Part of a collection of reviews on antiferromagnetic spintronics. Antiferromagnetic dynamics, spin-texures, and nanostructures
反铁磁体作为自旋电子学的有源元件可以比它们的铁磁对应物更快，并且对磁噪声更鲁棒。由于强交换耦合的磁性亚晶格结构，反铁磁序参量动力学性质不同，从而能够产生新的设备功能。在这篇综述中，我们讨论了反铁磁纹理-纳米粒子，畴壁，skyrmions，-在不同的自旋扭矩的作用下。我们对比了反铁磁和铁磁动力学，重点是相关的应用程序的功能。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Disentangling complex current pathways in a metallic Ru/Co bilayer nanostructure using THz spectroscopy
许多现代自旋电子技术，如自旋阀、自旋霍尔应用和自旋电子太赫兹发射器，都是基于电子穿过金属纳米结构内的掩埋内部界面。然而，这种纳米结构内的复杂电流路径很难使用传统的实验方法解开。在这里，我们测量的导电性的技术相关的Ru/Co双层纳米结构在无接触的方式使用太赫兹时域光谱。通过将有效的电阻网络应用于数据，我们解决了纳米结构内的复杂电流路径，并确定Ru和Co纳米层之间的内部界面的电子透明度的程度。
2022-11-23 cond-mat.mes-hall
Dirac and Weyl Materials: Fundamental Aspects and Some Spintronics Applications
狄拉克和外尔材料是指一类具有低能量准粒子激发的固体材料，其可以由相对论性量子力学中的狄拉克和外尔方程描述。从石墨烯作为第一个突出例子的出现开始，这些材料由于其新颖的基本性质以及巨大的应用潜力而引起了人们的极大兴趣。本文介绍了Dirac和Weyl材料的基本概念，并简要回顾了这一领域的一些最新研究成果，特别是有关概念的发展和自旋电子学/赝自旋电子学的应用。
2016-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Route Towards Dirac and Weyl Antiferromagnetic Spintronics
拓扑量子物质和自旋电子学的研究在很大程度上是独立发展的。在这篇评论中，我们讨论了一个新的角色，反铁磁秩序已采取结合拓扑物质和自旋电子学。这是由于反铁磁体中存在的复杂的微观对称性，例如，拓扑相对论准粒子和新发现的Néel自旋轨道力矩共存。我们首先介绍了拓扑半金属和自旋轨道电子的概念。其次，我们解释了反铁磁对称性的最小狄拉克半金属模型和狄拉克的例子预测的指导作用的$\textit{ab initio}$计算，和Weyl反铁磁体：SrMnBi $_{\text{2}}$，CuMnAs，和Mn $_{\text{3}}$ Ge。最后，我们说明了狄拉克准粒子，拓扑结构和反铁磁性的相互作用：（i）实验观察到的量子霍尔效应EuMnBi $_{\text{2}}$，（ii）大的异常霍尔效应Mn $_{\text{3}}$ Ge，和（iii）理论预测的拓扑金属-绝缘体转变CuMnAs。
2017-02-24 cond-mat.mes-hall
Spintronics and Quantum Computing: Switching Mechanisms for Qubits
量子计算和量子通信是纳米结构中自旋的相干操纵所产生的新信息处理技术的显著例子。我们回顾了我们的理论建议，使用电子自旋量子限制纳米结构作为量子比特。我们提出了单和两个量子比特门机制在横向以及垂直耦合的量子点，并讨论了可能性耦合自旋量子点通过交换或超交换。此外，我们提出了一种新的驻波开关，它允许执行量子操作的量子点或自旋1/2分子放置在一个1D或2D晶格。
2000-10-26 cond-mat.mes-hall
Calculation method of spin accumulations and spin signals in nanostructures using spin resistors
自旋输运的理解和计算是自旋电子学器件发展的基本要素。本文提出了一种简单的方法来解析计算复杂系统中的自旋积累、自旋电流和磁阻。这既可以用于多层的CPP实验，也可以用于由半导体、氧化物、金属和碳同素异形体制成的多末端纳米结构。
2015-06-08 cond-mat.mes-hall
Emergence of magnetism in graphene materials and nanostructures
基于碳的磁性材料和纳米结构为自旋电子学等未来技术应用提供了独特的机会。本文综述了石墨烯衍生的系统，其中磁相关性由于尺寸减小、无序和其他可能的情况而出现。特别是，零维石墨烯纳米碎片，一维石墨烯纳米带，以及石墨烯和石墨中的缺陷诱导磁性都被覆盖。在这些系统中出现的磁性的可能的物理机制的说明与计算的例子的帮助下，基于简单的模型哈密顿。此外，这篇评论还包括自旋输运性质，石墨烯基自旋电子器件的设计，有限温度下的磁有序以及最新的实验成果。
2010-04-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion Sliding Switch in a 90-nm-Wide Nanostructured Chiral Magnet
