Intrinsic spin-orbit torque mechanism for deterministic all-electric switching of noncollinear antiferromagnets
本文自洽描述了纯电流驱动kagome非共线反铁磁体中电子结构、磁结构、自旋积累与内禀自旋轨道矩的关系，揭示了确定性切换中的宇称对称性破缺，并得到与实验相当的临界电流密度。
2024-03-29 cond-mat.mes-hall
Dynamics of noncollinear antiferromagnetic textures driven by spin current injection
我们提出了一个理论形式主义，以解决动力学的纹理，noncolliear反铁磁体自旋电流注入。我们推导出正弦戈登型反铁磁体，这是适用于技术上重要的反铁磁体，如Mn 3 Ir和Mn 3Sn的运动方程，并使这些材料的畴壁动力学的分析方法。利用自旋霍尔效应，在电流密度约为10^11 A/m^2的条件下，我们得到了Mn 3 Ir中畴壁速度的表达式。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall
Spin Seebeck and Spin Nernst Effects of Magnons in Noncollinear Antiferromagnetic Insulators
我们的联合热自旋转换的理论和计算机实验研究表明，非共线的反铁磁绝缘体是有前途的材料产生磁振子自旋电流时，应用的温度梯度：它们表现出自旋塞贝克和自旋能斯特效应。利用Kubo理论和自旋动力学模拟，我们明确评估这些影响在一个单一的kagome片钾铁黄钾铁矾，KFe $_3$（OH）$_6$（SO $_4$）$_2$，并预测在$20 \mathrm{K}$的温度下的自旋塞贝克转换因子为$0.2 μ\mathrm{V}/\mathrm{K}$。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall
Rectification of the spin Seebeck current in noncollinear antiferromagnets
在没有外加磁场和自旋极化电荷流的情况下，反铁磁系统支持两个简并的磁振子模。外加的热偏压激活了磁动力学，导致从热边缘到冷边缘的磁振子流（磁振子自旋塞贝克电流）。两个简并带都对磁振子电流有贡献，但在不同的带中，磁振子下面的磁矩的取向是相反的。因此，当磁振子电流不为零时，净自旋电流为零。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall
Modelling spin waves in noncollinear antiferromagnets: spin-flop states, spin spirals, skyrmions and antiskyrmions
反铁磁材料中的自旋波在下一代磁振子技术中具有巨大的潜力。然而，它们的性质及其对基态反铁磁结构类型的依赖性仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们研究理论上的自旋波在一维和二维模型系统的重点是非共线反铁磁纹理，如自旋螺旋和相反的拓扑电荷skyrmions。我们特别解决了最近在体反铁磁体$α$ -$\text{Cu}_2\text{V}_2\text{O}_7$中利用非弹性中子散射实验测量的非互易自旋激发[Phys.\修订版本\ Lett. \textbf{119}，047201（2017）]，其中我们帮助表征检测到的自旋波模式的性质。此外，我们讨论了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用如何提高反铁磁物质中自旋波模式的简并度，类似于电子Rashba分裂。本文研究了反铁磁自旋螺旋系统和Skyrmion系统中的自旋波激发，讨论了它们的非弹性散射谱特征。我们证明了在某些反铁磁体中，可以用各向同性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用获得反克尔米离子。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall
Spin Superfluidity in Biaxial Antiferromagnetic Insulators
由于偶极相互作用很弱，反铁磁体可能表现出自旋超流性。我们试图建立这种现象发生在绝缘体，如NiO，这是一个很好的自旋导体根据以前的研究。研究了具有弱单轴各向异性的平面反铁磁绝缘体中的非局域自旋输运。各向异性通过创建电流必须克服的实质性阈值来阻碍自旋超流性。然而，我们表明，施加高磁场消除了反铁磁体的自旋翻转过渡附近的这个障碍。重要的是，自旋超流性可以持续许多微米，甚至在脏的样品中。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall
