Anomalous thickness dependence of the Hall effect in ultrathin Pb layers on Si(111)
测量了沉积在Si（111）上的Pb（111）薄膜的导磁性能，并与二维、独立的、1 ~ 8个单层厚的Pb（111）平板的密度泛函电子能带结构计算结果进行了比较。一个描述与独立的平板是可能的，因为它原来的霍尔系数是独立的基板和晶体的顺序在膜。我们表明，观察到的霍尔系数作为膜厚度的函数的符号的振荡可以直接从费米能量的电子能带结构的厚度依赖性的变化来解释。
2002-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Thickness Dependent Itinerant Ferromagnetism in Ultrathin Ba-Doped SrRuO3 films
ABO 3钙钛矿氧化物的电子和磁性对晶格结构以及尺寸（例如薄膜形式的厚度）极其敏感。本文报道了在SrTiO_3（001）衬底上外延生长的Sr_（1-x）RuO_3（x = 0.08，0.2）薄膜的厚度依赖的电磁特性。结果表明，Ba掺杂（0.08 < x < 0.20）降低了SrRuO 3中存在的RuO 6正交畸变，并诱导了四方畸变，表现为面外晶格膨胀。随着薄膜厚度从10个单位电池（u.c.）对于x = 0.08和0.2两者，与掺杂水平无关。结果表明，对于超薄外延薄膜中金属性和铁磁性的损失，通过尺寸限制引入的成分空位和表面/界面贡献的影响比A位化学无序或结构畸变更占主导地位。
2022-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensionality of metallic surface conduction in Co3Sn2S2 thin films
拓扑材料的二维（2D）表面是反映线性色散电子能带的导电通道。通过应用一个可靠的系统的厚度t依赖测量片电导，在这里，我们阐明的Weyl半金属Co3Sn2S2的导电路径的维数。在铁磁相下，Co_3Sn_2S_2薄膜中清晰地出现了二维导电路径，表明形成了从外尔节点投射的费米弧。3D电导率和2D电导率之间的比较提供了表面导电区域的有效厚度，估计为约20 nm，其比拓扑绝缘体Bi2Se 3中的5 nm厚得多。这可能是由于Co_3Sn_2S_2在Weyl点处的能隙较窄，自旋轨道相互作用较弱。出现的表面传导将提供一个途径，激活量子和自旋电子输运功能源于一个外尔节点在薄膜为基础的设备。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-broadband photodetection of Weyl semimetal TaAs up to infrared 10 μm range at room temperature
具有宽带光响应的光电探测器在许多先进的光电子和光子器件中具有广阔的应用前景。特别是，在室温下具有高达中红外的检测范围的那些是非常具有挑战性和高度期望的。最近，人们发现并提出外尔半金属是一种有利于光电探测的材料，因为外尔半金属在费米能级附近具有倾斜的手征外尔锥，从而打破了洛伦兹不变性，在任意长波长处产生手征相关的光电流。此外，与窄禁带半导体中的抛物色散带相比，外尔锥中的线性色散带导致非常高的载流子迁移率和大大减少的热载流子。本文报道了Weyl半金属TaAs基光电探测器在室温下工作，光谱范围从蓝光（438.5 nm）到中红外（10.29 μm），响应度和探测率分别大于78 μ A W-1和1.88 × 107 Jones。这是第一个由外尔半金属制成的光电探测器，显示了其在室温中红外光电探测中的应用前景。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Absence of Critical Thickness in an Ultrathin Improper Ferroelectric Film
我们利用密度泛函理论研究了氧封端的六方YMnO $_3$超薄膜的铁电稳定性和表面结构特性。在开路边界条件下，自发极化垂直于（0001）面的铁电态在单畴态下是亚稳的，尽管存在去极化场.我们建立了一个连接的结果和不适当的铁电转变的作用。我们的研究结果意味着，不适当的铁电薄膜可以有相当独特的性质，是不同于那些非常薄的普通铁电薄膜。
2008-09-08 cond-mat.mtrl-sci
A comparative investigation of thickness measurements of ultra-thin water films by scanning probe techniques
微机械和纳米机械设备的可靠操作需要对这些设备表面上存在的水膜厚度的透彻了解，其精度在nm范围内。在这项工作中，超薄水层的厚度测量的距离隧道光谱和距离动态力光谱在超高真空系统中的解吸过程中，从约2.5 nm到完全解吸在1 E-8毫巴。隧道电流以及振动的振幅和法向力被检测为探针-样品距离的函数。在这些实验中，两种方法的结果的直接转换是可能的。从表面科学的角度来看，考虑到最新的关于表面上的吸附物，动态力光谱提供了最准确的值。先前报道的隧道光谱，需要施加显着的高电压，通常会导致的值是25倍以上的动态力谱确定的值。
2007-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Giant spin torque efficiency in naturally oxidized polycrystalline TaAs thin films