Hefei Normal University（合肥师范学院）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Anhui University（安徽大学）
通过利用90纳米宽磁性纳米结构中的Skyrmion边缘吸引力相互作用，实现了一种基于Skyrmion滑动的二进制开关，展示了在三维拓扑自旋电子器件中的应用潜力。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Generation and Detection of Spin Currents in Semiconductor Nanostructures with Strong Spin-Orbit Interaction
利用电子自旋存储、传输和操纵信息是自旋电子学的核心。未来自旋电子学应用的基础是在固态系统中控制自旋电流的能力。在迄今为止提出的不同平台中，具有强自旋轨道相互作用的半导体特别有吸引力，因为它们承诺使用全电子协议进行快速和可扩展的自旋控制。在这里，我们演示了半导体纳米结构中纯自旋电流的产生和测量。产生是纯电的，并且由具有强自旋轨道场的材料中的自旋动力学介导。测量是使用自旋-电荷转换技术，基于磁场对称性容易测量的电量。通过量子点接触的电导校准自旋-电荷转换，我们定量测量了多端GaAs点中的介观自旋霍尔效应。我们报告的自旋电流为174 pA，对应于34%的自旋霍尔角。
2015-05-18 cond-mat.mes-hall
Spin orbit interaction induced spin-separation in platinum nanostructures
Hirsch（1999）提出了观察自旋霍尔效应的机制和几何学。在这项工作中，我们提出了一种新的实现赫希几何的铂（Pt）纳米结构，这是一个越来越重要的材料自旋电子学的应用。在非局部几何结构中进行测量以避免伪效应。测量结果表明Pt具有较大的自旋霍尔电导率。并与金（Au）和铝（Al）的结果进行了比较。我们的观察可能的理论解释简要地提到。
2008-04-01 cond-mat.mes-hall
Magnetization dynamics induced by in-plane currents in ultrathin magnetic nanostructures
超薄磁系统的性质与较厚的磁系统有质的不同，这意味着不同的物理学决定了它们的性质。我们证明，各种这样的性质可以解释自然的Rashba自旋轨道耦合在磁性系统。这一工作对基于双磁系统的下一代自旋电子器件的开发具有重要的参考价值。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques in magnetic Weyl semimetal tunnel junctions
本文研究了非对称磁性隧道结中的电流感生力矩，该隧道结包含一个常规铁磁体和一个磁性外尔半金属接触。外尔半金属主机手性体状态和拓扑保护费米弧表面状态，发现支配的电压行为和效率的电流感应扭矩。我们报告如何批量手征规定的非平衡扭矩作用于铁磁体的符号，并讨论了存在的大的类场扭矩作用于磁性Weyl半金属超过传统的磁性隧道结的理论最大值。后者是来自费米弧自旋纹理和显示一个反直观的依赖外尔节点分离。我们的研究结果揭示了由磁性Weyl半金属组成的多层自旋电子器件的新物理，这可能为新的节能自旋电子器件打开大门。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall
Controlled spatial separation of spins and coherent dynamics in spin-orbit-coupled nanostructures
电子自旋的空间分离，然后控制它们各自的自旋动力学，最近已经成为许多基于自旋的技术提案中的重要组成部分，因为它将使两种自旋物质都能够同时利用，这与大多数当前自旋电子学研究和技术不同，其中一次只能处理一种自旋物质。在这里，我们证明了空间自旋分裂的相干电子束可以实现和控制使用之间的相互作用的外部磁场和Rashba自旋轨道相互作用在半导体纳米结构。横向磁聚焦技术被用来检测这种自旋分离。更值得注意的是，我们设计自旋轨道相互作用的能力使我们能够同时操纵和探测两种自旋物种的相干自旋动力学及其相关性，这可能会开辟一条通往自旋电子学和基于自旋的量子信息处理的道路。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall
Spin transport in graphene nanostructures
石墨烯是自旋电子学的一种有趣材料，即使在室温下也显示出长的自旋弛豫长度。对于未来的自旋电子器件，重要的是要了解自旋的行为和限制自旋输运的结构中的尺寸小于自旋弛豫长度。然而，石墨烯纳米结构中的自旋注入和输运的研究是高度未开发的。在这里，我们研究了尺寸小于自旋弛豫长度的纳米结构石墨烯中的自旋注入和弛豫。对于石墨烯纳米岛，其中的边缘长度与面积的比率是远远高于标准设备，我们表明，在边缘增强自旋翻转过程似乎并没有发挥主要作用的自旋弛豫。另一方面，接触诱导的自旋弛豫对这些低维结构具有更显著的影响。通过研究通过石墨烯量子点的非局域自旋输运，我们观察到所获得的自旋弛豫值由连接的石墨烯岛而不是由量子点本身决定。使用一个简单的模型，我们认为，未来的非本地汉勒进动测量可以获得一个更显着的值的自旋弛豫时间的量子点通过使用高自旋极化接触结合低隧穿率。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall
Electrical control of spin relaxation time in complex quantum nanostructures
本文研究量子环包围量子点的复杂纳米结构，证明通过调控限制势可显著延长电子自旋弛豫时间，为自旋存储器和可扩展量子比特提供支持。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall
Stabilization and application of asymmetric Néel skyrmions in hybrid nanostructures
信息量的不断增加迫使信息存储和处理技术不断改进，设备进一步小型化，效率提高。磁skyrmions，拓扑准粒子，最小的稳定磁纹理具有有趣的性质和潜在的数据存储应用。具有不同磁化方向的元素的混合纳米结构可以为开发基于skyrmion的自旋电子器件和磁振子器件提供额外的优势。我们发现，一个Néel型skyrmion限制在一个纳米点放置在顶部的铁磁条产生一个独特的和引人注目的平台，探索磁化纹理之间的相互耦合。Skyrmion会在条纹上产生印记，这反过来又会不对称地挤压点中的Skyrmion，增加它们的大小和Skyrmion稳定性的范围，同时引入Skyrmion双稳定性。最后，我们提出了一个概念验证技术的无约束运输的skyrmion沿赛道的基础上提出的混合动力系统。我们的研究结果表明，混合结构，是有前途的应用在磁振子和自旋电子学。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature Evolution of Quasi-one-dimensional C60 Nanostructures on Rippled Graphene
我们报道了在波纹石墨烯上制备新型一维C60纳米结构。通过仔细控制波纹石墨烯的线性周期电位和C60表面迁移率之间的微妙平衡，我们证明了C60分子可以排列成宽度为2到3个分子的一维C60链结构。在较高的退火温度下，一维链状结构转变为更紧凑的六方密排准一维条状结构。首次在石墨烯上实现一维C60结构的实验可能为制造新的C60/石墨烯混合结构铺平道路，用于未来电子学，自旋电子学和量子信息的应用。
2015-05-06 cond-mat.mes-hall
Theory for spin torque in Weyl semimetal with magnetic texture
自旋转移矩是自旋电子学器件（如跑道存储器）运行的基本物理量。本文从理论上研究了磁性Weyl半金属中的自旋转移矩和磁畴壁的动力学。由于Weyl半金属中强的自旋轨道耦合，自旋转移矩可以显著增强，因此它们可以提供更有效的控制磁性织构的手段。我们推导了自旋转移力矩的解析表达式，发现畴壁的速度比常规铁磁金属的大一个数量级。此外，由于在薄的畴壁配置的纵向电导率的抑制，由于焦耳加热的自旋转移扭矩的耗散变得比大块金属铁磁体小得多。因此，畴壁的快速控制，可以实现与更小的耗散从焦耳加热的外尔半金属所需的应用到低能耗的自旋电子器件。
2019-03-03 cond-mat.mes-hall
Spin-filter effect at the interface of magnetic/non-magnetic homojunctions in Li doped ZnO nanostructures
经过十多年的广泛研究，在广泛的名义上非磁性材料的晶格缺陷触发的磁序，我们报告其在自旋电子器件中的应用。该器件是基于自旋过滤器的现象，我们发现在缺陷引起的磁性和非磁性区域之间的接口，在Li掺杂的ZnO微丝的表面产生的低能质子注入。在300~K下观察到正的磁电阻，并且与沿导线引入的界面数量成比例。
2017-07-06 cond-mat.mes-hall
Deterministic Electrical Control of Single Magnetic Bubbles in Nanostructured Cells
Anhui University（安徽大学）；Hefei Normal University（合肥师范学院）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场科学中心）；School of Materials Science and Engineering, Anhui University（安徽大学材料科学与工程学院）
该研究通过电控制实现了单个磁性气泡的确定性操控与检测，为自旋电子器件的发展提供了新方向。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Fingerprints of Synthetic Antiferromagnet Nanostructures with Interfacial Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
具有界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的合成反铁磁体（SAF）纳米结构可以具有拓扑上不同的自旋纹理，例如skyrmions，因此被认为是自旋电子学和磁振子应用的有希望的候选者。在这里，我们提出了全面的微磁模拟这样的材料系统，并讨论了丰富的相图，包含各种类型的磁配置。除了静态性质，我们进一步讨论了计算的磁态，其中包括个别skyrmions和skyrmionium的共振激发。最后，在磁传感应用的背景下，基于宽带铁磁共振测量的动态指纹的SAF skyrmion团簇的内部模式进行了研究和讨论。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct demonstration of decoupling of spin and charge currents in nanostructures