Quantum Anomalous Hall Effect and Anderson Chern Insulating Regime in Noncollinear Antiferromagnetic 3Q State
我们研究了在二维六角晶格中，在反铁磁有序3Q态和无自旋轨道耦合的情况下，量子反常Hall和无序诱导Anderson Chern绝缘相的出现.利用紧束缚模型，我们表明，这样的系统不仅显示自旋极化的边缘本地化电流，其中的手征是能量依赖的，但也从平凡的金属拓扑绝缘制度的杂质诱导的过渡，通过一个边缘模式平台。我们计算了间隙的相图，并证明了边缘通道对变形和无序的鲁棒性。我们的研究表明，3Q态是基于反铁磁体的无耗散自旋电子学的一个很有前途的基石。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
Berry-phase effects and electronic dynamics in noncollinear antiferromagnetic texture
反铁磁体（AFM），与铁磁体相反，表现出非平凡的磁性结构，净磁化强度为零。然而，它们与铁磁体共享许多自旋电子效应，包括自旋泵和自旋转移扭矩。这两种现象源于自由载流子和局域磁矩的耦合动力学。在本文中，我研究了自旋极化电子在金属原子力显微镜表现出非共线120 $^\circ$磁结构的绝热动力学。我表明，缓慢变化的AFM自旋纹理产生一个非阿贝尔规范有关的Néel矢量的时间/空间梯度的潜力。相应的出射电场和磁场会引起自旋的旋转，并影响自由电子的轨道动力学。我讨论了拓扑自旋霍尔效应在附近的拓扑原子力显微镜孤子与非零曲率和旋转的电子自旋通过原子力显微镜畴壁。
2015-02-23 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin Nernst effect of magnons in a noncollinear antiferromagnet
研究了非共线反铁磁绝缘体中的内禀磁振子自旋电流。我们引入了非共线反铁磁体中的磁振子自旋流的定义，发现它一般是不守恒的，但对于某些对称性和自旋极化，非守恒项的平均效应可以消失。我们建立了非共线反铁磁体中磁振子在温度梯度作用下的一般线性响应理论，并分析了对称性对响应张量的影响。我们将这一理论应用于单层钾铁黄钾铁矾KFe $_3$（OH）$_6$（SO $_4$）$_2$，并预测了可测量的自旋电流响应。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect in the noncollinear antiferromagnet Mn5Si3
磁矩非共线取向的金属反铁磁体为通过分析反常霍尔效应研究自旋相关输运性质提供了一个平台。金属间化合物Mn5Si3是一种具有共线和非共线磁结构的反铁磁体，其磁结构是由Mn原子在两个不等价的晶格位置上形成的。在这里，多晶薄膜和单晶的磁输运测量报告。在所有样品中，观察到归因于磁矩的非共线分布的异常霍尔效应的额外贡献。此外，一个额外的磁相位之间的非共线和共线制度以上的变磁转变是解决在单晶中的异常霍尔效应。
2016-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quadratic nodal point in a two-dimensional noncollinear antiferromagnet
通过第一性原理计算和对称性分析，预测二维kagome金属-有机框架材料Cr$_3$(HAB)$_2$中费米能级附近存在稳定的二次节点，并构建有效模型揭示其拓扑性质。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Higher-order Hall response arises from octupole order and scalar spin chirality in a noncollinear antiferromagnet
Johannes Gutenberg-University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Yeshiva University（叶史瓦大学）；Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）
非列线反铁磁体中八极子序和标量自旋手性共同作用，产生高阶霍尔响应，揭示了复杂磁序参数的识别与控制方法。
2026-02-09 cond-mat.mes-hall
Noncollinear Antiferromagnetic Spintronics
反铁磁自旋电子学是下一代电子学的主要候选者之一。在众多的反铁磁体中，非共线反铁磁体由于同时具有铁磁和反铁磁的优点而具有很好的应用前景。在这个角度上，我们简要回顾了新兴的非共线反铁磁自旋电子学从基础物理到器件应用的最新进展。目前的挑战和未来的研究方向，这一领域进行了讨论。