我们报告的测量有效的电荷-自旋转换在室温下在Weyl半金属/铁磁体异质结构与氧化和原始界面。Weyl半金属TaAs的多晶薄膜是用分子束外延法在（001）GaAs上生长的，并与金属铁磁体（Ni $_{0.8}$ Fe $_{0.2}$）相连接。自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）测量样品中的氧化界面产生的自旋扭矩效率为$ξ_{\mathrm{FMR}}=0.45\pm 0.25$为8 nm的镍$_{0.8}$铁$_{0.2}$层厚度。通过研究这些样品中的ST-FMR与不同的Ni $_{0.8}$ Fe $_{0.2}$层厚度，我们提取了一个阻尼一样高的扭矩效率为$ξ_{\mathrm{DL}}=1.36\pm 0.66$。在具有原始（未氧化）界面的样品中，自旋扭矩效率具有与在氧化样品中观察到的自旋扭矩效率相反的符号（对于5 nm Ni $_{0.8}$ Fe $_{0.2}$层厚度为$ξ_{\mathrm{FMR}}=-0.27\pm 0.14$）。我们还发现了自旋霍尔电导率（$424 \pm 110 \frac{\hbar}{e}$ S/cm）的下限，这是令人惊讶的一致性与理论预测的单晶Weyl半金属态的TaAs。
2022-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of thickness limits of ideal polar ultrathin films
电子重构与原子重构之间的竞争是过渡金属氧化物中经常出现的主题。我们使用密度泛函理论计算来研究这种竞争的模型系统组成的极性，无限层结构ACuO2（A=Ca，Sr，Ba）生长在非极性，钙钛矿SrTiO 3基板的薄膜。预测从块状平面结构到链式薄膜的过渡伴随着电子结构的实质性变化的SrCuO 2膜小于5个晶胞厚度。一个分析模型解释了为什么原子重建变得比电子重建更有利的薄膜变得更薄，并建议类似的考虑应该是有效的其他极性薄膜。
2012-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast inhomogeneous magnetization dynamics analyzed by interface-sensitive nonlinear magneto-optics
我们分析了激光诱导的超快，空间不均匀的磁化外延Co/Cu（001）薄膜在0.4-10 nm的厚度范围内的动力学与时间分辨磁化诱导的二次谐波产生，探测飞秒自旋动力学在真空/Co和Co/Cu界面。这两种贡献的干扰使得整个信号对两个界面之间的瞬态磁化重分布的差异（即铁磁膜中的超快磁化分布）特别敏感。我们发现，在膜的厚度高达3 nm的表面处的更强的退磁，因为膜的厚度小于介导退磁的自旋电流的有效平均自由程，即，多数载流子和少数载流子的平均自由程之间的差。对于大于3 nm的膜厚度，磁化曲线反转，因为大多数自旋可以逃逸到导电基板仅从界面附近的区域。
2016-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism modulation in Co3Sn2S2 by current-assisted domain wall motion
Peking University（北京大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Shanxi University（山西大学）；Tohoku University（东北大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Peking University Yangtze Delta Institute of Optoelectronics（北京大学长三角光电科学研究院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本研究针对自旋电子器件效率提升难题，以磁性外尔半金属Co₃Sn₂S₂为对象，利用自旋转移矩驱动畴壁运动实现磁性调控，获得了低阈值电流密度及高有效磁场的实验结果。
2026-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Extremely large magnetoresistance and ultrahigh mobility in the topological Weyl semimetal NbP
最近的实验揭示了概念简单的半金属的壮观的输运性质。例如，普通半金属（例如WTe $_2$）已经开始了实现大磁阻的新趋势，大磁阻是通过外部磁场改变电阻。外尔半金属（Weyl semimetal，WSM）是一种拓扑半金属，具有与石墨烯类似的无质量相对论性电子，具有不同于拓扑绝缘体（topological insulator，TI）的奇异输运性质和表面态。在这封信中，我们选择在磁输运实验中使用NbP，因为它的能带结构是WSM和正常半金属的组装。NbP中的这种组合确实导致观察到显着的输运性质，在1.85 K下具有850，000%的极大磁阻（室温下为250%）在9 T的磁场中没有任何饱和迹象，和5 $\times$ 10 $^6$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的载流子迁移率，并伴有强Shubnikov-de Hass（SdH）振荡NbP提出了一个独特的例子，随后设计材料的功能相结合的拓扑和常规相。
2015-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Stable Weyl Topology Driven by Magnetic Textures in the Shandite Compound Co3Sn2S(2-x)Sex
University of South Florida（南佛罗里达大学）；VinUniversity（越南维恩大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）
研究通过第一性原理计算揭示了Shandite化合物中由kagome晶格拓扑结构驱动的自旋-手性相互作用，该作用稳定了磁序并驱动韦尔节点相变，为自旋电子器件的传输性质调控提供了新途径。