自旋电流和电荷电流的解耦是自旋电子学迅速发展的基本原理之一。然而，没有直接的证据表明存在这种现象。我们报道了一种新的测量方法，其中非平衡自旋布居是由铁磁体穿过隧道势垒向一维自旋通道注入电流产生的，并由一对对称放置在注入点附近的铁磁电极差分检测。我们证明了自旋电流是严格各向同性的注入点，因此，完全解耦的单向电荷电流。
2006-02-14 cond-mat.mes-hall
Spin injection and perpendicular spin transport in graphite nanostructures
有机和碳基材料对自旋电子学是有吸引力的，因为它们的小自旋轨道耦合和低超精细相互作用预计会产生大的自旋弛豫时间。然而，相应的自旋弛豫长度不一定是大时，运输是通过弱相互作用的分子轨道。在这里，我们使用石墨作为模型系统和研究自旋输运方向垂直的弱键合石墨烯片。我们实现了高度（75%）的自旋极化电子注入到300-500 nm的石墨纳米结构和高达17 nm厚，并观察运输没有任何可测量的自旋信息的损失。在石墨为基础的自旋阀三明治的局部自旋输运的直接可视化也显示了空间均匀和近统一的传输在费米能级以上的1.8 eV的电子。
2010-05-21 cond-mat.mes-hall
Thermal Stability of Skyrmion Tubes in Nanostructured Cuboids
本研究利用洛伦兹TEM直接观测FeGe纳米长方体中的斯格明子管，结合微磁模拟揭示其在受限几何中的热稳定机制及场冷诱导的亚稳态扩展区域。
2025-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spintronics and Quantum Computing with Quantum Dots
纳米结构中自旋的产生、相干操纵和测量为电子学和信息处理开辟了全新的可能性，其中包括量子计算和量子通信。我们回顾了我们的理论方案，利用量子点中的电子自旋作为量子比特。我们提出了单和两个量子比特门机制在横向以及垂直耦合量子点，并讨论了可能性耦合自旋量子点通过超交换。我们进一步介绍了最近提出的使用单个量子点作为自旋过滤器和自旋读出/存储器件的方案。
2000-09-19 cond-mat.mes-hall
Magnetoswitching of current oscillations in diluted magnetic semiconductor nanostructures
在稀磁半导体多量子阱中，由于禁闭、库仑和交换作用的相互作用，产生了强非线性输运。非线性效应包括自旋极化稳态和自持电流振荡的外观作为可能的稳定状态的纳米结构，这取决于其配置和控制参数，如电压偏置和水平分裂由于外部磁场。振荡区的大小随着阱数和能级分裂而增大。本文系统地分析了II-VI族稀磁半导体多量子阱的电荷和自旋对电压和磁场开关的响应。由于基于这些纳米结构的自旋电子器件的潜在实现，静态和时间周期性自旋极化状态的描述、它们之间的跃迁以及对电压或磁场切换的响应具有非常重要的意义。
2009-09-23 cond-mat.mes-hall
Laser-induced terahertz spin transport in magnetic nanostructures arises from the same force as ultrafast demagnetization
激光诱导的太赫兹自旋输运（TST）和超快退磁（UDM）是飞秒磁性和太赫兹自旋电子学中的核心现象，但迄今为止是不相关的。在这里，我们使用宽带太赫兹发射光谱在一个设置中可靠地测量这两个过程。我们发现，单个铁磁金属层F的UDM速率与从F到相邻正常金属层N的TST通量具有相同的时间演化。这种惊人的一致性表明，UDM和TST是由相同的力驱动的，这完全取决于铁磁体的状态。分析模型一致和定量地解释了我们的观察。结果表明，F的UDM和F的TST都是一个重要的遗传因子，|N堆叠产生于广义自旋电压，其定义为任意的非热电子分布。我们还得出结论，由于F和N之间可能的温度差的贡献是轻微的，自旋电流的振幅可以，在原则上，增加了一个数量级。总的来说，我们的研究结果使人们能够将UDM的大量知识应用于TST，从而为大振幅太赫兹自旋电流开辟了新的途径，从而为节能的超快自旋电子器件开辟了新的途径。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall
Giant intrinsic spin Hall effect in the TaAs family of Weyl semimetals
自发现以来，拓扑绝缘体由于其表面态携带的自旋电流具有自旋-动量锁定效应，被认为是理想的自旋电子材料。然而，体掺杂问题仍然是阻碍此类应用的障碍。在这项工作中，我们预测，一个新发现的家庭的拓扑材料，外尔半金属，表现出大的内在自旋霍尔效应，可用于产生和检测自旋电流。我们的$ab~initio$计算揭示了一个大的自旋霍尔电导率，是可比的$4d$和$5d$过渡金属。自旋霍尔效应本质上来源于Weyl半金属的体能带结构，它表现出大的Berry曲率和自旋-轨道耦合，因此拓扑绝缘体中的体载流子问题自然避免。我们的工作不仅为外尔半金属在自旋电子学中的应用铺平了道路，而且为在各种拓扑材料中寻找自旋霍尔效应提供了新的指导。
