本征自旋霍尔电导率在斜方晶系体SrIrO 3所产生的电子能带结构的Berry曲率。通过操纵SOC和晶体对称性之间错综复杂的相互作用，我们控制的自旋霍尔扭矩比工程的角共享氧八面体在钙钛矿SrIrO3通过外延应变的倾斜。这允许存在各向异性自旋霍尔效应，由于在SrIrO 3中具有正交对称性的特征结构各向异性。我们的实验结果表明异质外延对称设计方法工程自旋轨道效应。因此，我们预期这些外延5d过渡金属氧化物薄膜可以是低功率自旋电子学的理想构建块。
2018-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth and Anomalous Hall Effect in High-Quality Altermagnetic $α$-MnTe Thin Films
Southern University of Science and Technology (SUSTech)（南方科技大学）；Shenzhen University（深圳大学）；Shenzhen Technology University（深圳技术大学）
本研究通过分子束外延在InP基底上生长高质量α-MnTe薄膜，发现其表现出显著的异常霍尔效应，揭示了其作为反磁体在自旋电子学中的应用潜力。
2026-02-12 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
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
Extraordinary efficient spin-orbit torque switching in (W, Ta)/epitaxial-Co60Fe40/TiN heterostructures
磁性异质结构中的巨自旋霍尔效应以及低自旋记忆损耗和高界面自旋混合电导是实现基于自旋矩的节能逻辑器件的先决条件。我们报道了W（Ta）界面外延-Co_（60）Fe_（40）/TiN结构的巨自旋霍尔角（SHA）为28.67（5.09）。在W（Ta）/Co_（60）Fe_（40）（t_CoFe）/TiN结构中，自旋-轨道转矩翻转电流密度（J_Crit）低至1.82（8.21）MA/cm ~ 2，其起源于外延界面。这些结构还表现出非常低的自旋记忆损失和高自旋混合电导。这些非凡的SHA值以及因此在半导体工业兼容外延材料组合中的超低J_Crit为通过利用外延界面实现节能自旋逻辑器件开辟了新的方向。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable Intrinsic Anomalous Hall Effect in Epitaxial MnBi2Te4 Films
反常霍尔效应（AHE）是揭示磁性材料拓扑性质和自旋织构的重要输运特征。最近，反铁磁MnBi 2 Te 4已被证明是一种内在的磁性拓扑绝缘体，在剥离的纳米片中表现出量子AHE。然而，其复杂的AHE行为可能为磁性和能带结构之间尚未探索的相关性提供了机会。在这里，我们显示的Berry曲率占主导地位的本征AHE在晶圆级的MnBi 2 Te 4薄膜。利用高介电SrTiO_3作为背栅，我们揭示了~7七层MnBi_2 Te_4的双极导电和电子空穴载流子（n-p）跃迁。饱和AHE阻力与纵向阻力呈二次曲线关系，揭示了AHE的内在机理。而对于~ 37层MnBi_2 Te_4，在电门控作用下，AHE的符号由原来的负变为正。第一性原理计算表明，这种行为是由于极化的自旋少数主导的表面态和自旋多数主导的内带之间相互竞争的Berry曲率引起的.我们的研究结果揭示了MnBi_2 Te_4薄膜中门控可调本征AHE的物理机制，并为设计其AHE提供了一种可行的方法。
2021-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Half integer quantum Hall effect in high mobility single layer epitaxial graphene
量子霍尔效应，与$π$的贝里相是在这里证明了在4 H碳化硅的C面上生长的单个石墨烯层。在4 K下的迁移率为$\sim$ 20，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，在300 K下的迁移率为~ 15，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，尽管存在污染和衬底步骤。这与SiO $_2$上的最佳剥离的石墨烯薄片相当，并且比Si面外延石墨烯单层大一个数量级。这些和其他性质表明，C面外延石墨烯是基于石墨烯的电子器件的可行平台。
2009-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Full angular dependence of the spin Hall and ordinary magnetoresistance in epitaxial antiferromagnetic NiO(001)/Pt thin films