2026-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependent magnetotransport in ultra-thin manganite films
为了了解锰氧化物的近界面磁性，在单晶（001）LaAlO_3和（110）NdGaO_3衬底上外延生长了均匀的La_{0.67} Sr_{0.33} MnO_3超薄膜。温度和磁场依赖的薄膜电阻被用来探测薄膜的结构和磁性能。表面和/或界面相关的死层推断从厚度依赖的电阻和磁阻。对NdGaO_3薄膜和LaAlO_3薄膜的死层总厚度分别估计为$\sim 30 Å$和$\sim 50 Å$。
1998-09-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hidden phase uncovered by ultrafast carrier dynamics in thin Bi2O2Se
本研究通过系统测量不同厚度 CVD 生长 Bi2O2Se 薄膜的拉曼光谱与超快载流子动力学，揭示较薄薄膜中由衬底应变和非平衡态诱导的隐藏铁电相。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Critical thickness for itinerant ferromagnetism in ultrathin films of SrRuO$_3$
利用输运和磁光极向克尔效应研究了巡游铁磁体SrRuO $_3$的超薄膜。我们发现，低于4个单层的薄膜成为绝缘和磁性的变化，因为他们松散的简单的铁磁行为。我们观察到的磁矩的3个单层及以下的膜的平面在于一个强大的减少。交换偏置行为观察到低于临界厚度，并可能指向与铁磁区域接触的感应反铁磁性。
2008-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Periodic elastic nanodomains in ultrathin tetrogonal-like BiFeO3 films
利用同步辐射掠入射X射线衍射分析了在LaAlO 3衬底上生长的高应变BiFeO 3薄膜的电畴结构和极对称性。我们揭示了存在的周期性的弹性纳米畴在纯四边形的BFO薄膜的厚度下降到6 nm。公开了一种独特的剪切应变调节机制。我们进一步证明了纳米畴的周期性随膜厚度增加而增加，但偏离了经典的Kittel平方根定律，在100 μ m厚度范围内（6 - 30 nm）。温度依赖性实验还揭示了由于MC-MA结构相变，90 ℃以上的周期性调制消失。
2013-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity and tetragonality in ultrathin PbTiO3 films
在外延生长的c轴取向的PbTiO_3薄膜中，厚度从500埃到24埃，四方性随厚度的演变已被探测到。高分辨率的X射线指出，随着膜厚度的减小，c轴晶格参数在200埃以下系统地减小。使用第一性原理模型哈密顿方法，四方性的减少与归因于残余未屏蔽去极化场的存在的极化的减少有关。结果表明，低于50埃的薄膜显示出显着降低的极化，但仍然保持铁电。
2004-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Size effects and conductivity of ultrathin Cu films
我们提出了一个模型，用于描述金属薄膜的输运性质的大尺度板厚。该模型基于在密度泛函理论的框架内使用{ \it ab initio}计算在弛豫时间近似下求解线性化Boltzmann方程。的弛豫时间的表达式是来自散射过程的微观处理，并提供了正确的厚度依赖性非常薄，以及非常厚的膜。应用该方法计算了1 ~ 32个单层厚度范围内的Cu（001）薄膜的面内电导率和Drude型等离子体频率。
2004-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Loss of anisotropy in strained ultrathin epitaxial L10 Mn-Ga films
在本工作中，我们研究了应变对室温下Mn-Ga薄膜磁性能的影响。在Cr缓冲MgO（001）衬底上生长了两种不同的Mn-Ga组分，其中一种还掺杂了Co。厚度低于12 nm的膜是高度应变的，并且观察到c/a与厚度的比率取决于组成。使用c/a作为序参量的PMA被证明是急剧减少，随着应变的增加。当推广和缩小从> 20 nm的薄膜获得的结果时，应考虑这些发现。此外，已经表明，可以通过引入额外的Pt缓冲层来降低应变，从而对于低至6 nm的厚度保持高PMA。
2013-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependence of linear and quadratic magneto-optical Kerr effect in ultrathin Fe(001) films
磁光克尔效应（MOKE）磁测量是表征铁磁薄膜样品的最广泛使用的技术之一。一些信息，如矫顽场或各向异性强度，可以在不了解材料的光学和磁光（MO）特性的情况下获得。另一方面，需要精确了解材料的折射率n和MO耦合常数K和G的定量分析通常是期望的，例如用于比较在铁磁层厚度、衬底或覆盖层方面不同的样品。虽然不同作者报道的参数n和线性MO耦合参数K的值通常有很大差异，但Fe的相关二次MO耦合参数G是完全未知的。在这里，我们报告的测量厚度依赖性（0- 60 nm）的线性和二次MOKE外延bcc-Fe（001）楔形样品在常用的激光波长为670 nm。通过拟合厚度依赖性，我们能够提取用于定量描述bcc-Fe（001）的MOKE的参数n、K、（G11 - G12）和G44的完整集合。我们发现相当大的不同的n，K，和G参数的薄膜薄于约10纳米相比，较厚的薄膜，这是一个厚度依赖性的电子性质或表面贡献的MOKE的指示。二次MOKE的效果大小被发现是最近报道的Co2 FeSi的记录值的三分之一左右。