2016-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
RKKY interaction of magnetic impurities in multi-Weyl semimetals
本文系统地研究了带有任意电荷$Q$的Weyl半金属中两种磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用.发现RKKY相互作用对$Q\geq2$具有本质的各向异性，其对费米能级和杂质分离的依赖性直接受电子电荷的控制.随着$Q$的增加，RKKY相互作用变得更加长程和各向异性，这使得有趣的磁序更容易形成，因此可能在自旋电子学中有重要的应用。
2017-07-02 cond-mat.mes-hall
Room temperature two-dimensional antiferromagnetic Weyl semimetal CrO with giant spin-splitting and spin-momentum locked transport
本文预测二维反铁磁 Weyl 半金属 CrO 具有巨大自旋劈裂、自旋-动量锁定输运和高 Néel 温度，并可通过应变调控 Weyl 点实现四类自旋电子态。
2021-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Persistent Spin Textures in Semiconductor Nanostructures
半导体自旋电子学中的器件概念使得期望长的自旋寿命，并且通过量子信息处理方案对自旋控制的要求甚至更高。不幸的是，由于自旋-轨道耦合，半导体中的电子自旋通常会经历相当快的退相干。然而，在由锌半导体制成的二维量子阱中，自旋-轨道相互作用可以被设计成这样一种方式，即使在存在无序和缺陷的情况下，也会出现具有非常长自旋寿命的持久自旋结构。我们回顾了实验和理论发展这一主题的$n$掺杂和$p$掺杂的结构，我们讨论了可能的器件应用。
2016-09-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Current-Controlled Topological Magnetic Transformations in a Nanostructured Kagome Magnet
拓扑磁荷Q是描述磁畴的基本参数，决定了磁畴的电磁特性。通过电学方法以受控方式切换Q的能力允许在未来的自旋电子器件中灵活操纵电磁行为。本文报道了可果美晶体Fe $_3$ Sn $_2$中Q = -1 Skyrmions和Q = 0条纹或II型泡之间的室温电流控制拓扑磁变换。我们发现，通过调节~10 $^{10}$ A $^{-2}$量级的纳秒脉冲电流密度，可以实现可再现的可逆Skyrmion-bubble和Skyrmion-stripe相变。进一步的数值模拟表明，结合焦耳热效应的自旋转移力矩决定了电流诱导的拓扑磁变换。
2022-05-25 cond-mat.mes-hall
Field manipulation of Weyl modes in an ideal Dirac semimetal
Beihang University（北京航空航天大学）；Wuhan National High Magnetic Field Center and School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院及武汉国家高磁场科学中心）；School of Physics and Key Laboratory of the Ministry of Education, Southeast University（东南大学物理学院及教育部重点实验室）
通过调节磁场实现理想狄拉克半金属中多重韦伊尔模，揭示了在交织对称性和时间反演破缺下的不同韦伊尔模特性。
2025-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spintronics on Chiral Objects
手征，即手性，是自然界中最基本的有趣的不对称现象之一。根据定义，手性物体在镜面反射操作后不能彼此叠加。在自然界中可以发现许多手性结构的例子，例如手性分子和手性磁性纳米结构。由于自旋-轨道相互作用，移动的电子通过它们自己的自旋与旋向性相关联，因此当它们与手性材料相互作用时表现出各种涌现现象，否则在非手性系统中不会观察到这些现象。这种新的范例允许通过利用手性物体与移动电子自旋的相互作用来潜在地开发新形式的设备或方法。本文综述了近年来自旋电子学在手征物体上的研究进展，并展望了自旋电子学在手征物体上的应用前景。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Method of dynamic resonance tuning in spintronics of nanosystems
提出了一种快速调节磁性纳米系统磁化方向的方法。这种系统的例子是极化纳米结构、磁性纳米分子、磁性纳米团簇、磁性石墨烯、偶极和旋量捕获原子以及量子点。本文的重点是磁性纳米分子和纳米团簇。该方法基于两个主要的设计：首先，磁性样品被放置在谐振电路的线圈内，产生反馈场，第二，存在可以变化的外部磁场，以便在样品磁化的运动期间动态地支持样品的塞曼频率和电路的固有频率之间的谐振。这种方法可以应用于存储器件和其他自旋电子器件的生产。