本文报道了在没有任何铁磁元素的反铁磁绝缘体NiO（001）和重金属Pt的双层膜中，自旋霍尔磁阻（SMR）的三维角度依赖性的观测结果.通过在高达11 T的磁场中沿着三个正交平面（xy、yz和xz旋转平面，其中z轴与样品平面正交）旋转样品来测量检测到的角度相关纵向和横向磁阻。总的磁电阻有贡献所产生的SMR和普通的磁电阻。SMR信号的开始发生在1 T和3 T之间，并且在高达11 T时没有可见的饱和。SMR的三维角度依赖性可以通过考虑NiO（001）中磁致伸缩反铁磁S-和T-畴的可逆场致重新分布的模型来解释，该模型源于非磁性MgO衬底的塞曼能量和弹性夹紧效应之间的竞争。从观察到的SMR比，我们估计在NiO/Pt界面的自旋混合电导大于$2\times10^{14}$ $Ω^{-1}$ $m^{-2}$。我们的研究结果表明，在稳定的NiO（001）薄膜，在xy-和xz-平面的旋转电检测的Néel矢量方向的可能性。此外，我们表明，仔细减去普通的磁阻贡献是至关重要的，正确估计的SMR的幅度。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Conductance Probing of Oxygen Vacancies in SrTiO3 Epitaxial Thin Film Using Graphene
研究了外延SrTiO 3（STO）薄膜上单层石墨烯的量子霍尔电导，以了解氧空位在决定STO介电性能中的作用。随着栅极电压扫描范围在我们的设备中逐渐增加，我们观察到从石墨烯中的滞后电导行为证明的氧空位的系统生成和湮灭。此外，基于实验观察到的有效电容和电压扫描范围之间的线性标度关系，一个简单的模型被构造来体现STO与氧空位的介电性能之间的关系。石墨烯中固有的量子霍尔电导可以被认为是一种灵敏、稳健和非侵入性的探针，用于理解复杂过渡金属氧化物中的电子和离子现象，而不会损害下面的氧化物层。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Occurrence of chemically tuned spin-texture controlled large intrinsic anomalous Hall effect in epitaxial $Mn_{3+x}Pt_{1-x}$ thin Films
本文系统研究了外延Mn_{3+x}Pt_{1-x}薄膜中化学组分调控对非共线反铁磁自旋序和反常霍尔效应的影响，发现Mn掺杂可稳定T_1三角自旋序并显著增强拓扑驱动的内禀反常霍尔效应。
2025-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall conductivity and electronic structures of Si-substituted Mn$_{2}$CoAl epitaxial films
研究了Si取代Mn $_{2}$ CoAl（Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$）的反常霍尔电导（$σ$ $_{\rm AHC}$）和电子能带结构.第一性原理计算表明，在Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$中，即使用四元Si取代Al，电子能带结构仍类似于无自旋带隙系统.这意味着Si取代能够实现费米能级移动，而不会大大改变Mn $_{2}$ CoAl中的电子结构。通过使用分子束外延（MBE）技术，可以生长Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$外延膜，导致$x$的系统控制（0 $\le$ $x$ $\le$ 0.3）。除了电导率之外，Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$膜的$σ$ $_{\rm AHC}$值类似于先前报告中所示的Mn $_{2}$ CoAl膜中的那些。我们注意到，对于$x =$ 0.225，获得了非常小的$σ$ $_{\rm AHC}$（$\sim$ 1.1 S/cm），并且$σ$ $_{\rm AHC}$的符号在$x =$ 0.25附近从正变为负。我们讨论了起源的符号反转的$σ$ $_{\rm AHC}$作为一个结果的费米能级移动MCA。考虑到Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$薄膜中结构无序的存在，我们可以得出结论：$σ…
