Spin Seebeck effect through antiferromagnetic NiO
本文报道了Pt/YIG双层膜和Pt/NiO/YIG三层膜的温度依赖性自旋Seebeck测量结果，其中YIG（Yttrium iron garnet，Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）是一种绝缘亚铁磁体，NiO是一种反铁磁体. NiO层的厚度从0到10 nm变化。在Pt/YIG双层膜中，施加到YIG的温度梯度刺激动态自旋注入到Pt中，这在Pt中产生反自旋霍尔电压。NiO层的存在使自旋注入呈指数衰减，在180 K下衰减长度为$2 \pm 0.6$ nm。衰减长度随温度的升高而增加，在360 K时衰减长度达到最大值$5.5 \pm 0.8$ nm.没有NiO的自旋Seebeck信号的振幅的温度依赖性在20 K处显示出$6.5 \pm 0.5$ $μ$ V/K的宽的最大值。在NiO的存在下，最大值急剧转移到更高的温度，可能与衰减长度的增加。这意味着NiO是最透明的顺磁-反铁磁转变附近的磁振子传播。当1-2 nm NiO层夹在Pt和YIG之间时，我们没有看到在其他论文中报道的驱动到Pt中的自旋电流的增强。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin torque control of antiferromagnetic moments in NiO
长期以来，一直没有有效的方法来控制反铁磁体。由于高分子场和小的磁化率，需要相当强的磁场来操纵磁矩。由于净磁矩实际上为零，因此也难以检测磁矩的取向。由于这些原因，反铁磁体的研究进展不如铁磁体，这是现代自旋电子器件的主要材料。在这里，我们表明，在NiO，一个典型的天然反铁磁体的磁矩，确实可以控制的自旋扭矩与一个相对较小的电流密度（~5 × 10^7 A/cm ^2）和他们的取向是由自旋霍尔磁阻产生的横向电阻检测。所展示的控制和探测反铁磁的技术将极大地促进新近兴起的“反铁磁自旋电子学”的方法学发展。此外，我们的研究结果基本上导致自旋力矩反铁磁存储器。
2017-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Effective strain manipulation of the antiferromagnetic state of polycrystalline NiO
作为用于诸如磁存储器的应用的候选材料，多晶反铁磁体提供与它们的单晶对应物相同的对外部磁场、THz自旋动力学的鲁棒性，并且没有杂散场，但是没有外延生长和晶格匹配衬底的限制。在这里，我们首先报告的平均Neel矢量取向检测多晶NiO通过自旋霍尔磁阻（SMR）。其次，通过施加应变通过压电基板，我们减少了临界磁场达到饱和的SMR信号，表明各向异性的变化。我们的研究结果是一致的多晶NiO表现出积极的符号的面内磁致伸缩。这种方法的各向异性调整提供了一个能源效率，在芯片上的替代操纵多晶反铁磁体的磁性状态。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Identifiying the domain wall spin structure in current-induced switching of antiferromagnetic NiO/Pt
本研究通过电流脉冲在反铁磁NiO/Pt双层膜中产生圆形T-畴结构，发现畴壁自旋指向两畴平均方向，利用MgO衬底应变分布建模并测得畴壁半高宽为98±10 nm。
2022-09-05 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
Interfacial spin glass mediated unusual spontaneous exchange bias effect in epitaxial self-assembled La0.7Sr0.3MnO3:NiO nanocomposite thin films
采用脉冲激光沉积法在（001）SrTiO 3单晶衬底上外延生长了La 0. 7Sr 0. 3 MnO 3（LSMO）：NiO自组装纳米复合薄膜，观察到了零场冷却的自发交换偏压（SEB）。SEB是由复合膜的磁滞回线中的新的不对称性以及场冷却的常规交换偏置（CEB）效应显示的。训练效应表明，交换偏向松弛是无序介导的。直流磁化结果表明，这种纳米复合薄膜表现出类似自旋玻璃的行为，这是由于在铁磁LSMO和反铁磁NiO的各种界面上相互竞争的铁磁和反铁磁作用引起的.也证实了X-射线磁圆二色性（XMCD）测量，我们得出结论，SEB主要是起源于不稳定的界面反铁磁自旋由于NiO与铁磁LSMO在无序界面的铁磁耦合。这些自组装薄膜的研究结果为认识和理解SEB的微观起源和器件应用提供了有用的输入。
2018-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Optical control of magnetization of micron-size domains in antiferromagnetic NiO single crystals
我们提出拉曼诱导共线差频产生（DFG）作为一种方法来操纵动态磁化。当基本光束沿三重旋转轴传播时，这种相干的二阶光学过程通过Umklapp过程的旋转模拟被角动量守恒所允许。作为示范，我们在实验上获得了具有微多畴结构的反铁磁NiO单晶沿[111]轴的共线磁性差频偏极化特性，与理论预测非常吻合。