2022-10-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Detecting magneto-optical interactions in nanostructures
本研究结合实验测量与模拟，观测Co、Fe、Ni磁性纳米线六边形阵列中的磁光相互作用，发现动态雪崩现象，证明产生磁光电流的可能性。
2024-01-06 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic superconductivity and high spin polarization coexisting at metallic point contacts on the Weyl semimetal TaAs
外尔半金属是一种拓扑上非平凡的物质相，它承载着无质量的外尔费米子，这种粒子自理论发现以来80多年来一直难以捉摸。外尔半金属具有独特的输运和磁输运性质以及极高的表面自旋极化。在这里，我们表明，一个独特的介观超导相的临界温度高达7 K，可以实现通过形成金属点接触与银（Ag）的单晶的TaAs，而既不是银也TaAs超导体。从这样的点接触获得的Andreev反射谱拟合以及在一个修改的Blonder-Tinkham-Klapwijk（BTK）模型与超导能隙高达1.2 meV。该模型的分析还揭示了高达60%的高输运自旋极化，表明自旋极化的超电流流过TaAs上的点接触。这种点接触也表现出大的各向异性磁阻（AMR）源于自旋极化电流。因此，除了发现一种新的介观超导相，它的共存与一个大的自旋极化，我们的研究结果也表明，点接触的Weyl半金属在自旋电子学的应用是潜在的重要。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Topological properties of multi-terminal superconducting nanostructures: effect of a continuous spectrum
最近，它已被证明，多终端超导纳米结构可能具有拓扑性质，涉及终端的超导相的参数空间中的Berry曲率，和相关的陈数，表现在量子化的纳米结构的跨导。在这篇文章中，我们研究了超导体中固有的连续谱如何影响这些性质。我们在散射形式主义内模拟纳米结构，推导出允许重新定义连续谱的Berry曲率的作用和响应函数。我们已经发现，重新定义的Berry曲率可能有一个非拓扑相位无关的贡献，增加了一个非量子化的部分的跨导。这种贡献消失的时间可逆的散射矩阵。我们已经找到了紧凑的表达式重新定义的Berry曲率的散射矩阵的弱能量依赖的情况下，并调查附近的Weyl奇异的频谱。
2018-12-21 cond-mat.mes-hall
Chiral magnetic chemical bonds in molecular states of impurities in Weyl semimetals
我们证明了外尔半金属中电子散射的手征性导致一对杂质分子态形成磁性化学键。这种效应与哈密顿量中的时间反演对称性破缺项的存在有关，该项驱动从s波散射到p波散射的交叉。相应的分子轨道和它们的自旋极化的轮廓由连接两个Weyl节点和两个杂质的线的相对取向定义。分子轨道的磁性及其可调性为掺杂Weyl半金属用于自旋电子学和量子比特的实现开辟了道路。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall
Room temperature Planar Hall effect in nanostructures of trigonal-PtBi2
本研究在三角相PtBi2纳米结构中观测到低磁场下直至室温的强耗散平面霍尔效应，归因于费米能附近的韦尔节点，并讨论了其拓扑与平庸起源，强化了材料的拓扑性质及量子几何效应的影响。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall
Geometric symmetry and size-dependent skyrmion phase transitions in magnetic nanostructures
School of Materials and Physics, China University of Mining and Technology（中国矿业大学材料科学与工程学院）；College of Physics and Information Engineering, Shanxi Normal University（山西师范大学物理与信息工程学院）
研究磁性纳米结构中几何对称性、尺寸和外部磁场对单个Skyrmion态调控的相互作用，通过分析纳米圆盘、纳米正方形和纳米矩形，发现纳米圆盘的旋转对称性在直径增加时促进丰富的拓扑相变，从铁磁态到Skyrmion、Skyrmionium和多态，而正方形和矩形结构由于角落引起的去磁效应和对称性降低导致拓扑复杂性受抑制。在垂直磁场下，纳米圆盘在Skyrmionium和Skyrmion态之间发生场驱动相变，利用不对称性，正方形和矩形纳米结构在更宽的参数范围内稳定Skyrmion，这些发现突显了几何对称性作为设计参数，用于在自旋电子学应用中调控Skyrmion的稳定性和功能，如多态存储和可重构逻辑器件。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon-based nanostructures as a versatile platform for tunable $π$-magnetism