2018-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Spin-current-related magnetoresistance in epitaxial Pt/Co bilayers in the presence of spin Hall effect and Rashba-Edelstein effect
我们分析了实验获得的自旋电流相关的磁电阻在外延Pt/Co双层膜通过使用漂移扩散模型，结合体自旋霍尔效应和界面Rashba-Edelstein效应（REE）。的磁阻分析产生，为Pt/Co接口，一个温度无关的Rashba参数的顺序为1 e-11 eV m，同意与理论计算，随着一个有效的界面REE厚度为几埃，这是在整体上与我们以前的自旋轨道扭矩分析一致。特别是，我们的研究结果表明，体和界面电荷自旋电流相互转换需要考虑的自旋电流相关的磁阻分析在高导电磁性异质结构，如外延Pt/Co双层。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Octahedral Tilt Controlled Topological Hall Effect in Epitaxial and Freestanding SrRuO3/SrIrO3 Heterostructures
本研究通过外延剥离技术制备独立SrRuO3/SrIrO3异质结，利用第一性原理计算和微磁模拟揭示氧八面体倾转控制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，从而在宽温域内稳定Néel型斯格明子并诱导拓扑霍尔效应。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mini array of quantum Hall devices based on epitaxial graphene
为了实现量子电阻标准的升级，研究了四个基于外延石墨烯薄膜的量子霍尔效应（QHE）器件的串联。当温度为1.5 K时，从相对低的磁场（在4 T和5 T之间）开始，在填充因子i = 2时，测试的器件显示量子霍尔平台RH，2。在B = 7 T和T = 1.5 K时，使用商用精密电阻电桥，通过QHE器件的电流为50微安，对通过三重串联和外部键合线连接的四个QHE器件的量化霍尔电阻进行了精密测量。结果表明，4个石墨烯基QHE器件串联的量子化霍尔电阻与期望值4*RH，2 = 2 h/e^2的偏差小于所用电阻电桥限制的测量相对标准不确定度（< 1*10^-7）。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quenching of quantum Hall effect and the role of undoped planes in multilayered epitaxial graphene
我们提出了一种机制，淬火的Shubnikov de Haas振荡和量子霍尔效应中观察到的外延石墨烯。实验数据表明，传导电子的散射时间与磁场有关，与回旋轨道周期数量级有关，\textit{i.e.}可以比零场散射时间小得多。我们的方案涉及到不带电层的非凡石墨烯$n=0$朗道能级，它在费米能级产生高密度的态。我们发现，这个$n=0$朗道水平和掺杂平面的导电状态之间的耦合导致具有正确的幅度来解释实验数据的散射机制。
2008-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hall effect of epitaxial double-perovskite Sr_2FeMoO_6 thin films
采用脉冲激光沉积法制备了具有窄摇摆曲线的Sr_2FeMoO_6高外延薄膜。研究了从4 K到室温、磁场到8 T的温度范围内电阻率张量的对角和非对角元素。观察到类电子的普通霍尔效应和类空穴的反常霍尔效应。与巨磁阻锰氧化物相比，这两个系数具有相反的符号。我们发现，在300 K时，普通的霍尔系数为-1.87 × 10 ^{-10} m^3/As，对应于每个分子式单位4个电子的标称载流子密度。在低温下，只观察到一个小的负磁阻，在较高的温度下消失。电阻率的温度系数在整个温度范围内为负。在30 K以下观察到一个Kondo样的行为，而在100 K以上的可变范围跳跃一样的运输发生。
1999-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Phase Diagram of Mn3+xSn1-x Epitaxial Thin Films: Extending the Anomalous Hall Effect to Low Temperatures via Intrinsic Alloying
研究通过磁控溅射制备Mn3+xSn1-x外延薄膜，发现本征Mn合金化可将IT-AFM相和反常霍尔效应稳定至液氦温度，并构建了其磁相图，揭示了低温磁异常及TN降低与晶格参数变化的关联。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Robust formation of skyrmions and topological Hall effect in epitaxial thin films of MnSi