2008-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching induced by spin-orbit torque from Co2MnGa magnetic Weyl semimetal thin films
研究了Co2 MnGa磁性Weyl半金属（WSM）薄膜中自旋电流产生的自旋轨道矩（SOT）引起的磁化翻转。我们在MgO（001）衬底上外延生长了具有高度B2有序结构的Co2 MnGa薄膜。在Co2 MnGa/Ti/CoFeB异质结中进行了SOT的谐波霍尔测量，获得了较大的自旋霍尔效率（-7.8%），并进一步证实了垂直磁化CoFeB层的SOT感生磁化翻转.二次谐波信号的对称性，自旋霍尔效率的厚度依赖性，和移动的反常霍尔环下施加电流进行了研究。本研究不仅有助于理解磁性WSM基异质结产生自旋电流的机制，而且为磁性WSM在自旋电子器件中的应用奠定了基础。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependence of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Co2FeAl ultrathin films: effects of the annealing temperature and the heavy metal material
研究了在Si衬底上生长的不同厚度（0.8nm <tCFA<2nm）的Co_2FeAl（CFA）Si_2O_3薄膜中的Dzyaloshinskiii-Moriya界面相互作用（i_2O_3）。振动样品磁强计显示，饱和磁化强度（Ms）的Pt和Ir缓冲膜是高于通常的CFA由于在Ir和Pt的邻近感应磁化强度（PIM），估计为19%和27%，分别为Ms。PIM在这些材料中的存在下，确认使用X射线共振磁反射率。此外，虽然在W中没有诱导PIM，但当Pt用作缓冲层而不是覆盖层时，用Pt获得更高的PIM。利用Damon-Eshbach结构的布里渊光散射（BLS）研究了退火温度对薄膜的激子常数和垂直各向异性场的影响。Pt/CFA和Ir/CFA的X线标记为阴性，而W/CFA的X线标记为阳性。涉及Pt和W的叠层的有效介电常数的厚度依赖性示出了两个制度的存在类似于由于CFA厚度接近纳米的界面的退化的垂直各向异性常数。已确定的最厚的样品，其中的有效磁化强度常数和有效磁化强度的线性厚度依赖性的每个堆栈的表面磁化强度和各向异性常数。研究了Pt/CFA/MgO体系的界面各向异性和介电常数随退火温度的变化趋势。界面各向异性常数随退火温度的升高而减小，这可能是由于界面电子结构的变化，而界面各向异性常数的增加与界面质量和无序度的增强是一致的。
2017-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-Dependent Magnetoelasticity and its Effects on Perpendicular Magnetic Anisotropy in Ta|CoFeB|MgO Thin Films
我们报告的测量超薄Ta |CoFeB| MgO层作为单轴应变的函数的面内磁弹性耦合，使用四点弯曲装置进行。对于退火的样品，我们观察到强烈的依赖于CoFeB层的厚度在1.3-2.0 nm的范围内，这可以被建模为所产生的组合的有效表面和体积的磁致弹性耦合的贡献。我们指出，如果存在类似的厚度依赖性的磁弹性耦合响应双轴应变，那么标准的Néel模型的磁各向异性能量收购一项成反比的磁性层厚度。这种贡献可以显著改变整体磁各向异性，并为磁各向异性能量对磁性层厚度的强非线性依赖性提供了自然的解释，这种依赖性通常在退火的CoFeB中观察到|具有垂直磁各向异性的MgO薄膜。
2015-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Tunneling interferometry and measurement of thickness of ultrathin metallic Pb(111) films
本文用低温扫描隧道显微镜和低温扫描隧道光谱研究了生长在Si（111）7 × 7单晶上的9 ~ 50单层厚铅膜的微分隧道电导谱。隧道电导率的局部最大值的存在对于这样的系统是典型的。微分电导率的最大值的能量由金属层中的电子的量子限制态的光谱确定，并且因此由该层的局部厚度确定。它已被证明，衬底的微观结构的功能，如单原子高度，结构缺陷，和其他材料的夹杂物覆盖的铅层的步骤，可以通过偏压调制扫描隧道光谱可视化。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crystallographic structure of ultrathin Fe films on Cu(100)
本文报道了用扫描隧道显微镜在面心立方Cu（100）衬底上生长的2-4 ML Fe薄膜中的类bcc晶体结构。局部bcc结构为经常报道的突出磁性提供了直接的解释，即，铁磁有序的居里温度高于300 K的所有层。非假晶结构，其在4 ML膜厚度以上变为假晶，就薄膜生长的常规规则而言是出乎意料的，并且强调了铁磁薄膜中有限厚度效应的重要性。
2001-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Phonons in ultrathin oxide films - 2D to 3D transition in FeO on Pt(111)