开壳纳米石墨烯中$π$磁性的出现在几十年前就已经在理论上被预测，但是由于强化学反应性使得它们的合成和稳定化困难，它们的实验表征是难以捉摸的。近年来，真空条件下的表面合成为纳米石墨烯的原子级精确工程提供了前所未有的机会，结合扫描探针技术，我们在实现局域电子自旋态和控制原子级电子自旋相互作用的能力方面取得了实质性进展。在这里，我们回顾的基本概念和显着的进展，在过去几年中，并概述了碳基$π$ -磁性材料的多功能性作为一个有趣的平台，在自旋电子学和量子技术的应用。
2022-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chiral spin textures creation and dynamics in a rectangular nanostructure
本文研究了通过自旋极化电流使矩形纳米结构磁化反转，以产生孤立的skyrmion、antiskyrmion及其对，并利用Thiele方程等分析了其动力学、稳定性条件及78 nm的间距阈值。
2023-10-18 cond-mat.mes-hall
Coplanar waveguide based ferromagnetic resonance in ultrathin film magnetic nanostructures: impact of conducting layers
我们报告宽带铁磁共振（FMR）测量的基础上的共面波导（CPW）的磁膜结构，包括在平面内/平面外去耦层沉积在不同厚度的缓冲层或其他缓冲结构与不同的薄层电阻。我们表明，基本模式的激发可以大大提高（高达10倍）在缓冲层上沉积的结构相比，薄或弱导电缓冲层上沉积的结构具有低的薄层电阻。分析了导电缓冲层对共面波导电磁场的屏蔽作用。FMR吸收增强的效果对于利用双磁性铁磁层的磁化动力学的自旋电子器件中的应用是有吸引力的。
2014-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
RKKY interaction of magnetic impurities in Dirac and Weyl semimetals
本文从理论上研究了Dirac和Weyl半金属中磁性杂质之间的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）相互作用。我们发现，节点间的过程，以及独特的三维自旋动量锁定，有显着的影响，在RKKY相互作用，导致海森堡和伊辛项，和一个额外的Dzyaloshinsky-Moriya项，如果反演对称性是缺席。这些相互作用可以导致丰富的自旋纹理和可能的铁磁性狄拉克和时间反演的自旋不变外尔SM。讨论了各向异性Dirac和Weyl节点对RKKY相互作用的影响。我们的结果提供了一个替代方案，工程拓扑SM和新的光的Dirac和Weyl SM的自旋电子学中的应用。
2015-12-07 cond-mat.mes-hall
Deterministic Switching of Perpendicular Ferromagnets by Higher harmonics of Spin-orbit Torque in Noncentrosymmetric Weyl Semimetals
University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）
本文通过自旋轨道扭矩的高次角谐波，在保持面内镜像对称的系统中实现了垂直铁磁体的无场确定性翻转，并在非中心对称外尔铁磁体PrAlGe中通过第一性原理计算验证了该机制。
2026-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-classical approach to spin and charge pumping and the ensuing radiation in THz spintronics: Example of ultrafast-light-driven Weyl antiferromagnet Mn$_3$Sn
本研究提出量子-经典多尺度方法（QME+LLG+Jefimenko），揭示飞秒光驱动Mn$_3$Sn双层中自旋与电荷泵浦产生太赫兹辐射的机制，发现局域磁化电荷泵浦贡献最大。
2023-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spintronic reservoir computing without driving current or magnetic field
本文提出利用电压控制磁各向异性驱动的磁化动力学进行物理储层计算，无需电流或磁场，低功耗且性能与超10节点回声状态网络相当。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall nlin.AO physics.comp-ph
Single-electron Transport in Graphene-like Nanostructures