研究了在Si（111）衬底上生长的B_（20）型MnSi外延薄膜的磁输运性质。洛伦兹透射电子显微镜（TEM）图像和拓扑霍尔效应（THE）都清楚地指出了在宽的温度-磁场区域内skyrmions的稳健形成。新的功能不同的散装MnSi的观察外延MnSi薄膜：一个较短的（近一半）周期的自旋螺旋和skyrmions，和相反的符号的THE。这些观察结果表明，skyrmion引起的THE的多功能超出了目前的理解。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hall Effect Mobility of Epitaxial Graphene Grown on Silicon Carbide
在真空中通过硅升华从4 H-SiC和6 H-SiC的（000 - 1）和（000-1）面生长外延石墨烯膜。在300 K和77 K下测量了薄膜的霍尔效应迁移率和面载流子密度，数据依赖于生长面。约40%的样品表现出孔作为主要载体，独立的面。一般来说，迁移率随着载流子密度的降低而增加，与载流子类型和衬底多型体无关。讨论了散射机制对薄膜电导率的影响。结果表明，对于在300 K下的近本征载流子密度，外延石墨烯迁移率在（000-1）面上为约150，000 cm 2 V-1 s-1，在（0001）面上为约5，800 cm 2 V-1 s-1。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive Demonstration of Spin-Hall Hanle Effects in Epitaxial Pt Thin Films
本文展示了外延Pt薄膜中的自旋霍尔Hanle效应（SHHE），该效应可用于测量重金属的自旋扩散长度、自旋霍尔角和自旋弛豫时间，为自旋轨道耦合材料的自旋与电荷输运提供了完整图景。
2022-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majority-Carrier Mobilities in Undoped and \textit{n}-type Doped ZnO Epitaxial Layers
采用激光分子束外延技术制备了透明导电的ZnO：Ga薄膜。它们的电子性质进行了研究的温度相关的霍尔效应技术。300-K载流子浓度和迁移率分别为约$n_s \sim 10^{16}$ cm $^{-3}$和440 cm $^{2}$ /Vs。在实验的“迁移率对浓度”曲线中，观察到不寻常的现象，即，在$n_s \sim 5\times$ 10 $^{18}$ cm $^{-3}$下的迁移率显著小于在高于$\sim 10^{20}$ cm $^{-3}$的较高密度下的迁移率。几种类型的散射中心，包括电离施主和氧陷阱被认为是占所观察到的霍尔迁移率对载流子浓度的依赖性。的散射机制解释在晶粒间的势垒和带电杂质。理论计算结果与实验数据进行了比较。
2005-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene homogeneity and quantum Hall effect in millimeter-scale devices
在5.6 x 5.6 mm^2外延石墨烯器件中观察到量子化的磁输运，该器件在高温（1900 °C）下使用SiC（0001）的Si面上的高度约束升华生长。精确的量子化霍尔电阻Rxy = h/2e^2在T = 3.1 K和9 T时保持在临界电流Ixx = 0.72 mA的最高记录水平，拉曼显微镜显示出低而均匀的应变。在第二个器件中，吸附诱导的分子掺杂降低了载流子浓度，接近狄拉克点（n ~ 1 E10（1/cm^2）），在10 mm^2的面积上测得迁移率为43700 cm^2/Vs。原子力，共聚焦光学，和拉曼显微镜被用来表征大规模的设备，并揭示了改进的SiC平台形貌和石墨烯层的结构。我们的研究结果表明，通过面石墨加工生产的外延石墨烯的结构均匀性有助于毫米级的输运均匀性，并将证明对科学和商业应用有用。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Systematic Control of Strain-Induced Perpendicular Magnetic Anisotropy in Epitaxial Europium and Terbium Iron Garnets Thin Films