利用同步辐射的核非弹性散射（NIS）研究了Pt（111）衬底上1 ~ 16个单层（ML）厚的FeO（111）薄膜的结构和磁性。声子态密度（PDOS）中揭示的振动特性随厚度的明显演化见证了从2D到3D晶格动力学的教科书式转变。对于1和2 ML的最薄的膜，PDOS的低能量部分遵循能量的线性依赖性，这是2维系统的特征。这种依赖关系随着厚度的增加逐渐转变为体积~ E-平方关系。密度泛函理论声子计算完美地再现了在赝晶FeO/Pt（111）界面的简单模型内测量的1 ML PDOS。计算结果表明，二维PDOS特性是由于FeO薄膜与Pt（111）衬底的弱耦合。随着厚度的增加，振动性质的演变与瞬态长程磁序和不寻常的结构相的稳定密切相关。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent spontaneous dewetting morphology of ultrathin Ag films
我们在这里发现，纳秒激光熔化下的SiO2上的Ag-Ag膜的自发去湿的形态路径被发现是膜厚度依赖。对于厚度h在2 <= h <= 9.5 nm之间的膜，在去湿的中间阶段的形态由双连续结构组成。对于11.5 <= h <= 20 nm的膜，中间阶段由规则尺寸的孔组成。作为膜厚度的函数的不同阶段的去湿的特征长度尺度的测量显示出系统的增加，这是一致的在整个厚度范围内的失稳去湿不稳定性的调查。这种形态随厚度的变化与以前对聚合物膜的观察结果一致[A. Sharma等人，Phys. Rev. Lett.，v81，pp3463（1998）; R. Seemann等人，J. Phys. Cond.马特v13，pp4925，（2001）]。基于结合分子间力的自由能曲率的行为，我们估计了Ag在SiO2上的分子间力的形态转变厚度。理论预测与Ag的观测结果吻合得很好。这些结果表明，它是可能的，以一致的方式形成各种复杂的银纳米形态，这可能是有用的银表面的光学应用，如在表面增强拉曼传感。
2010-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Improper ferroelectricity in ultrathin hexagonal ferrites film
针对超薄非本征铁电六方铁氧体薄膜铁电性抑制的定量认知缺失问题，研究者通过原位RHEED研究外延h-ScFeO3薄膜的相变，结合界面钳制模型与朗道理论解释居里温度的厚度依赖性，发现临界厚度与界面钳制层特征长度成正比，为实现超薄薄膜稳定非本征铁电性提供指导。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Robust and tunable Weyl phases by coherent infrared phonons in ZrTe$_5$
超快光学控制各种量子材料的结构和电子特性最近引起了极大的兴趣。特别是，光诱导不同拓扑相位之间的量子相变被认为是实现超快拓扑量子计算机的一条很有前途的途径。在这里，我们使用第一性原理和有效的哈密顿方法表明，在ZrTe $_5$，一个分层的拓扑材料，晶格畸变对应于所有三种类型的区心红外光学声子模式可以驱动系统从强或弱的拓扑绝缘相的外尔半金属通过打破全球反演对称性。这样获得的外尔相是鲁棒的，高度可调的，并且由于外尔点接近费米能级并且缺乏其他载流子，因此是最干净的外尔相之一。我们进一步表明，诱导这种Weyl相所需的红外模式泵浦的量可以减少，如果与A $_g$拉曼模式泵浦，首先驱动系统的狄拉克半金属态结合使用。我们还发现，Berry曲率偶极矩（BCDM），引起的动力学反演对称性破缺，引起各种非线性效应的振幅的声子模式的振荡。这些非线性效应为控制Weyltronics使能的量子系统提供了一种新的开关。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci
High-mobility two-dimensional carriers from surface Fermi arcs in magnetic Weyl semimetal films
磁性外尔半金属中源自表面费米弧的高迁移率二维载流子对于获得奇异量子输运现象和拓扑电子学应用是非常期望的。在这里，我们展示了高流动性的二维载体，显示量子振荡的磁性Weyl半金属SrRuO 3外延薄膜系统的角度依赖性，高磁场磁输运实验。通过机器学习算法驱动的最先进的氧化物薄膜生长技术，生长出非常高质量的SrRuO 3薄膜。10 nm SrRuO 3薄膜的量子振荡显示出3500 cm 2/Vs的高量子迁移率，轻回旋质量和二维角度依赖性，这可以归因于表面费米弧。量子振荡的相移的线性厚度依赖性为表面费米弧介导的量子振荡的非平凡性质提供了证据。此外，在低温和高达52 T的磁场下，SrRuO 3的量子极限表现出Weyl节点的手性异常。铁磁氧化物中迄今为止隐藏的二维外尔态的出现为探索拓扑氧化物电子学的新量子输运现象铺平了道路。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular anisotropy of ultrathin epitaxial cobalt films on graphene
石墨烯由于其长自旋寿命和高迁移率而对自旋电子学具有吸引力。到目前为止，只有厚的多晶板被用作铁磁电极。我们报道了在石墨烯上生长的平坦的外延Co-Co薄膜。在0.5- 1 nm的厚度范围内，它们显示出垂直磁各向异性，这是由理论证实的。PMA、外延和石墨烯厚度为基于石墨烯的自旋电子器件带来了新的前景，例如任意磁化方向的零场控制、电极和石墨烯之间的能带匹配以及诸如Rashba和电场控制磁性的界面效应。
2010-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Origin of magnetoresistance suppression in thin $γ$-MoTe$_2$