2010-11-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electrical Detection of Spin Backflow from an Antiferromagnetic Insulator/Y3Fe5O12 Interface
在Pt/NiO/Y_3Fe_5O_（12）（YIG）异质结中观察到自旋霍尔磁电阻（SMR），其特性与Pt/YIG中的有很大不同。我们发现Pt/NiO/YIG中的SMR与自旋电导密切相关，由于反铁磁振子和自旋涨落，两者都具有很强的温度依赖性。该现象表明，Pt中由自旋霍尔效应产生的自旋电流穿过绝缘NiO并从NiO/YIG界面反射。反转SMR已被观察到低于一个温度，这增加了NiO的厚度，这表明自旋翻转反射反铁磁NiO交换耦合的YIG。
2016-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Confined magnon dispersion in ferromagnetic and antiferromagnetic thin films in a second quantization approach: the case of Fe and NiO
本研究提出一种基于二次量子化的受限磁振子散射计算方法，以Fe和NiO薄膜为对象，揭示了薄膜厚度、晶向及各向异性对磁振子模式（含表面软模）的调控规律。
2023-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Imprinting of Antiferromagnetic Vortex States in NiO-Fe Nanostructures
本研究结合实验与理论，在NiO(111)-Fe(110)双层纳米结构中实现铁磁涡旋向反铁磁体的 imprinting，通过微磁模拟构建相图并揭示界面交换耦合与磁各向异性的作用机制。
2024-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-templated antiferromagnetic domains in epitaxial NiO
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
利用扫描电子显微镜电子通道衬度成像，发现外延NiO/MgO(001)中界面位错网络在纳米尺度上钉扎反铁磁孪晶畴壁，并通过热循环和厚度系列实验揭示了位错网络对反铁磁畴结构的模板化机制。
2026-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast antiferromagnetic switching in NiO induced by spin transfer torques
NiO是一种典型的反铁磁体，其特征共振频率在太赫兹范围内。从原子自旋动力学模拟，考虑到NiO的晶体结构，特别是磁各向异性尊重其对称性，我们描述了反铁磁开关在太赫兹频率的自旋转移力矩机制。亚皮秒的S-状态之间的六个允许的稳定的自旋方向切换被发现合理实现的自旋电流，像激光诱导的超快退磁产生的。描述了一种用于六状态存储器的皮秒写入的简单过程，从而打开了将电子设备的当前逻辑加速几个数量级的可能性。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Antiferromagnetism in NiO Observed by Transmission Electron Diffraction
自1949年以来，中子衍射一直被用来研究反铁磁性。在这里，我们表明，反铁磁反射也可以看到从NiO的透射电子衍射图案。这里拍摄的衍射图案来自小至10.5 nm的区域，这样的图案可以用于形成具有纳米分辨率的反铁磁结构的图像。
2012-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Assessing model-dielectric-dependent hybrid functionals on the antiferromagnetic transition-metal monoxides MnO, FeO, CoO, and NiO
最近，两种非经验混合泛函，基于库仑衰减方法的介电依赖范围分离混合泛函（DD-RSH-CAM）和双屏蔽混合泛函（DSH）已经由[Chen等人，Phys. Rev. Mater. 2，073803（2018）]和[Cui等人，J. Phys. Chem. Lett. 9，2338（2018）]。这两种混合泛函都是基于一个共同的模型介电函数的方法，但不同的方式如何非经验获得的范围分离参数。通过保留完整的短程Fock交换和等于介电常数倒数的长程Fock交换的一小部分，DD-RSH-CAM和DSH在预测各种半导体和绝缘体的带隙方面表现得非常好。在这里，我们评估这两个混合泛函如何执行具有挑战性的反铁磁过渡金属一氧化物MnO，FeO，CoO和NiO，通过比较它们与其他传统的混合泛函和$GW$方法。我们发现，单发DD 0-RSH-CAM和DSH 0提高了带隙对实验相比，传统的混合泛函。磁矩略有增加，但预测的介电常数降低。与实验光谱相比，DD 0-RSH-CAM和DSH 0预测的价带态密度（DOS）与HSE 03一样令人满意，然而，与HSE 03相比，导带DOS向更高的能量移动约2 eV。自洽的DD-RSH-CAM和DSH恶化的结果与显着高估的带隙。