2022-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial Spin Seebeck effect in noncollinear magnetic systems
磁绝缘体中自旋流与热流的相互作用|由于基础物理和技术应用的前景，双金属界面一直是一个备受关注的主题。虽然亚铁磁和最近的反铁磁系统已经被广泛研究，但仍然缺乏一个理论来概括非共线磁体中的热-自旋相互转换。在这里，我们建立了一个一般的框架，热驱动的自旋输运在非共线磁体和正常金属之间的界面。通过一个交换哈密顿量的本地化和巡回磁矩之间的界面耦合建模，我们推导出一个表达式的自旋电流，驱动的温度差，为任意非共线磁秩序。我们的理论再现了铁磁和反铁磁系统以前得到的结果。
2019-06-12 cond-mat.mes-hall
Soliton-like magnetization textures in non-collinear antiferromagnets
我们表明，适当的控制磁化织构可以实现在非共线反铁磁体。这打开了在不同材料族的上下文中操纵畴壁的通用工具箱。通过这种方式，我们表明，非共线反铁磁体在反铁磁自旋电子学的背景下的应用是一个很好的前景。和许多非共线反铁磁体一样，序参量场取SO（3）中的值。通过在能量泛函中进行梯度展开，我们导出了一个有效的理论，该理论解释了长波长激发的磁化物理。我们应用我们的形式主义，静态和动态的纹理，如畴壁和本地化的振荡，并确定拓扑保护的纹理空间本地化。我们的结果适用于交换偏置材料Mn_3X，其中X = Ir，Rh，Pt。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall
Hall mass and transverse Noether spin currents in noncollinear antiferromagnets
本文研究非共线反铁磁体中由自旋旋转对称性产生的守恒诺特流，发现纵向驱动力可普遍产生自旋流霍尔分量，并提出各向同性四阶张量“霍尔（逆）质量”来描述该效应，通过铁磁—非共线反铁磁双层结构中的自旋泵浦数值验证了其可实现性。
2024-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnonic Analogue of Edelstein Effect in Antiferromagnetic Insulators
我们研究了反铁磁绝缘体中由于温度梯度引起的非平衡自旋极化，这是电子逆自旋电流效应的磁振子模拟。我们推导出共线和非共线反铁磁体的温度梯度诱导自旋极化的线性响应理论，它包括外在和内在的贡献。我们将我们的理论应用到几个非中心对称的反铁磁绝缘体，即，对于一维反铁磁自旋链，单层Kagome非共线反铁磁体，例如，$\text{KFe}_3(\text{OH})_6(\text{SO}_4)_2$和非共线呼吸烧绿石反铁磁体，例如，LiGaCr $_4$ O $_8$ .我们的数值评估的响应张量的形状同意所暗示的磁对称性。假设一个现实的温度梯度的$10 \text{K}/\text{mm}$，我们发现二维自旋密度高达$\sim 10^6\hbar/\text{cm}^2$和三维体积自旋密度高达$\sim 10^{14}\hbar/\text{cm}^3$，鼓励实验检测。
2019-09-30 cond-mat.mes-hall
Giant Piezospintronic Effect in a Noncollinear Antiferromagnetic Metal
室温反铁磁自旋电子器件的主要瓶颈问题之一是由于反铁磁体中有限的各向异性磁电阻而导致的小信号读出。然而，这可以通过利用非共线反铁磁体中的贝里曲率诱导的异常霍尔电阻或建立基于反铁磁自旋的有效操纵的隧道结器件来克服。在这项工作中，我们证明了巨大的压电应变控制的自旋结构和异常霍尔电阻在非共线反铁磁金属-D 019六角Mn 3Ga。此外，我们建立了直径为200 nm的隧道结器件，在室温下将最大隧穿电阻比放大到10%以上，这意味着非共线反铁磁体在大信号输出和高密度反铁磁自旋电子器件应用中的巨大潜力。
2021-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fluctuation-mediated spin-orbit torque enhancement in the noncollinear antiferromagnet Mn3Ni0.35Cu0.65N
本研究发现非共线反铁磁体Mn3Ni0.35Cu0.65N的自旋轨道矩在奈尔温度附近达30%的峰值效率，提出反铁磁自旋涨落通过标量自旋手性触发轨道电流的新机制，为增强自旋轨道矩及磁存储应用提供新途径。
2024-01-29 cond-mat.mes-hall
Spin pumping in noncollinear antiferromagnets