我们使用经典的磁输运和量子振荡测量研究的厚度演变的极大的磁阻（XMR）材料和II型外尔半金属候选人，$γ$ -MoTe $_2$，防止氧化。我们发现，系统的磁阻抑制与减少的厚度。这伴随着载流子迁移率的降低和电子-空穴不平衡的增加而发生。我们分别对这两种效应进行了建模，并得出结论，XMR效应对前者更敏感。
2018-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Moiré Modulated Lattice Strain and Thickness-Dependent Lattice Expansion in Epitaxial Ultrathin Films of PdTe$_2$
本文报道了在拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$上外延生长PdTe $_2$外延薄膜。在STM测量中观察到一个突出的莫尔图案。随着薄膜厚度的减小，莫尔周期性增大，表明较低厚度的外延PdTe $_2$薄膜的晶格膨胀。此外，我们基于莫尔计量学的模拟揭示了PdTe $_2$畴边缘的单轴晶格应变，以及整个莫尔超晶胞中的各向异性应变分布，晶格应变的净变化高达~ 2.9%。我们的DFT计算表明，这种应变效应导致费米能级附近的$Γ$点处的带隙变窄。在约2.8%的应变下，$Γ$处的带隙完全闭合。进一步增加晶格应变使带隙重新打开，导带和价带的能量顺序发生了反转。这一结果为在莫尔势调制下构造拓扑材料量子网格提供了理论依据。
2022-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helicity protected ultrahigh mobility Weyl fermions in NbP
非中心对称过渡金属双金属氧化物（包括TaAs、TaP、NbAs和NbP）是一种新兴的拓扑Weyl半金属（WSMs），含有奇异的相对论Weyl费米子。在这封信中，我们阐明了NbP前所未有的载流子迁移率的物理起源，它可以达到$1\times10^{7}$ cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$在1.5 K。角度和温度相关的量子振荡，密度泛函理论计算的支持下，揭示了NbP具有共存的p-和n-型WSM口袋在$k_{z}$ =1.16 $π$ /c平面（W1-WSM）和在$k_{z}$ =0平面附近的高对称点$Σ$（W2-WSM），分别。独特的是，每个W2-WSM口袋形成一个大的哑铃形费米面（FS）包围两个相邻的外尔节点具有相反的手征。NbP中的磁输运由这些高度各向异性的W2-WSM口袋主导，其中Weyl费米子通过与手征节点相关的实自旋守恒而很好地保护免于缺陷背散射。当掺杂量为$\sim$ 1% Cr时，由于对磁性杂质的螺旋保护失效，NbP的迁移率降低了两个数量级以上.螺旋度保护的外尔费米子输运也表现在手征异常诱导的负磁电阻中，由W1-WSM态控制。在低于10 K的量子区，杂质的谷间散射时间变成一个大的常数，在低磁场下产生急剧的和几乎相同的电导率增强。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sign Reversal of anisotropic magnetoresistance in La0.7Ca0.3MnO3/STO ultrathin films
本文报道了在STO（001）衬底（STO）上淀积的LCMO（LCMO）薄膜（厚度为4 nm）中应变引起的各向异性磁电阻（AMR）符号反转的观察结果。我们还观察到异常大的AMR LCMO/STO薄膜的厚度为6 nm以下，但接近其居里温度（TC），随着膜厚度的增加而减少。4 nm薄膜的AMR随磁场或温度的符号反转（最大值为-6）可以归因于薄膜平面中的拉伸应变的增加，这又促进了易磁化轴的旋转。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral terahertz wave emission from the Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一种具有独特手性和自旋织构的手性费米子。这些手征费米子的光激发可以引起奇异载流子响应，从而导致新的光学现象。在这里，我们发现了强大的相干手性太赫兹发射外尔半金属钽，并展示了前所未有的操纵其偏振在飞秒时间尺度上。这种偏振控制是通过由圆形或线性光电流效应产生的巨大的超快光电流来实现的。我们揭示了手征超快光电流的产生是由于外尔费米子从外尔带激发到高激发带时，带速发生了很大的变化。光电流产生在接近1.5 eV的近红外频率范围内最大化。我们的发现为使用量子材料创建手性光子源提供了一个全新的设计概念，并为使用Weyl物理开发超快光电子学开辟了新的机会。
2019-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Thickness dependence of electronic and crystal structures in VO$_2$ ultrathin films: suppression of the collaborative Mott-Peierls transition
通过${in~situ}$光电子能谱研究了在TiO $_2$（001）衬底上相干生长的尺寸可控VO $_2$薄膜的电子结构和晶体结构的变化。在纳米结构薄膜中，带状Peierls转变和Mott转变的不稳定性之间的平衡被控制为厚度的函数。VO $_2$厚膜中温度驱动的金属-绝缘体转变相关的特征光谱变化保持在1.5 nm（大致对应于沿[001]方向的五个V原子），而小于1.0 nm的VO $_2$膜表现出绝缘性质而没有V-V二聚化。这些结果表明，Mott不稳定性和带状Peierls不稳定性之间的微妙平衡在几个纳米尺度上受到了尺寸交叉效应和限制效应的调制，从而导致了PDMAVO $_2$薄膜复杂的电子相图.