2019-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Anti-damping spin transfer torque through epitaxial Nickel oxide
制备了高质量的MgO（001）[100]/Pt（001）[100]/NiO（001）[100]/FeNi/SiO2外延薄膜，研究了NiO反铁磁绝缘层中的自旋输运。通过自旋霍尔效应从Pt注入自旋电流下的FeNi的铁磁共振测量揭示了铁磁共振线宽的变化取决于自旋电流注入的量。结果可以解释为存在通过NiO的角动量转移。我们在外延NiO中观察到的高效角动量转移可以归因于注入自旋电流的反铁磁磁矩和自旋量子化轴的明确取向。
2015-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Hysteretic effects and magnetotransport of electrically switched CuMnAs
反铁磁自旋电子学允许我们探索在磁化消失的磁性晶体中存储和处理信息。在这篇手稿中，我们调查的磁电阻效应在反铁磁CuMnAs切换到高阻态时，使用电脉冲。通过采用高达14 T的磁场扫描和高达$\sim$ 60 T的磁场脉冲，我们揭示了滞后现象和磁阻的变化，以及在CuMnAs的开关信号的弹性高磁场。切换状态的这些属性进行了讨论的背景下，最近的研究在CuMnAs的反铁磁织构。
2021-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The effect of inserted NiO layer on spin-Hall magnetoresistance in Pt/NiO/YIG heterostructures
利用自旋霍尔磁电阻（SMR）研究了Pt/NiO/Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（Pt/NiO/YIG）异质结中反铁磁绝缘层（AFMI）的自旋电流输运.通过插入AFMI NiO层，SMR通过将温度降低到NiO的反铁磁有序状态而显著降低，这意味着AFM有序阻止而不是促进自旋电流输运。另一方面，YIG对Pt磁矩的磁邻近效应（MPE）与Pt中的自旋霍尔效应（SHE）纠缠在一起，可以有效地屏蔽这种效应，通过NiO的插入可以得到纯SMR。与其他反铁磁金属（AFM）或非铁磁金属（NM）相比，NiO的插入具有有效阻挡MPE和将自旋电流从Pt传输到YIG的双重作用。
2016-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Detecting a large magneto-optical shift in Py/NiO bilayers
Universidade Federal Rural de Pernambuco（巴西联邦农村大学）；Universidade Federal de Pernambuco（巴西联邦大学）
本研究通过磁光测量发现Py/NiO双层结构在磁场下产生高达400纳米的光谱位移，证实了反铁磁NiO层内禀磁振子与光的强耦合，为光学调控反铁磁自旋动力学提供了新平台。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Antiferromagnonic Spin Transport from Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$ into NiO
我们观察到高效的动态自旋注入Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）到NiO，反铁磁（AF）绝缘体，通过强耦合，和强大的自旋传播NiO高达100 nm的厚度介导的AF自旋相关性。引人注目的是，在YIG和Pt之间插入薄NiO层显著增强了驱动到Pt中的自旋电流，这表明在YIG/NiO和NiO/Pt界面处都具有非常高的自旋转移效率。这提供了一个强大的平台，研究AF自旋泵和AF动力学，以及探索自旋操纵定制的结构，包括金属和绝缘铁磁体，反铁磁体和磁性材料。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Hallmarks of terahertz magnon currents in an antiferromagnetic insulator
本文利用飞秒激光在Py|NiO|Pt结构中激发超快自旋电流，发现NiO中自旋电流速度可达40 nm/ps，并通过非相干磁振子弹道输运解释延迟与展宽现象，为表征磁性绝缘体中太赫兹磁振子输运提供了通用方法。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic characteristics of epitaxial NiO films studied by Raman spectroscopy
利用Raman光谱研究了等离子体辅助分子束外延技术在MgO（100）衬底上生长的异质外延NiO薄膜的磁特性。对于Néel温度的测定，我们证明了一个可靠的方法，通过分析的温度依赖性的拉曼峰起源于二阶散射的磁振子。反铁磁耦合强度被发现是强烈的生长条件的影响。低温磁振子频率和Néel温度依赖于双轴晶格应变和由点缺陷控制的结构无序度。
2020-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Imaging Antiferromagnetic Domains in Nickel-oxide Thin Films by Magneto-optical Voigt Effect