对非共线反铁磁体的交流自旋抽运进行了理论研究。从自旋系统的有效作用量描述出发，导出了与SO（3）值反铁磁序参量动力学相关的自旋泵和自旋转移矩的Onsager系数.我们的理论被应用到由均匀外磁场共振驱动的可果美反铁磁体。我们证明了反应（耗散）自旋转移矩参数可以从泵浦交流自旋电流的相位（正交）与驱动场。此外，我们发现，三个自旋波段的可果美AF产生自旋电流与相互正交的偏振方向。这提供了通过激发不同的自旋波模式来控制泵浦自旋电流的自旋取向的独特方式。
2021-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Identifying the origin of out-of-plane spin polarization in the noncollinear antiferromagnet Mn$_3$Ge
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）；Southeast University（东南大学）
研究通过铁磁共振技术比较不同晶向单晶Mn$_3$Ge/Py双层的自旋扭矩，发现平面外自旋极化源于反铁磁序主导的磁自旋霍尔效应和界面自旋交换作用的共同作用。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall
Nearly perfect spin polarization of noncollinear antiferromagnets
针对反铁磁体因净磁化为零导致自旋极化概念模糊的问题，本文定义动量依赖有效自旋极化，发现非共线反铁磁体费米表面广阔区域存在近乎100%自旋极化，可使反铁磁隧道结产生高达10⁴%的非凡隧道磁电阻效应，为自旋电子学提供新方向。
2024-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Hall response of a noncollinear antiferromagnet via spin-transfer torques and oscillating magnetic fields
Kagome晶格反铁磁体Mn $_3$ X（= Sn，Ge）具有非共线的120 $^\circ$有序基态，它产生强的反常霍尔响应.已经表明，这种响应与磁序有关，并且可以通过它来操纵。在这里，我们使用应变和自旋转移矩的组合来控制磁序，从而在不同手征性的状态之间确定性地切换。这些手性基态中的每一个在不同方向上具有反常的霍尔电导率张量。此外，我们表明，可以通过振荡磁场获得类似的操纵应变样品，可能打开这些材料中的光开关的途径。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantum sensing and imaging of spin-orbit-torque-driven spin dynamics in noncollinear antiferromagnet Mn3Sn
具有自发时间反演对称性破缺、非平凡能带拓扑和非常规输运性质的新型非共线反铁磁体由于其丰富的物理性质和巨大的技术应用前景在过去十年中受到了极大的研究兴趣。这一新兴领域的中心焦点之一是探索微观磁结构和奇异材料特性之间的关系。在这里，自旋-轨道-力矩诱导的确定性磁开关和手性自旋旋转的非共线反铁磁Mn 3Sn薄膜中使用氮空位（NV）中心的纳米级成像的报告。的非共振偶极-偶极耦合之间的自旋动力学Mn 3Sn和近NV中心的直接证据也证明了与NV弛豫测量。这些结果表明NV中心在访问这些新兴量子材料中的磁序和动力学的局部信息方面的独特能力，并为研究广泛的拓扑磁体中拓扑和磁性之间的相互作用提供了新的机会。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport Spin Polarization of Noncollinear Antiferromagnetic Antiperovskites
自旋极化电流在自旋电子学中起着关键作用。最近，人们发现具有非自旋简并能带结构的反铁磁体即使在其净磁化强度为零的情况下也能有效地产生自旋反激电流。在具有支持该功能的磁空间群对称性的反铁磁金属中，非共线反铁磁反钙钛矿ANMn $_3$（A = Ga、Ni、Sn和Pt）特别有前途。这是由于它们的高Néel温度和与钙钛矿氧化物衬底的良好晶格匹配，提供了基于这些材料的高结构质量异质结构的可能性。本文采用第一性原理密度泛函理论研究了反铁磁ANMn $_3$金属的自旋极化。我们发现，在这些材料中的纵向电流的自旋极化是在广泛使用的铁磁金属相媲美，因此可以利用在磁性隧道结和自旋转移力矩器件。此外，对于某些薄膜生长方向，可以实现具有巨大的电荷-自旋转换效率的面外横向自旋电流，这意味着ANMn $_3$反钙钛矿可以用作有效的自旋源。这些性质使得ANMn $_3$化合物在自旋电子学中具有应用前景。
2021-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Complex magnetic structure and spin waves of the noncollinear antiferromagnet Mn5Si3