利用脉冲激光沉积法在Gd_3Ga_5 O_（12）衬底上生长了（001）和（111）取向的外延铁磁绝缘体Eu_3Fe_5 O_（12）（EuIG）和Tb_3Fe_5 O_（12）（TbIG）薄膜，研究了应变诱导垂直磁各向异性（PMA）在宽厚度范围内的可调特性.通过测量沉积在石榴石膜上的Pt中的感生反常霍尔环来确定PMA场。由于正的磁致伸缩常数，压缩面内应变诱导的PMA场为32.9 kOe的4 nm厚的EuIG和66.7 kOe的5 nm厚的TbIG在300 K，并作为石榴石膜厚度的增加非常缓慢地松弛。在由Pt和EuIG或Pt和TbIG组成的双层膜中，由Pt中的平方异常霍尔磁滞回线揭示了稳健的PMA，其幅度似乎仅与铁子晶格的净磁矩有关。此外，EuIG和TbIG的磁致伸缩常数分别为2.7 × 10 ~（-5）和1.35 × 10 ~（-5），与块体晶体的磁致伸缩常数相当。我们的研究结果表明，通过利用调制应变通过外延生长定制稀土铁石榴石的磁各向异性的一般方法。
2018-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and orientation-dependent anomalous Hall effect of noncollinear antiferromagnetic Mn$_3$Ni$_{0.35}$Cu$_{0.65}$N films
本文报道了非共线反铁磁（AFM）Mn $_3$ Ni $_{0.35}$ Cu $_{0.65}$ N薄膜的生长以及（001）和（111）薄膜由于非零Berry曲率引起的取向相关反常霍尔效应（AHE）。我们发现，在500 $^\circ$ C下的后退火可以显著改善AHE信号，尽管使用适当的后退火条件是重要的。在（111）薄膜中，AHE和磁化回线在矫顽场处显示出急剧的翻转，而（001）薄膜在磁场下难以饱和。（111）膜的反常霍尔电导率比（001）膜的反常霍尔电导率大一个数量级。本研究结果不仅提供了一个更好的理解的AHE在Mn $_3X$ N系统，但也进一步的机会，研究与非共线AFM的独特现象。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Top and side gated epitaxial graphene field effect transistors
介绍了三种第一代外延石墨烯场效应晶体管（FET），并讨论了它们的优缺点。石墨烯外延生长在六方碳化硅的碳和硅表面上，并用电子束光刻法进行图案化。通道具有霍尔条几何形状以便于磁阻测量。在Si面上图案化的FET表现出超过30的关-导通沟道电阻比。C面FET具有较低的关-开电阻比，但其迁移率（高达5000 cm 2/Vs）比Si面晶体管大得多。对全石墨烯侧栅FET结构的初步研究是有希望的。
2009-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Tunable Magnetocrystalline Anisotropy in Epitaxial Y3Fe5O12 Thin Films
我们证明了在晶格失配的Y3 Al 5 O 12衬底上生长的具有优良结晶质量的外延Y3 Fe 5 O 12薄膜中，磁晶各向异性的应变调谐范围超过一千高斯。铁磁共振（FMR）测量结果显示，Y3 Fe 5 O 12的应变引起的四元畸变的面外和面内单轴各向异性的线性依赖。重要的是，我们发现由逆自旋霍尔效应和FMR线宽展宽确定的自旋混合电导G_r仍然很大：Pt/Y3 Fe 5 O 12/Y3 Al 5 O 12异质结构中的G_r = 3.33 x 10^14 Ohm^-1 m ^-2，与在晶格匹配的Gd 3Ga 5 O 12衬底上生长的Pt/Y3 Fe 5 O 12中发现的值相当。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Role of La doping for Topological Hall Effect in Epitaxial EuO Films
报道了La掺杂对分子束外延LaxEu 1-xO薄膜（~ 50 nm）拓扑霍尔效应的影响。当La掺杂量超过0.036时，出现了拓扑霍尔效应，我们认为这是由于磁skyrmion的形成。此外，La掺杂对LaxEu（1-x）O薄膜中Skyrmion的物相、密度和尺寸有重要影响.在La_（0.1）Eu_（0.9）O薄膜上观察到Skyrmion相图的极大值区。随着La掺杂的增加，skyrmion密度增加，而skyrmion尺寸减小。我们的研究结果表明，La掺杂的重要作用，在EuO薄膜中的skyrmions，这可能是重要的海森堡铁磁体中的磁性skyrmions的未来研究。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metallicity and Anomalous Hall Effect in Epitaxially-Strained, Atomically-thin RuO2 Films
本研究通过混合分子束外延制备超薄全应变RuO2异质结构，在低于9 T磁场下观测到显著反常霍尔效应，证实外延应变稳定非补偿磁性，为应变工程磁性和自旋电子学提供新平台。