Fudan University（复旦大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）；Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院大连化学物理研究所）；Shanghai Synchrotron Radiation Facility, Zhangjiang Laboratory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海同步辐射光源张江实验室）；Oakland University（奥克兰大学）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures（先进微结构协同创新中心）
通过磁光Voigt效应成像技术，在室温下实现对镍氧化物薄膜中反铁磁域的直接观测，并验证了其反铁磁序来源。
2019-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-induced frustration in Fe/NiO multilayers
利用自旋极化低能电子显微镜研究了外延层系统的磁化强度，发现Fe/NiO/Fe（100）结构顶层Fe层中的磁畴面积与周长的关系服从幂律分布，具有很小的磁畴截止半径（约40 nm）和畴壁厚度。这种不寻常的磁性微观结构可以理解为是Fe/NiO界面处反铁磁和铁磁交换相互作用之间的竞争造成的，而不是由涉及控制传统磁畴结构长度尺度的各向异性和偶极力的机制造成的。我们的测量结果的统计分析验证了微磁模型，占这种界面交换耦合。
2008-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Simulations of magnetic Bragg scattering in transmission electron microscopy
本研究模拟了透射电子显微镜中 NiO 和 LaMnAsO 的磁性 Bragg 散射，重现了实验数据并分析了厚度、电压及晶格振动的影响，发现 NiO 的磁散射信号强于室温热漫散射，而 LaMnAsO 需降温检测。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in multilayer systems with fully epitaxial NiO thin films
研究了完全外延的γ-Fe $_2$ O $_3$ /NiO（001）/Pt和Fe $_3$ O $_4$ /NiO（001）/Pt三层薄膜中热自旋电流的产生和输运.垂直于样品平面的热梯度通过自旋塞贝克效应在亚铁磁磁赤铁矿（γ-Fe $_2$ O $_3$）和磁铁矿（Fe $_3$ O $_4$）薄膜中产生磁振子自旋电流。自旋电流传播穿过外延的反铁磁绝缘NiO层，然后通过反向自旋霍尔效应在Pt层中被检测到。的自旋信号的传输研究作为NiO的厚度，温度和亚铁磁材料的自旋电流产生的函数。在磁赤铁矿上生长的外延NiO中，自旋塞贝克信号作为NiO厚度的函数呈指数衰减，热生磁振子的自旋扩散长度为λ $_{MSDL}$ = $1.6 \pm 0.2$ nm，在很大程度上与温度无关。我们没有看到增强的自旋电流信号，如先前报道的某些温度和厚度的NiO。在磁铁矿上外延生长的NiO中，温度平均自旋扩散长度为λ $_{MSDL}$ = $3.8 \pm 0.3$ nm，并且当NiO厚度为0.8 nm时，我们观察到自旋信号的增强，这表明即使对于完全外延生长，生长条件也会显著影响NiO的自旋输运性质。与相干自旋输运的理论预测相反，我们没有看到外延和多晶NiO层之间有很大不同的自旋扩散长度。
2018-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Searching atomic spin contrast on nickel oxide (001) by force microscopy
利用调频原子力显微镜（FM-AFM）在超高真空条件下研究了室温反铁磁体NiO的（001）表面。离子间的反铁磁耦合导致（001）面上的自旋超结构。力显微镜的探针和NiO（001）表面之间的交换相互作用应该允许在真实空间中成像自旋超结构。表面成像与三个不同的探测提示：C30 W提示，铁磁Co提示和反铁磁NiO提示-和原子分辨率实现与他们所有三个在不同的距离制度，并在几个通道。在利用NiO尖端和振荡振幅的实验中获得了自旋对比的证据，其中期望最佳的信噪比。自旋对比度比预期的弱，并且仅在傅立叶空间图像中可见。
2006-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Perpendicular magnetic anisotropy of an ultrathin Fe layer grown on NiO(001)
本研究探究Fe/NiO(001)界面的磁各向异性，发现富氧NiO层上的超薄Fe层可出现垂直磁化，界面磁各向异性能温度依赖性弱，矫顽力受温度和NiO厚度影响显著，揭示了铁磁-反铁磁界面的交换相互作用不可忽略。
2023-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Surface phonons of NiO(001) ultrathin films grown pseudomorphically on Ag(001)