非共线反铁磁基态材料的微观和宏观性质之间的相互联系是一个具有挑战性的问题。这些前沿研究对于揭示潜在的作用机制至关重要，这可能有助于设计未来应用的尖端多功能材料。在这种情况下，Mn5Si3重新获得了科学兴趣，因为它显示出不寻常的和复杂的基态，这被认为是它所表现出的异常输运和热力学性质的起源。在这里，我们使用非弹性中子散射测量和密度泛函理论计算的Mn5Si3的非共线反铁磁相的磁交换耦合。我们确定了基态自旋组态，并计算了它的磁振子色散关系，与实验结果符合得很好。此外，我们调查的自旋织构的演变下的应用程序的外部磁场从理论上证明了多场诱导相变，Mn5Si3经历。最后，我们模拟的稳定性的一些材料的磁矩下的磁场，我们发现，非常敏感的磁矩在一个挫折的安排可以调整的领域。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multifunctional Antiferromagnetic Materials with Giant Piezomagnetism and Noncollinear Spin Current
本文提出了一种新的反铁磁系统自旋谷锁定（SVL），称为$\textit{C}$ -配对SVL，它直接将自旋/谷空间与实空间连接起来，从而实现了对自旋和谷的静态和动态控制，实现了多功能反铁磁材料.在$\textit{C}$配对的SVL中新出现的量子自由度由与晶体对称性而不是时间反演对称性相关的自旋极化谷组成。因此，自旋和谷都可以通过简单地破坏相应的晶体对称性来获得。通常，可以使用应变场来诱导大的净谷极化/磁化，并使用充电电流来产生大的非共线自旋电流。我们预测实现的$\textit{C}$配对SVL单层V $_2$ Se $_2$ O，这确实表现出巨大的压磁，并能产生一个大的横向自旋电流。我们的研究结果提供了前所未有的机会，将各种控制的自旋和谷与非易失性信息存储在一个单一的材料，这是非常可取的多功能基础研究和设备应用。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on the fluctuation properties in noncollinear antiferromagnets: a first-principles and macrospin-based study
本研究结合密度泛函理论与宏自旋模拟，揭示了外延应变对Mn₃Sn非共线反铁磁体磁参数、能垒及涨落特性的影响，为概率计算硬件等需精准控磁的应用提供了理论支撑。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Switching of magnetic domains in a noncollinear antiferromagnet at the nanoscale
研究Mn3Sn薄膜中反铁磁畴的纳米尺度切换，发现大磁场仅诱导部分磁有序且不可切换部分具有单向各向异性，并揭示了其多易磁化轴切换及晶界钉扎行为。
2024-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Superfluidity in the $ν=0$ Quantum Hall State of Graphene
从理论上讨论了一种基于双端自旋输运装置检测石墨烯$ν=0$量子霍尔态的反铁磁倾斜序的方案。在存在垂直于石墨烯平面的磁场的情况下，位于平面内的Néel矢量的动态和不均匀纹理应该介导（几乎无耗散）沿$z$轴极化的自旋角动量的超流体传输，这可以作为倾斜反铁磁体场景的有力支持。通过在$ν=0$区域的两个相对端上耦合$|ν|=2$量子霍尔态的两个自旋极化边缘沟道，可以实现自旋注入和检测。一个简单的动力学理论和Onsager互易调用模型的自旋注入和检测过程中，自旋通过反铁磁体的运输占使用朗道-Lifshitz-吉尔伯特现象。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall
Magnon Spin-Momentum Locking: Various Spin Vortices and Dirac Magnons in Noncollinear Antiferromagnets
本文将自旋动量锁定的概念推广到磁振子系统，导出了一般两体自旋哈密顿量的单磁振子态自旋期望值的计算公式。我们给出了磁振子自旋与动量无关的不通过条件。作为磁振子自旋动量锁定的例子，我们分析了一维Néel序反铁磁体和二维kagome晶格反铁磁体的120 $^\circ$结构。我们发现，即使当哈密顿量具有$z$轴自旋旋转对称性时，磁振子自旋也依赖于其动量，这可以用奇异带点或$U(1)$对称性破缺来解释。在kagome晶格反铁磁体中产生的动量空间中的自旋涡旋具有缠绕数$Q=-2$，而在拓扑绝缘体表面态中观察到的典型自旋涡旋的特征为$Q=+1$。在另一个可果美晶格反铁磁体中发现了表面态的磁振子类似物，即具有$Q=+1$的狄拉克磁振子。利用Poincaré-Hopf指标定理，我们还导出了$Q$的求和规则.