2020-05-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thickness-dependent magnetic structure of ultrathin Fe/Ir(001) films: from spin-spiral states towards ferromagnetic order
本文详细研究了面心立方Ir（001）表面的Fe 3Fe薄膜的基态磁结构。我们使用自旋团簇展开技术结合相对论无序局域矩方案来获得自旋模型的参数，然后通过平均场方法和原子自旋动力学模拟来确定系统的有利磁结构。对于单层的Fe的情况下，我们发现，层弛豫非常强烈地影响基态自旋配置，而Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用和双二次耦合也有显着的效果。为了描述后者的影响，我们介绍和分析系统的自旋共线映射。而对于两个单层的Fe，我们发现一个单q自旋螺旋作为基态由于DM相互作用的情况下，四个单层的情况下，该系统显示出非共线的自旋结构与非零的净磁化。这些研究结果是一致的实验测量表明铁磁秩序的四个单层和更厚的膜。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of thickness dependent density in ultrathin water soluble polymer films
用X射线反射率技术研究了聚丙烯酰胺薄膜的密度。使用两种来源（一种粉末和另一种水溶液）的聚丙烯酰胺在硅基底上制备旋涂膜。光散射测量表明，聚合物链在浓缩（4 mg/ml）以及由粉末制备的稀释（2 mg/ml）溶液中未缠结，而通过稀释溶液源制备的溶液（4 mg/ml）显示缠结链形态。使用三种溶液通过旋涂在硅衬底上制备三组不同厚度的膜。X射线反射率数据的比较，制备和干燥的薄膜显示，薄膜的收缩率随厚度的增加而降低。薄膜的平均电子密度被发现遵循更高的密度为较薄的薄膜的趋势，最大增加约12%的散装相比。所有的膜的密度，无论其源的缠结和浓度的性质被发现增加与涂层的旋转速度，并达到饱和，在更高的速度。收缩率和密度数据之间缺乏相关性，并且所有薄膜的密度都遵循一条主曲线，而与其来源无关，这表明薄膜的密度较高是由于链的取向较高，这是拉伸和极性性质的较强吸引力相互作用之间相互作用的结果。
2009-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universal inverse-cube thickness scaling of projectile penetration energy in ultrathin films
University of Milan（米兰大学）；US Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）
研究揭示超薄薄膜在高速冲击下穿透阻力增强的通用逆立方厚度关系，揭示了纳米尺度冲击阻力的共同弹性起源。
2026-04-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the reorientation transition of ultra-thin Ni/Cu(001) films
在海森堡自旋模型下，从微观角度研究了铁磁薄膜的磁化重取向转变。利用修正的平均场公式，可以计算非整数厚度磁性薄膜的性质。这对于Ni/Cu（001）中的再取向转变尤其重要，因为在那里磁性是膜厚度的敏感函数。利用实验参数计算了厚度-温度平面中的详细相图，并与Baberschke和Farle的实验测量结果进行了比较（J.Appl.Phys.81，5038（1997））。
1998-12-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Helicity-dependent Ultrafast Photocurrents in Weyl Magnet Mn$_3$Sn
本研究针对非共线反铁磁体Mn$_3$Sn开展光泵浦-太赫兹发射实验，发现其可作为偏振可控的太赫兹辐射源，并结合实验与对称性分析，用光子拖拽效应的光电流解释了该现象。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Thickness-Dependent Band Gap Modification in BaBiO$_{3}$
材料BaBiO $_{3}$以其绝缘特性而闻名。然而，对于薄膜，在超薄极限下，金属性是预期的，因为BaBiO $_{3}$被建议返回到其未畸变的立方相，其中氧八面体呼吸模式将被抑制，如最近报道的。在这里，我们确认的氧气呼吸模式上的带隙的大小的影响。用\textit{in-situ}扫描隧道显微镜研究了BaBiO $_{3}$厚度系列的电子性质。我们观察到宽禁带（$E_\textrm{G}$ ~ $>$ 1.2 V）到小禁带~（$E_\textrm{G}$ ~ $\approx$ 0.07 eV）半导体跃迁随BaBiO $_{3}$膜厚度的减小而变化。然而，即使对于超薄BaBiO $_{3}$膜，也不存在金属态。的带隙大小的依赖性被发现是符合作为厚度的函数的呼吸声子模式的拉曼响应的强度。
2021-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrathin and ultrasmooth gold films on monolayer MoS2
亚10纳米连续金属薄膜是柔性透明纳米光子学和光电子学应用的有前途的候选材料。在这封信中，我们表明，单层二硫化钼是一个前景的粘附层的连续导电金膜的沉积厚度只有3-4 nm。用椭圆偏振光谱法在宽波长范围（300-3300 nm）内研究了化学气相沉积法在二维MoS 2衬底上沉积的连续金薄膜的光学性质。结果表明，由于薄膜的晶粒细小，且存在少量的空穴，薄膜的光学损耗随厚度的减小而增大，但在3-4 nm的厚度范围内仍表现出金属特性。原子级的MoS 2界面可以转移到任何衬底上，从而为创建超颖表面和具有原子级薄金属层的新型范德华异质结构开辟了新的机会。
2018-12-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Ferromagnetic resonance study of polycrystalline Cobalt ultrathin films