用高分辨电子能量损失谱（HREELS）研究了在Ag（001）表面生长的4层NiO（001）薄膜的振动特性。对于有序的赝晶生长的薄膜，已经确定了九个声子模式，并揭示了它们的色散沿伽马-X高对称方向。与25 ML厚的NiO（001）膜的声子数据的比较表明，NiO（001）声子性质在4 ML时已经充分发展。显着的差异被发现为表面本地化的声子S6，它具有增加的分散体的薄膜。偶极活性Fuchs-Kliewer声子极化激元表现出比单晶表面发现的模式更窄的线形，这可能暗示了双晶膜中的反铁磁耦合减少。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced Shape Anisotropy in Antiferromagnetic Structures
我们演示了如何形状诱导应变可以用来控制反铁磁有序NiO/Pt薄膜。对于矩形元素图案沿容易和硬磁晶各向异性轴的薄膜，我们观察到不同的域结构，我们确定磁弹性相互作用是不同的域配置。我们重现实验观察建模的磁弹性相互作用，考虑自发应变引起的域配置，以及弹性应变由于基板和图案的形状。这使我们能够演示和解释如何矩形元素的纵横比的变化可以用来控制反铁磁基态域配置。形状相关的应变不仅需要在反铁磁器件的设计中考虑，而且可以潜在地用于定制它们的特性，提供额外的处理来控制反铁磁体。
2022-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Role of NiO in the nonlocal spin transport through thin NiO films on Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$
在自旋输运实验中，自旋电流通过反铁磁（AFM）材料传播，反铁磁被视为一个主要的被动自旋导体不产生或增加任何自旋电流的系统。AFM NiO的自旋电流transmittance受磁场涨落的影响，在Néel温度处达到峰值，并通过降低温度而降低。为了研究原子力显微镜在局域和非局域自旋输运实验中的作用，我们发送自旋电流通过NiO的不同厚度放置在Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$。自旋电流通过电或热梯度注入，并在很宽的温度和磁场强度范围内进行测量。透射作用反映在局部电注入信号的符号变化和通过降低温度而降低的所有其它信号的信号强度中。然而，热产生的信号显示出低于100 $\,$ K的额外的上升，其不受NiO厚度增加的影响。热导率的变化可能会影响这些信号。的温度和磁场的依赖性是类似的散装NiO，表明NiO本身有助于热诱导的自旋电流。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-polarity dependent manipulation of antiferromagnetic domains
反铁磁体作为自旋电子器件中的有源元件具有许多有利的性质，包括超快动力学、零杂散场和对外部磁场不敏感。TetraxylCuMnAs是一个实验台系统，其中反铁磁序参量可以在环境条件下使用电流可逆地切换。在先前的实验中，正交的面内电流脉冲被用来诱导反铁磁畴的90度旋转，并演示了多端子几何结构中的全电存储器位的操作。在这里，我们证明了反铁磁畴壁可以被操纵，实现稳定和可重复的域的变化，只使用两个电接触。这是通过使用电流的极性来切换作用在反铁磁子晶格上的电流感应有效场的符号来实现的。所得的可逆域和域壁的重新配置使用X-射线磁性线性二色性显微镜成像，也可以检测到电。通过畴壁运动的切换可以在比相干畴切换所需的电流密度低得多的电流密度下发生。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Topotactical Hydrogen Induced Single-Band $d$-wave Superconductivity in La$_2$NiO$_4$
该研究提出通过电场控制质子化向La$_2$NiO$_4$拓扑化学嵌氢，使其形成类铜氧化物的单带二维Mott绝缘态，并理论预测15%空穴掺杂下可产生高于20 K的$d$波超导。
2025-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Hematite Thin Films Grown on Z-Cut and Y-Cut Lithium Niobate Piezoelectric Substrates by Pulsed Laser Deposition
University of Augsburg（奥格斯堡大学）
研究通过脉冲激光沉积法在Y切和Z切铌酸锂基底上生长氧化铁薄膜，发现其具有温度依赖的自旋重导向相变，为开发高质量压电/替代磁性混合材料奠定基础。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Systematic study of nonmagnetic resistance changes due to electrical pulsing in single metal layers and metal/antiferromagnet bilayers