2017-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnon-magnon interactions induced by spin pumping-driven symmetry breaking in synthetic antiferromagnets
反铁磁振子的色散和能量的丰富性促使磁学界考虑将反铁磁用于未来的自旋电子学/磁振子应用。然而，反铁磁振子的激发和控制仍然具有挑战性，特别是当与铁磁对应物相比时。在合成反铁磁超材料中发现了一个中间地带，其中声学和光学磁振子存在于GHz频率。在这些材料中，磁振子能谱可以通过静态破缺外场或偶极相互作用混合光学和声学磁振子分支来调谐。在这里，我们实验测量的磁振子能谱的合成反铁磁四层，并发现避免能级交叉的反铁磁层间耦合无法解释的能谱。我们解释我们的实验结果，使用一个唯象模型，将fieldlike和dampinglike扭矩产生的自旋泵在非共线磁性多层膜分离正常金属间隔。我们表明，在不同的磁性层上的类场力矩的不对称性可以解除的声学和光学磁振子分支的光谱简并和产量破磁诱导磁振子-磁振子相互作用。我们的工作扩展了自旋泵现象的非共线磁化配置，并显着扩展了反铁磁体和量子混合磁振子材料内的工程磁振子-磁振子相互作用的方式。
2023-01-18 cond-mat.mes-hall
Controlled spin-to-charge conversion in noncollinear antiferromagnet-based Py/Mn$_{3}$Pt heterostructure
本文通过宽带铁磁共振系统研究了Py/Mn₃Pt非共线反铁磁异质结构，发现其具有显著增强的阻尼和高效自旋泵浦，有效自旋混合电导达4.8×10¹⁸ m⁻²，证明该体系在超快自旋电子器件中具有重要应用潜力。
2025-08-28 cond-mat.mes-hall 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
Magnetic orderings from spin-orbit coupled electrons on kagome lattice
本文从电子的紧束缚哈密顿量出发，利用电子的填充因子和自旋-轨道耦合（SOC）来研究可果美晶格上的磁有序。我们发现，即使是一个简单的kagome晶格模型可以主机铁磁和非共线反铁磁的顺序取决于电子填充，反映狄拉克和平坦的频带特性的kagome晶格中的间隙结构。Kane-Mele-或Rashba-型SOC倾向于稳定非共线有序，如磁螺旋和120度反铁磁有序，由于有效的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用从SOC得到的相结构有助于定性理解在各种kagome层状材料与Weyl或Dirac电子的磁有序。
2022-02-14 cond-mat.mes-hall
Noncollinear Spintronics and Electric-Field Control: A Review
我们的世界是由各种不同结构的材料组成的，其中自旋结构在当代信息技术的自旋电子器件中起着举足轻重的作用。除了传统的共线自旋材料，如共线铁磁体和共线反铁磁耦合材料，非共线自旋电子材料由于奇异的物理现象而成为研究的热点。本文首先介绍了两种非共线自旋结构，即：产生实空间Berry相的手征自旋结构和产生动量空间Berry相的共面非共线自旋结构，进而发展到这些非共线自旋系统中的拓扑霍尔效应、反常霍尔效应、多铁性、Weyl费米子、自旋极化电流和自旋霍尔效应等相关的新物理现象。随后，我们总结和阐述了非共线自旋结构的电场控制和相关的物理效应，这可能使未来的超低功耗自旋电子器件。在最后的展望部分，我们强调了实验检测理论预测的有趣自旋极化电流、验证无自旋轨道耦合情况下的自旋霍尔效应以及探索非共线反铁磁材料的各向异性磁电阻和畴壁相关磁电阻效应的重要性和可能途径。
2020-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable Magneto-optical Kerr effect in two-dimensional non-collinear antiferromagnetic material HfFeCl6
本研究基于第一性原理计算，发现具有非共线Y-AFM基态的二维HfFeCl6单层能打破时间反演对称性从而激活磁光克尔效应，且其MOKE光谱可通过反转晶体与自旋手性实现切换，为AFM状态的电学读出提供了材料平台。
2025-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superfluid Spin Transport in the Van der Waals Antiferromagnet CrCl$_3$
CIC nanoGUNE BRTA（纳米技术研究中心）；State Key Laboratory of Flexible Electronics (LoFE) & Institute of Flexible Electronics (IFE), Xiamen University（厦门大学）；Department of Physics, Boston College（波士顿学院）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（巴斯克科学基金会）
该研究在范德华反铁磁绝缘体CrCl$_3$中发现并调控了超流体自旋输运，通过非局域器件实现约90微米弱衰减输运，并证明强磁场和高温可抑制该状态，为低功耗长距离自旋输运提供新平台。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall
Magnon drag induced by magnon-magnon interactions characteristic of noncollinear magnets