本文介绍了多晶的室温铁磁共振研究||Pt/10 nm Cu/tCo/10 nm Cu/Pt||薄膜作为Co层厚度的函数（1 < t < 10 nm）。FMR研究了高频宽带共面波导（高达25 GHz），使用倒装芯片的方法。共振场和线宽作为铁磁层厚度的函数进行测量。蒸镀薄膜的磁化强度（Ms = 1131 emu/cm ^3）低于溅射薄膜（Ms= 1333 emu/cm ^3），垂直表面各向异性几乎相等（Ks ~ -0.5 erg/cm ^2）。对于这两个系列的膜，观察到Co层厚度低于3 nm的线宽的强烈增加。对于铁磁层厚度小于4 nm的薄膜，溅射薄膜的阻尼大于蒸镀薄膜的阻尼。线宽的厚度依赖性可以从自旋泵浦效应的角度来理解，并由此推导出界面自旋混合电导g^{ \uparrow \downarrow }S^{-1}。
2005-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Characterizing dielectric properties of ultra-thin films using superconducting coplanar microwave resonators
我们提出了一种实验方法，用于低温下超薄绝缘膜的介电测量。基于共面微波波导设计，我们实现了超导四分之一波谐振器与电感耦合，这使我们能够确定在GHz频率和样品厚度下降到几个纳米的介电函数的实部$\varepsilon_1$。我们进行模拟，以优化谐振器的耦合和灵敏度，我们证明了量化$\varepsilon_1$的可能性与保角映射技术在宽样品厚度和$\varepsilon_1$制度。在实验上，我们确定$\varepsilon_1$的各种薄膜样品（光刻胶，MgF $_2$，和SiO $_2$）在nm的厚度制度高达$μm$。我们找到了良好的对应关系与名义值，我们确定我们的主要误差源的膜厚的精度。此外，我们提出了一个SrTiO $_3$体样品的温度依赖性的测量，使用原位参考方法来补偿超导谐振器性能的温度依赖性。
2019-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.app-ph
Chiral Wave-packet Scattering in Weyl Semimetals
在量子力学中，粒子最好用波包而不是平面波来描述。本文研究了不同手征的低能Weyl费米子在Weyl半金属中的波包散射问题。结果表明，在单杂质散射过程中，波包获得了手征保护的位移。更重要的是，手性保护的位移会导致反常散射几率，从而影响外尔半金属的输运性质。我们发现，当费米能级接近Weyl节点时，输运寿命与量子寿命之比急剧增加，从而解释了拓扑（Weyl或Dirac）半金属中实验观察到的量子迁移率.
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle scattering in three-dimensional topological insulators near the thickness limit
本文研究超薄Bi2Te3薄膜中准粒子散射行为，发现厚度相关的翘曲效应和隧穿项共同主导散射，并证明拓扑绝缘体的背散射禁戒在超薄极限下失效。
2024-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Oscillations from Surface Fermi-Arcs in Weyl and Dirac Semi-Metals
外尔半金属的表面态由不连续的费米弧组成。这种不寻常的表面费米学提供了大量Weyl相的拓扑特征的指纹。使用半经典和数值方法相结合，我们表明，与天真的期望，有封闭的磁轨道涉及开放的表面费米弧。在取决于样品厚度的临界场强以下，这些轨道在磁场中产生态密度的周期性量子振荡，从而能够对非常规费米弧表面态进行各种实验探测。这些轨道对于再现有限平板中的体手征异常也是必不可少的。这些结果，然后扩展到密切相关的和最近发现的3D狄拉克SM材料，包括Cd3As2和Na3Bi，这是Weyl半金属晶体对称性保护的双重副本。尽管保护晶体对称性被表面破坏，我们表明狄拉克材料仍然可以拥有非常规的表面态，这可以在量子振荡实验中检测到。
2014-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-T_c superconductivity in ultrathin Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+x down to halfunit-cell thickness by protection with graphene
二维高温超导体具有超导体-绝缘体转变等新的物理现象。在Bi_2Sr_2CaCu_2O_8+x（Bi_（2212））模型系统中，尽管进行了大量的研究，但在薄度极限下的本征超导性质一直难以确定。在这里，我们报告了一种方法，以石墨烯/Bi 2212范德华异质结的形式制备高质量的单晶Bi 2212薄膜的半晶胞厚度，其中观察到尖锐的超导转变。由于石墨烯能带结构的狄拉克性质，异质结构还表现出非线性电流-电压特性。更有趣的是，虽然临界温度在Bi 2212的厚度减小的情况下保持基本相同，但正常状态T线性电阻率的斜率变化了4-5倍，并且薄层电阻增加了三个数量级，这表明正常状态电阻和超导性的惊人解耦。所开发的技术是通用的，适用于研究其他二维（2D）超导材料。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic properties and domain structure of ultrathin yttrium iron garnet/Pt bilayers
我们报告的结构，磁化强度，磁各向异性，和畴形态的氧化钇铁石榴石（YIG）/Pt膜的厚度范围从3到90 nm。我们发现，饱和磁化强度是接近的体积值在最厚的膜，并朝着低的厚度与强烈的减少低于10 nm。我们通过测量横向自旋霍尔磁电阻作为外加磁场的函数来表征磁各向异性。我们的结果揭示了强的易平面各向异性场的数量级为50-100 mT，这增加了退磁场，以及较弱的平面内单轴各向异性范围从10到100 $μ$ T。面内易轴方向随厚度变化，但在相同衬底上生长的具有相同厚度的样品之间也呈现显著的波动。X射线光电子发射显微镜揭示了在YIG薄膜中形成的锯齿形磁畴厚度大于10 nm，其尺寸大于几个100 $μ$ m，并由非手性Néel型畴壁分开。在小于10 nm的YIG薄膜中发现了以穿插的细长特征为特征的较小的畴。
2019-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