强电流脉冲通常需要操作微电子和自旋电子器件。值得注意的是，强电流脉冲已被证明会引起归因于反铁磁体/重金属双层和非中心对称反铁磁体中的畴重取向的磁阻变化。在这种情况下，铁磁电阻率的变化可能会主导反铁磁开关的签名。我们报告了系统的测量电流引起的横向和纵向电阻的Pt和Pt/NiO层沉积在绝缘衬底上，即Si/SiO $_2$，Si/Si $_3$ N $_4$，和Al $_2$ O $_3$。我们确定的范围内的脉冲幅度和长度，可以使用而不影响电阻，并表明，它与设备的尺寸和基板的热扩散率增加。没有观察到显着的差异，在Pt和NiO/Pt设备的电阻响应，从而排除了证据的反铁磁域在NiO的开关。横向电阻的变化与Pt中的热激活过程相关联，该过程遵循具有几分钟至几小时的特征时间尺度的双指数定律衰减。我们使用一个惠斯通电桥模型来区分正负电阻变化，突出竞争退火和电迁移效应。根据设备的训练，横向电阻可以在电流脉冲之间增加或减少。此外，我们阐明了起源的非单调的电阻基线，我们归因于训练效果结合电流的不对称分布。这些结果提供了深入了解的起源电流引起的电阻变化的金属层和指导，以尽量减少反铁磁体的开关实验中的伪影。
2020-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic sensitivity distribution of Hall devices in antiferromagnetic switching experiments
我们分析了用于测量磁阻效应的器件结构中的横向霍尔型电压上的局部磁自旋织构的复杂影响。我们发现一个高度本地化和不对称的磁灵敏度在八端的几何形状，经常用于电流感应开关实验，例如探测反铁磁材料。以反铁磁NiO/Pt的电流感应开关为例，基于直接成像观察到的畴开关模式，我们估计了与开关事件相关的自旋霍尔磁阻信号的变化。该估计与减去非磁性贡献之后的实际电数据相关。这里，具有根本不同的切换模式的三个测量几何结构之间的相关性的一致性强烈地指示了所测量和分析的电信号的磁源。
2022-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of current-induced antiferromagnetic switching revealing a pure thermomagnetoelastic switching mechanism
我们解开绝缘反铁磁体/重金属系统的电流感应磁开关的起源。我们利用并行传输和磁光测量图像的反铁磁畴在专门设计的NiO/Pt双层器件的开关。不同的电脉冲和器件几何形状揭示了相对于电流方向的切换的不同的最终状态。我们可以解释这些通过模拟的温度引起的应变，我们确定的热磁弹性开关机制结合热激发的起源，其中的最终状态定义的应变分布和热量是需要切换的反铁磁畴。我们表明，这样一个潜在的非常通用的非接触机制可以解释以前报道的相互矛盾的观察切换的最终状态，这是由于自旋轨道扭矩机制。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural and optical characterization of NiO polycrystalline thin films fabricated by spray-pyrolysis
本研究采用无需高真空的喷雾热解法制备多晶NiO薄膜，通过多种表征证实其结构、声子磁振子特性及电子动力学与传统方法制备的NiO一致，证明该法可低成本大规模制备强关联材料。
2024-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Spin Hall magnetoresistance in antiferromagnet/heavy-metal heterostructures
研究了重金属Pt和反铁磁绝缘体NiO双层异质结构薄膜中的自旋霍尔磁电阻效应。当旋转外部磁场在NiO的易平面，我们记录的纵向和横向电阻率的Pt层，并观察到一个振幅调制与自旋霍尔磁电阻。与共线亚铁磁体上的Pt相比，调制相移90°，并且其幅度随着磁场的大小而强烈增加。我们在一个综合模型中解释了所观察到的自旋霍尔磁电阻的磁场依赖性，并考虑了磁场引起的反铁磁体中畴结构的修改。通过这个通用模型，我们能够进一步估计反铁磁体中磁弹性耦合的强度。我们的详细研究表明，自旋霍尔磁电阻是一个通用的工具，调查的磁性自旋结构以及磁弹性效应，即使在反铁磁多畴材料。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Thermally Injected Spin Current through an Antiferromagnetic Insulator
我们报告大增强热注入自旋电流在正常金属（NM）/反铁磁体（AF）/钇铁石榴石（YIG），其中一个薄的AF绝缘层的NiO或CoO可以提高自旋电流从YIG到NM高达10倍。NM/AF/YIG中的自旋电流增强在薄AF层的Néel温度附近具有显著的最大值，已经发现对于NM = 3d，4d和5d金属，NM/YIG界面处的自旋混合电导与之成线性比例。自旋流增强和自旋混合电导的计算与实验结果定性一致。
2016-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Conduction of spin currents through insulating oxides
自旋电子学是电子学的一个领域，其基础是使用电子自旋而不是其电荷。最近在纯自旋电流（即与常规电荷电流不相关的角动量转移）的操纵方面的进展为构建具有低能耗的基于自旋的器件开辟了新的机会。它还允许在自旋电子器件中集成铁磁绝缘体，作为自旋源或自旋导体，使用它们的磁激发来传播自旋信号。反铁磁绝缘体属于另一类材料，即使具有更高的群速度，也可以维持磁激发。因此，它们具有作为角动量导体的潜力，有可能制造更快的自旋器件。在另一端，自旋电子电路中也需要角动量绝缘体。本信强调了一些基本功能相关的自旋电流传导，基于测量的角动量传输在反铁磁NiO和非磁性轻元素绝缘体SiO $_2$。