二维（2D）材料由于其多样的能带结构和严格的二维性质在过去十年中引起了相当大的关注。石墨烯由于其弱的自旋轨道和超精细相互作用而成为自旋电子学的一种强大材料，而单层过渡金属二硫属化物（TMD）具有类似塞曼效应的带分裂，其中自旋和谷自由度是非简并的。拓扑绝缘体（TI）的表面态表现出自旋-动量锁定，这开启了在没有外部磁场的情况下控制自旋自由度的可能性。由这些材料制成的纳米结构也可用于涉及单个电荷和自旋量子的叠加和纠缠的量子计算应用中。在这篇文章中，我们回顾了一个选择的运输研究解决的限制和操纵的纳米结构制造的各种二维材料的电荷。我们首先介绍2D块体材料的基本性质，然后介绍与纳米结构物理学相关的理论背景，为该领域提供入门级知识。随后，在这一领域的实验发展的历史回顾，从早期的演示的石墨烯纳米器件在二氧化硅衬底上的最近的进展，利用六方氮化硼，以减少基板的障碍。在本文的第二部分中，我们将讨论扩展到TMD和TI纳米结构。我们的目标是概述当前的挑战，并建议未来的工作将如何面向在2D材料中开发自旋量子位。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall
Investigation of Spin-Wave Dynamics in Gyroid Nanostructures
本文通过宽带铁磁共振测量和微磁学模拟，研究了由手性三重点构成的纳米磁性螺旋二十四面体中的自旋波动力学，揭示了模式局域化、拓扑性质及对静磁场方向的高度敏感性，为三维磁子晶体与自旋电子学应用开辟了新途径。
2023-05-26 cond-mat.mes-hall
Voltage-driven magnetization switching and spin pumping in Weyl semimetals
我们演示了磁性掺杂的外尔半金属中的电磁化翻转和自旋泵浦。Weyl半金属是一类新的拓扑半金属，由于手征反常，在电荷和磁化强度之间存在非平凡耦合。通过求解由Weyl半金属、绝缘体和金属组成的多层结构的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，同时考虑电荷-磁化耦合，分析了磁化动力学。结果表明，磁化动力学可以由电压驱动。因此，可以利用脉冲电压实现磁化的切换，以及利用所施加的振荡电压实现进动运动。这种效应只需要一个短的电压脉冲，因此与传统的自旋转移力矩切换相比，在自旋电子器件中对我们来说可能更有效。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Magnetic Ground State of an Individual Fe2+ Ion in Strained Semiconductor Nanostructure
我们研究了Fe ~（2+）掺杂的自旋性质。Fe ~（2+）掺杂在体材料中具有单一的非简并基态。由于磁矩为零，这种基态对自旋电子学和Solotronics几乎没有用处。我们发现，Fe 2+自旋构型的这一公认的图像可以通过使Fe 2+离子受到足够高的应变来反驳，例如，这是由晶格失配的外延异质结构造成的。分析表明，高应变引起离子能谱的质的变化，导致自旋投影Sz=+/-2的双简并基态.这个概念的实验证明使用一个新的系统：一个外延量子点含有个别Fe 2+离子。利用束缚激子与单个铁杂质之间的耦合，在光致发光实验中揭示了CdSe/ZnSe量子点中Fe ~（2+）基态的磁性.
2015-05-25 cond-mat.mes-hall
Unconventional charge-spin conversion in Weyl-semimetal WTe2
拓扑量子材料的一个突出特点是在电子能带结构中具有新颖的自旋拓扑结构，具有很高的电荷-自旋转换效率。在这里，我们报告了电荷电流诱导的自旋极化在II型外尔半金属候选WTe 2和有效的自旋注入和检测在石墨烯通道高达室温。与传统的自旋霍尔和Rashba-Edelstein效应相反，我们的测量表明WTe 2中的非常规电荷-自旋转换，这主要是由系统的晶体对称性所禁止的。这种大的自旋极化在WTe 2中是可能的，这是由于降低的晶体对称性与其大的自旋Berry曲率、与费米态的新颖自旋织构的自旋轨道相互作用相结合。我们展示了一个强大的和实用的方法，用于电创建和检测这样的自旋极化使用电荷到自旋转换及其逆现象，并利用它在石墨烯通道中的有效自旋注入和检测到室温。这些发现为利用拓扑Weyl材料作为全电范德华自旋电子电路中的非磁性自旋源以及低功率和高性能非易失性自旋电子技术提供了机会。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic properties of one-dimensional nanostructures of the Bi$_2$Se$_3$ topological insulator
我们从理论上研究了典型的块体拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$的一维纳米结构的电子结构和自旋性质。实验观察到的Bi $_2$ Se $_3$纳米线和纳米带的现实模型被认为是使用紧束缚方法。在低能量下，能带结构由一系列均匀间隔的简并子带组成，这些子带是由拓扑表面态的周向限制引起的。由于非平凡的$π$ Berry相位的直接带隙显示出明显的依赖于周长。拓扑表面状态的自旋-动量锁定导致围绕圆周的显著的2 $π$自旋旋转，其中自旋极化的程度取决于沿着纳米结构的动量。总的来说，纳米带的能带结构和自旋织构更复杂，暴露出两个不同的小面。降维的影响合理化的帮助下，一个简单的模型，认为圆周量子化的拓扑表面状态。此外，由电流沿纳米结构诱导的表面自旋密度显示出对电荷载流子能量的明显振荡依赖性，这可以在自旋电子学应用中被利用。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