2025-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal generation of spin current in epitaxial CoFe2O4 thin films
研究了高质量外延CoFe_2 O_4（CFO）薄膜的纵向自旋塞贝克效应（LSSE）。由于逆自旋霍尔效应（ISHE），CFO膜中的热激发自旋电流在相邻的Pt层中被电检测到。LSSE信号随着温度梯度的增加而线性增加，在室温下产生约100 nV/K的LSSE系数。从室温到30 K的温度依赖性的LSSE进行了研究，在低温下显着减少，揭示了热产生的磁振子的总量减少。此外，我们证明了自旋Seebeck效应是一个有效的工具来研究外延应变引起的磁各向异性，特别是在低磁矩的SiGe薄膜。
2015-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Giant anomalous Hall effect in epitaxial Mn$_{3.2}$Ge films with a cubic kagome structure
本文报道了立方L1_2结构Mn_{3+δ}Ge外延薄膜，其表现出巨大反常霍尔效应（低温霍尔电导率1587 S/cm），源于非共面自旋结构，为Kagome磁体研究提供新平台。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic and electronic transport percolation in epitaxial GeMn films
研究了Ge_（1-x）Mn_x/Ge（100）薄膜的电子输运和磁性随Mn稀释的变化。根据x，特征温度将两种性质的不同区域分开。电阻率在整个温度范围内表现出绝缘体般的行为，低于约80 K，观察到两个不同的激活能。在较高的温度值TR下，电阻率经历突然减小。霍尔系数显示出来自反常霍尔效应的强贡献，并且在TR处，记录到从正到负的符号反转。由磁光克尔效应推断的磁性表明，随着温度的升高，铁磁长程序逐渐减少，居里温度TC与TR相差不远。输运和磁性结果定性地与由于GeMn稀磁半导体中的束缚磁极化子导致的具有局部空穴的逾渗机制一致[A.卡明斯基和S. Das Sarma，Phys.Rev.B68，235210（2003）]。
2005-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Large Spin Pumping from Epitaxial Y3Fe5O12 Thin Films to Pt and W Layers
用离轴溅射法制备了Y3 Fe 5 O 12外延薄膜，该薄膜具有良好的结晶质量，在Pt/Y3 Fe 5 O 12和W/Y3 Fe 5 O 12双层膜中观察到了腔铁磁共振驱动的大自旋泵浦信号。在0.3 Oe射频磁场激发下，5 mm长的Pt/Y3 Fe 5 O 12和W/Y3 Fe 5 O 12双层膜的反自旋霍尔电压分别达到2.10 mV和-5.26 mV。Pt/Y3 Fe 5 O 12和W/Y3 Fe 5 O 12双层膜的界面自旋混合电导分别为4.56E14 Ω-1m-2和2.30E14 Ω-1m-2。
2013-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Large spin Hall conductivity in epitaxial thin films of kagome antiferromagnet Mn$_3$Sn at room temperature
Mn $_3$ Sn是一种非共线反铁磁量子材料，具有磁性外尔半金属态，在高效存储器件方面具有巨大的潜力。使用Ru种子层在蓝宝石衬底上生长了高质量的外延$c$平面Mn $_3$ Sn薄膜。利用自旋泵浦诱导的反自旋霍尔效应测量了Mn $_3$ Sn/Ni $_{80}$ Fe $_{20}$平面外延薄膜的自旋扩散长度（$λ_{\rm Mn_3Sn}$）和自旋霍尔电导率（$σ_{\rm{SH}}$）：$λ_{\rm Mn_3Sn}=0.42\pm 0.04$ nm和$σ_{\rm{SH}}=-702~\hbar/ e~Ω^{-1}$ cm $^{-1}$。虽然$λ_{\rm Mn_3Sn}$与早期研究一致，但$σ_{\rm{SH}}$的数量级更高，符号相反。过量的Mn，这改变了我们的薄膜中的费米能级，导致观察到的行为的基础上解释的行为。我们的研究结果表明，工程$σ_{\rm{SH}}$的Mn $_3$ Sn膜的技术，采用Mn组合物的功能自旋电子器件。
2022-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Epitaxial growth of diluted magnetic semiconductor Ge1-xCrxTe with high Cr composition