2013-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Switching of Tristate Antiferromagnetic Néel Order in $α$-Fe$_{2}$O$_{3}$ Epitaxial Films
操纵反铁磁（AF）矩的能力是反铁磁自旋电子学新兴领域的关键要求。双态AF矩的电开关已在金属AF、CuMnAs和Mn $_2$ Au中得到证实。近年来，在Pt/NiO双层膜中发现了电流诱导的锯齿形霍尔电阻，但其机理还存在争议。在这里，我们报告的第一个令人信服的，非衰减，三态Néel顺序在Pt/ $α$ -Fe $_2$ O $_3$双层膜的阶梯状电开关的演示。我们的实验数据和蒙特卡罗模拟揭示了$α$ -Fe $_2$ O $_3$ Néel序在三个稳定态之间转换行为的清晰机制。我们还表明，所观察到的“锯齿”霍尔电阻是由于一个伪影的铂，而不是AF开关，而AF开关的签名是阶梯状的霍尔信号。这种对AF绝缘体（AFI）薄膜中磁矩的电气控制的演示将通过利用大家族的AFI来极大地扩展AF自旋电子学的范围。
2022-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast reorientation of the Néel vector in antiferromagnetic Dirac semimetals
反铁磁体表现出独特的特性，如超快动力学和对微扰场的鲁棒性，从而吸引了基础物理和技术应用的相当大的兴趣。最近的研究表明，在具有宇称时间对称性的反铁磁体中，电流诱导的交错自旋轨道矩可以改变Néel矢量，而且非对称性可以控制Dirac费米子。然而，磁性和电子结构的实时动力学仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们提出了一个理论的超快动力学在反铁磁狄拉克半金属和Néel矢量旋转皮秒时间尺度的太赫兹脉冲引起的Néel自旋轨道扭矩和其他扭矩来自磁各向异性。这种重定向伴随着狄拉克费米子质量的调制，并且可以通过磁光效应实时观察到。我们的研究结果为新兴的超快反铁磁自旋电子学与材料的拓扑结构相结合提供了理论基础。
2021-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of filling, strain, and electric field on the Néel vector in antiferromagnetic CrSb
CrSb是一种层状反铁磁材料，具有垂直磁各向异性、高Néel温度和大的自旋轨道耦合（SOC），这使得它在AFM自旋电子学应用中具有重要意义。为了阐明Néel矢量控制的各种机制，应变，带填充，和电场的块状和薄膜CrSb的磁各向异性能（MAE）的影响进行了测定和分析，使用密度泛函理论。大块晶体的MAE很大（每单位电池1.2 meV）。由于显着的离子性质的Cr-Sb键，有限的板坯受到强烈影响的终端。将块体晶体截断成一个表面以Cr终止而另一个表面以Sb终止的薄膜破坏了反转对称性，在整个薄膜上产生了大的电荷偶极子和平均电场，并破坏了自旋简并性，使得薄膜变成亚铁磁体。降低MAE，使得其符号可以与现实的应变切换，并且大的SOC引起固有的电压控制的磁各向异性（VCMA）。终止于两个面上的板与Cr保持补偿AFM，但与发生非局部镜像对称的Cr对之间的补偿。力矩的面内对准是优选的，MAE的幅度保持较大，与块体的MAE的幅度类似，并且其对填充相对不敏感。
2020-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Sliding Ferroelectricity Induced and Switched Altermagnetism in GaSe-VPSe3-GaSe Sandwiched Heterostructure with Strong Magnetoelectric Effect
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Shaanxi Yanyi Titanium Industry Company Limited（陕西言一钛业有限公司）；Nanjing University（南京大学）
通过滑动铁电性操控GaSe-VPSe3-GaSe异质结实现强磁电耦合的交替磁体，揭示了磁相变的微观机制，为多铁电存储器设计提供新途径。
2026-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved electron dynamics in antiferromagnetic CoO(001) thin films
该研究采用时间和角度分辨 2PPE 光谱测量 Ag(001) 上 2 与 4 ML CoO(001) 薄膜，揭示镜像势态及 Co 3d t2g 导带底电子的飞秒级寿命，并指出强关联或金属衬底弛豫机制。
2025-05-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Current-density-modulated Antiferromagnetic Domain Switching Revealed by Optical Imaging in Pt/CoO(001) Bilayer