非共线磁体由形成非共线自旋结构的磁矩组成。由于这种结构，磁振子的哈密顿量获得了立方项。虽然立方项是非共线磁体的磁振子-磁振子相互作用的特征，但它们对磁振子输运的影响还没有被阐明。在这里，我们表明，在一个倾斜的反铁磁体的立方项造成的磁振子阻力，磁振子拖动磁振子自旋电流和热流，这可以用来增强这些电流通过调谐磁场。对于一个强磁场，我们发现，立方项诱导低温峰值的自旋Seebeck系数，磁振子电导率和磁振子热导率，并且每个值是一个数量级大于非相互作用的值。这种增强主要是由于通过磁场依赖的倾斜角的三次项的耦合常数的磁场依赖性。我们的磁振子阻力提供了一种方法，通过多体效应控制非共线磁体的磁振子电流。
2022-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau versus Spin Superfluidity in Spinor Bose-Einstein Condensates
我们考虑自旋为1/2的玻色-爱因斯坦凝聚体，它最初是在一个自旋投影中制备的。在这样一个系统中存在的两个渠道的激发（即密度和自旋波）进行了讨论，我们展示了如何纯自旋波可以激发在局部磁缺陷的存在。我们分析了自旋激发在朗道超流性判据中所起的作用，并证明了反铁磁凝聚体不存在绝对超流性。在铁磁的情况下，我们确定了两个临界速度的超流性的崩溃。
2013-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Effects of magnon-magnon interactions in a noncollinear magnet induced by combination of a symmetric and an antisymmetric exchange interaction
研究了反铁磁海森堡相互作用和Dzyaloshinsky-Moriya相互作用共同作用下螺旋磁体中的磁振子-磁振子相互作用及其效应。我们发现，磁振子-磁振子相互作用对低能磁振子的主要影响是重整化能量色散系数。这可以解释为什么有些实验与非相互作用理论相一致。我们还发现，虽然磁振子-磁振子相互作用引起低能磁振子的对振幅，但它对激发能的影响可以忽略不计。这表明，对于磁振子有限对振幅不一定伴随着对凝聚。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale magnetic domains in polycrystalline Mn3Sn films imaged by a scanning single-spin magnetometer
该研究利用基于氮空位中心的单自旋扫描显微镜直接成像多晶Mn₃Sn薄膜磁畴，揭示其非均匀磁开关行为，为理解非共线反铁磁体磁有序及研究凝聚态体系自旋特性提供支持。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crossover from Diffusive to Superfluid Transport in Frustrated Magnets
我们调查的自旋输运的磁相图的阻挫反铁磁绝缘体，并揭示了一个急剧的修改的运输制度从自旋扩散自旋超流。采用三角形晶格占最近邻和次最近邻交换相互作用与易平面各向异性，我们进行原子自旋模拟的两端配置在整个磁相图。我们发现，只要基态磁矩保持在平面内，无论磁配置是铁磁，共线或非共线反铁磁，该系统表现出自旋超流行为与设备的输出是独立的交换相互作用的值。当磁阻挫大到足以与易平面各向异性竞争并使磁矩倾斜出平面时，自旋输运逐渐向扩散区发展。研究了磁相界附近自旋超流的稳定性，揭示了铁磁相变附近{ \em近似}自旋超流的可能性。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall
Collective spin dynamics under dissipative spin Hall torque
在层状磁性异质结构中，电流感生自旋力矩在广泛的磁性材料类别中具有许多共性。这些系统不仅包括共线铁磁体、亚铁磁体和反铁磁体，还包括更复杂的非共线自旋系统。我们开发了一个通用的拉格朗日-瑞利方法来研究耗散转矩的作用，它可以将能量泵入长波磁动力学，引起动态不稳定性。虽然瑞利结构的这种扭矩是类似的不同的磁性材料，其后果敏感地依赖于性质的顺序，特别是，对是否有一个净磁矩。后者赋予系统单极开关能力，而磁补偿材料往往演变为极限环，在大扭矩，与手性依赖于扭矩符号。除了铁磁和反铁磁的情况下，我们讨论亚铁磁体，显示开关和极限环之间的复杂竞争。作为一个简单的情况下，补偿非共线秩序，我们认为各向同性自旋玻璃，以及它们与共线磁秩序共存的情况。
2020-10-29 cond-mat.mes-hall
Spin-polarized current in non-collinear antiferromagnets
非共线反铁磁体，如Mn $_3$ Sn和Mn $_3$ Ir，最近被证明是类似于铁磁体，因为它们具有大的反常霍尔效应。在这里，我们表明，这些材料在另一个方面类似于铁磁体：在这些材料中的电荷电流是自旋极化的。此外，我们还发现，产生自旋极化电流的机制与产生横向自旋电流的机制相同，横向自旋电流与传统的自旋霍尔效应具有明显的对称性。通过\emph{ab initio}微观计算和对称性分析，说明了自旋极化电流和横向自旋电流的存在。我们讨论了这些新的自旋电流，如反铁磁金属或隧道结的可能应用。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
Symmetry-Breaking Interlayer Dzyaloshinskii-Moriya Interactions in Synthetic Antiferromagnets