用分子束外延法在SrF_2衬底上生长了Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体Ge_（1-x）Cr_xTe（x=0.1）薄膜。原位反射高能电子衍射显示Ge_（1-x）Cr_xTe层在平面内具有六重对称性的条纹图案，这意味着Ge_（1-x）Cr_xTe [111]/SrF_2 [111]的外延生长。在反常霍尔效应测量中观察到一个明显的磁滞回线，这是由于宿主GeTe中强的自旋-轨道相互作用所致。居里温度随着Cr组分的增加而增加，直到200 K，但居里温度对空穴浓度没有明显的依赖性，这意味着Cr离子之间的铁磁相互作用的机制不同于Mn掺杂的稀磁半导体。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Conductivity of high-mobility epitaxial GdN
本文研究了在LaAlO3(001)上外延生长的高质量GdN薄膜，发现其铁磁转变约70 K，氮空位掺杂引入约3×10^20 cm^-3电子，迁移率比此前薄膜提高一个数量级。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous and topological Hall effects in epitaxial thin films of the noncollinear antiferromagnet Mn$_{3}$Sn
具有D 0 $_{19}$（空间群= 194，P6 $_{3}$ /mmc）六方结构的非共线反铁磁体在拓扑自旋电子学中具有潜在的应用前景，因而受到广泛关注。在这里，我们报告这样的材料，Mn $_{3}$ Sn的连续外延薄膜的沉积，并使用X-射线衍射和透射电子显微镜的组合表征其晶体结构。获得了具有（0001）c轴取向和（40 $\bar{4}$ 3）织构的Mn $_{3}$ Sn薄膜。在后一种情况下，薄膜表现出一个小的未补偿的Mn矩在基面，通过磁力和X-射线磁性圆二色性实验量化。这不能解释在这些薄膜中同时观察到的大的反常霍尔效应，即使在室温下，幅度$σ_{\mathrm{xy}}$（$μ_{0}H$ = 0 T）= 21 $\mathrmΩ^{-1}\mathrm{cm}^{-1}$和矫顽场$μ_{0}H_{\mathrm{C}}$ = 1.3 T。我们把这种反常霍尔效应的起源归因于Mn $_{3}$ Sn的反三角形自旋结构所产生的动量空间Berry曲率。当冷却通过过渡到玻璃铁磁状态在50 K左右，霍尔电阻率的峰值接近矫顽场表示的拓扑霍尔效应贡献的发病，由于出现的标量自旋手性产生一个真实的空间贝里相。我们证明，这种拓扑霍尔效应的极性，因此，手征性质的非共面磁结构驱动它，可以使用不同的场冷却条件进行控制。
2019-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Isotropic and anisotropic spin-dependent transport in epitaxial Fe$_3$Si
本研究通过分析外延Fe₃Si薄膜中AMR、PHE、AHE和SHE的特性，揭示了AMR和PHE的电流取向各向异性与AHE、SHE的各向同性差异，阐明了其与局域能带特性及贝里曲率积分的关联。
2025-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spontaneous Hall Effect enhanced by local Ir moments in epitaxial Pr$_2$Ir$_2$O$_7$ thin films
稀土烧绿石铱酸盐（RE 2 Ir 2 O 7）由两个相互贯穿的阳离子亚晶格组成，RE具有高阻挫的磁矩，而铱具有扩展的导电轨道，并通过自旋-轨道相互作用显著混合。这两种亚晶格的共存和耦合为发现和操纵量子现象，如拓扑霍尔效应，无质量导带和量子临界性创造了一个景观。薄膜允许通过诸如应变之类的降低电阻的效应来扩展对材料系统的控制。在1.5K以下，体相Pr_2Ir_2O_7表现出自发的滞后霍尔效应，而在（111）YSZ衬底上通过固相外延生长的外延薄膜中，在15 K以下，我们观察到了这种效应。类似的散装，在薄膜中观察到的长程磁秩序的缺乏点的拓扑起源。我们使用基于同步加速器的元素特定的X射线衍射（XRD）和X射线磁圆二色性（XMCD）比较粉末和薄膜的属性的自发霍尔效应在膜中的本地化的Ir时刻。我们链接的薄膜Ir本地矩晶格畸变中不存在的散装粉末。我们的结论是高温自发霍尔效应是由拓扑效应起源于Ir或Pr的子晶格，与相互作用强度增强的Ir本地矩。这种具有弱净矩的自发霍尔效应突出了作为发现金属受抑磁性材料中拓扑现象的手段的极小晶格畸变的效果。
2019-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