本研究通过磁光双折射成像直接观察了Pt/CoO(001)双层中电流驱动的反铁磁畴切换，发现临界电流密度与CoO厚度无关且切换极性为n⊥j，证明热磁弹性效应占主导，并在更高电流密度下发现n//j的新切换模式，为反铁磁畴操控提供了新途径。
2024-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interplay between electron correlations, magnetic state, and structural confinement in LaNiO3 ultrathin films
本研究通过DFT+U方法理论探究LaNiO3超薄膜中电子关联、结构限域等对电子态与磁态的影响，发现界面Ni离子电荷歧化、表面轨道极化等现象，提出氧缺陷是其金属-绝缘体相变的关键因素。
2023-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topochemical Fluorination of La$_2$NiO$_{4+δ}$ Single Crystals
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Turkish Energy, Nuclear and Mineral Research Agency, Nuclear Energy Research Institute（土耳其能源、核能和矿物研究局，核能研究所）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）
本研究通过聚合物和无机氟化剂对La$_2$NiO$_{4+δ}$单晶进行拓化学氟化，揭示了氟化机制及结构磁性变化，发现氟化诱导超结构并拓展了镍酸盐阴离子插入反应的理解。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ferroelectric control of Néel vector in L10 type of antiferromagnetic films
如何有效地利用电学方法操纵反铁磁粒子的Néel矢量是当前反铁磁自旋电子学研究的热点之一。本工作采用第一性原理计算研究了AFM L10-MnPt/BaTiO 3双层结构中铁电磁性的控制。研究了铁电极化反转对不同界面结构的L10-MnPt薄膜磁晶各向异性的影响。我们的研究结果预测了一个大的垂直MCA在L10-MnPt膜与Pt-O界面，而面内MCA与Mn-O界面时，他们与铁电BaTiO 3的接口。此外，两个接口的MCA的大小可以有效地调制由BaTiO 3的极化反转。基于二阶微扰理论分析了MCA的铁电控制，认为MCA的铁电控制主要是铁电极化驱动Pt-5d轨道占据在费米能级附近的重新分布。特别是对于Mn-O界面，通过反转铁电极化，在一定的膜厚下，Néel矢量可以在面内[100]和[110]方向之间切换，甚至从面内到面外。我们的研究结果为L10反铁磁体中Néel矢量的铁电控制提供了一个非易失性的概念，这将促进反铁磁体磁电效应的实验研究，并促进其在低功耗自旋电子存储器件中的应用.
2021-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic THz-frequency Josephson-like Oscillator Driven by Spin Current
紧凑和可调谐的室温相干太赫兹频率信号源的发展将为许多新的应用开辟一条道路。现有的基于超导体约瑟夫森结（JJ）、自由电子激光和量子级联的太赫兹频率产生方法需要低温或/和复杂的设置，从而阻碍了这些装置的小型化和广泛使用。我们从理论上证明，双层的重金属（Pt）和双轴反铁磁（AFM）电介质（NiO）可以是一个源的相干太赫兹信号。流动的直流电流驱动的Pt层和沿硬AFM各向异性轴极化的自旋电流激发在AFM中的磁化亚晶格的时间进动的不均匀，由于弱的易平面AFM各向异性的存在。随着Pt层中的驱动电流从$10^8\text{A}/\text{cm}^2$到$10^9\text{A}/\text{cm}^2$，AFM振荡的频率在0.1-2.0 THz的范围内变化。来自AFM的振幅超过1 V/cm的太赫兹频率信号由Pt中的逆自旋霍尔效应拾取。室温AFM太赫兹频率振荡器的操作类似于低温JJ振荡器的操作，其中易平面磁各向异性的能量起约瑟夫森能量的作用。
2016-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Mechanism of electrical switching of ultra-thin CoO/Pt bilayers
我们研究了CoO/Pt双层膜中Néel矢量的电流诱导开关，以了解潜在的反铁磁开关机制。令人惊讶的是，我们发现，超薄CoO/Pt双层电脉冲沿相同的路径可以导致自旋霍尔磁阻信号的增加或减少，这取决于脉冲的电流密度。通过将这些电学测量的结果与施加电流脉冲之前和之后的反铁磁畴结构的XMLD-PEEM成像进行比较，我们揭示了超薄CoO（4 nm）中Néel矢量的重新取向。这使我们能够确定，甚至相反的电阻变化可以导致从热磁弹性开关机制。重要的是，我们的空间分辨成像显示，施加电流脉冲的区域和更远的区域表现出不同的开关自旋结构，这可以通过基于自旋轨道转矩的开关机制来解释，该开关机制可以在非常薄的薄膜中占主导地位。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