多层薄膜中的磁界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）可以导致奇异的手征自旋态，这对未来的自旋电子学技术至关重要。在缺乏反转对称性的系统中，界面重金属通常表现为层内相互作用，通过顺磁性重金属介导。在这里，我们将展示如何通过设计具有倾斜磁化状态的合成反铁磁体，也可以在室温下观察到界面层间非线性。层间介电层通过非共线自旋态的出现打破了磁反转过程的对称性，从而导致手性交换偏置磁滞回线。这项工作开辟了尚未探索的途径，在多层薄膜系统中的新的手性自旋纹理的发展。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall
Piezomagnetism in a model cubic noncollinear altermagnet
University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Zagreb（萨格勒布大学）
本研究在立方非共线交变磁体MnTe2中发现巨大压磁响应，通过膨胀测量与核磁共振证实直接和逆压磁效应，确立其为模型交变磁体，为自旋电子学与存储应用提供新途径。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal fields, exchange, and dipolar interactions and noncollinear magnons of erbium oxide
该研究构建含晶体场、交换与长程偶极作用的氧化铒单离子哈密顿量，结合 Holstein-Primakoff 变换和 paraunitary 对角化模拟非共线磁振子，证明偶极作用显著改变能带且截断至第40近邻可实现10^-6量级收敛。
2025-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin supercurrent in Josephson contacts with noncollinear ferromagnets
本文从理论上研究了两个s波超导体通过非共线铁磁畴扩散接触连接时的约瑟夫森耦合。首先，我们考虑一个接触与两个域的磁化矢量取向错误的角度$θ$。利用量子线路理论，我们发现除了电荷超电流，自旋超电流，这是偶数在$ϕ$和奇数在$θ$，与自旋极化垂直的磁化矢量之间流动的域。此外，在结的界面处的非对称绝缘势垒，该系统可能会经历反铁磁-铁磁相变为$ϕ=π$。其次，我们讨论了具有多畴壁的扩展磁织构中的自旋超电流。我们发现了位置相关的自旋超流。自旋超电流的大小强烈地依赖于超导体之间的相位差和畴壁的数量。我们的研究结果表明，耦合超导相的磁化动力学的可能性。
2011-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Generation of spin-triplet Cooper pairs via a canted antiferromagnet
本研究理论提出利用倾斜反铁磁体与常规超导体构成的简单双层结构，借助反铁磁子晶格磁化的本征非共线性可控产生自旋三重态库珀对，并通过Bogoliubov-de Gennes框架分析其空间关联及临界温度随倾斜度的变化，为实验观测提供依据。
2023-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Observation of spin superfluidity: YIG magnetic films and beyond
从拓扑结构的序参量的观察在钇铁石榴石（YIG）磁性薄膜的磁振子凝聚体，不能期望的能量障碍，使自旋超电流亚稳。但是，我们表明，一些障碍的动力学起源是可能的，但直到梯度的相位（自旋进动角）不超过临界值（模拟的朗道临界速度在超流体）。另一方面，最近发表的实验检测的自旋超流性的YIG薄膜和反铁磁体的索赔是不合理的，和自旋超流性的磁有序固体尚未得到实验证实。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Bose condensation and spin superfluidity of magnons in a perpendicularly magnetized film of yttrium iron garnet
本文用带状线研究了在高频抽运下垂直磁化的钇铁石榴石薄膜中磁振子玻色凝聚的形成。研究了磁振子的非线性磁共振特性和磁振子玻色凝聚在磁场梯度中的空间分布。在这些实验中，玻色子系统的磁振子的行为类似于反铁磁超流3He-B中磁振子的玻色凝聚，这在之前已经详细研究过了。磁子BEC形成具有磁子超流性质的相干旋进态。它的稳定性取决于激发的磁振子之间的排斥势，该排斥势补偿了磁场的不均匀性。
2020-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of the Anomalous Hall Effect in a Collinear Antiferromagnet
时间反转对称性破缺是支撑许多磁拓扑现象（例如异常霍尔效应（AHE）及其量子化变体）的基本物理概念。AHE主要伴随有铁磁偶极矩，这阻碍了拓扑量子态并限制了存储器设备中的数据密度，或者伴随有具有强自旋退相干的精细非共线磁序，这两者都限制了它们的适用性。一个潜在的突破是最近的理论预测的AHE所产生的共线反铁磁性在各向异性晶体环境。这种新机制不需要磁偶极或非共线场。然而，迄今为止还没有实验观察到。在这里，我们证明了这种非常规的机制，通过测量AHE在外延层的金红石共线反铁磁体RuO $_2$。所观察到的异常霍尔电导率是大的，超过300 S/cm，并与Berry相拓扑输运的贡献。我们的结果打开了一个新的未探索的篇章时间反演对称性破缺现象的丰富类共线反铁磁材料。
2021-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
