Giant switchable Rashba effect in oxide heterostructures
最基本的现象之一，也是对电子相对论性质的一种提醒，是反转对称破缺的拉什巴自旋分裂。通常这种分裂是一个微小的相对论修正，在实验中很难辨别。界面的铁电体，钛酸钡$_3$，和一个重5 $d$金属与一个大的自旋轨道耦合，Ba（Os，Ir）O $_3$，我们表明，巨大的Rashba自旋分裂确实是可能的，甚至完全可控的外部电场。基于密度泛函理论和微观紧束缚的理解，我们得出结论，电场被放大和存储为铁电Ti-O畸变，通过网络的氧八面体，也引起了大的Os-O畸变。因此，BaTiO $_3$ /BaOsO $_3$异质结构是研究Rashba效应基本原理的理想测试站。它允许有趣的应用，如Datta-Das晶体管在室温下工作。
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic phenomena at oxyfluoride KTaO$_3$/K$M$F$_3$ ($M$ = Zn and Ni) superlattices: Rashba splitting and 2DEG
在这里，我们提出了两种不同的氧化物/氟化物钙钛矿超晶格，KTaO $_3$ /KZnF $_3$和KTaO $_3$ /KNiF $_3$的结构和电子自由度的理论分析。利用第一性原理计算，我们发现了二维电子（2DEG）和空穴（2DHG）气体的出现，它们是不同原始材料层数的函数。我们证明了KTO/K $M$ F超晶格的声子动力学在这些效应的出现中起着至关重要的作用。此外，我们的结果揭示了与另一种氧化物/氧化物对应物相比，这些界面处存在相当大的Rashba型自旋分裂。
2019-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Perovskite oxide heterojunction for Rashba-Dresselhaus assisted antiferromagnetic spintronics
实现基于反铁磁自旋电子学新兴原理的技术的一个主要障碍是缺乏合适的材料。在本文中，我们提出了一种设计的极|钙钛矿氧化物的非极性异质结构，其中SrIrO 3的单个晶胞夹在LaAl O 3的薄膜和SrTiO 3的基底之间。在密度泛函理论+ Hubbard U +自旋轨道耦合的框架下，我们的计算揭示了一个二维导电层，在界面处有电子和空穴口袋，表现出强烈的各向异性Rashba-Dresselhaus效应以及非共线反铁磁性，表明实现自旋轨道矩的可能性。各向异性Rashba-Dresselhaus效应的一个有洞察力的物理模型很好地解释了我们的结果，提供了Rashba-Dresselhaus系数的估计并说明了赝自旋方向。我们还观察到Ti 3d空带的邻近诱导的突出Rashba样效应。我们的结果表明，异质结构可能具有反铁磁自旋电子学的基本成分，值得实验验证。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly efficient and tuneable spin-to-charge conversion through Rashba coupling at oxide interfaces
自旋-轨道相互作用将电子的运动耦合到它们的自旋。因此，在具有强自旋-轨道耦合的材料中通过电流产生横向自旋电流（自旋霍尔效应，SHE），反之亦然（逆自旋霍尔效应，ISHE）。SHE和ISHE作为电荷-自旋相互转换机制的出现提供了各种新颖的自旋电子学功能和器件，其中一些不需要任何铁磁材料。然而，SHE和ISHE（自旋霍尔角）的相互转换效率是一种体积性质，很少超过百分之十，并没有利用界面和低维效应，否则普遍存在于自旋电子学异质和介观结构。在这里，我们利用一个界面驱动的自旋轨道耦合机制-Rashba效应-在氧化物二维电子系统（2DES）LaAlO 3/SrTiO 3实现自旋电荷转换与前所未有的效率。通过自旋泵，我们注入自旋电流从NiFe膜到氧化物2DES和检测所产生的电荷电流，它可以强烈调制的栅极电压。我们讨论的幅度的影响和它的门依赖性的基础上的电子结构的2DES。
2016-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Rashba spin-orbit interaction induced modulation of magnetic anisotropy
在过去的几十年里，Rashba自旋轨道耦合（SOC）已经成功地用于量子氧化物界面处奇异现象的出现。在这些系统中，电荷转移，打破对称性和SOC的综合作用产生有趣的界面磁性和输运性质。在这里，我们提供了一个洞察，以控制和调整的CaMnO 3/CaIrO 3为基础的3d-5d氧化物异质结构的界面现象的电荷转移驱动的Rashba SOC。在这些倾斜的反铁磁异质结构中的异常霍尔效应源于与电子能带结构的拓扑结构的本征贡献，它主要局限于界面。Rashba SOC重构了Berry曲率，并将反常霍尔电导率提高了两个数量级。从各向异性磁阻测量，我们表明，Rashba SOC是有助于定制磁各向异性，磁化易轴旋转从面外方向的面内方向。调谐Rashba SOC和所产生的竞争磁各向异性的能力提供了一种操纵电子能带结构的途径，用于自旋轨道电子学应用中有用的非平凡自旋织构的起源。
2022-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Oxide layer dependent orbital torque efficiency in ferromagnet/Cu/Oxide heterostructures
本研究针对轨道转矩效率的决定机制问题，系统探究不同氧化物下Cu/氧化物界面轨道Rashba-Edelstein效应主导的轨道转矩变化，发现其变化幅度约2倍，且Cu与氧的电子跃迁是关键因素，为界面手性轨道Rashba织构的材料设计提供依据。
2023-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Design of Mott and topological phases on buckled 3d-oxide honeycomb lattices
具有（111）取向的超导双层将蜂窝晶格作为关键特征与过渡金属氧化物中电子的强相关多轨道性质相结合。在系统的DFT+ $U$研究中，（111）面向（La $X$ O $_3$）$_2$ /（LaAlO $_3$）$_4$超晶格，我们建立了基态与能带填充的演化趋势，（111）面向（La $X$ O $_3$）$_2$ /（LaAlO $_3$）$_4$超晶格，其中$X$跨越整个$3d$过渡金属系列。局部准立方和全局三角对称性之间的竞争触发了意料之外的对称性破缺相，其机制从Jahn-Teller扭曲到电荷、自旋和轨道有序。LaMnO $_3$，其中自旋-轨道耦合打开一个相当大的差距在狄拉克点费米表面，出现作为拓扑陈绝缘体。
2015-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Rashba-like spin-orbit interaction and spin texture at the KTaO$_\text{3}$ (001) surface from DFT calculations
氧化物异质结构中的类Rashba自旋轨道相互作用在氧化物自旋电子学和自旋轨道电子学中是一个非常受欢迎的特征。KTaO $_3$（KTO）是可用于该目的的最佳衬底之一，这是由于其强的自旋-轨道相互作用和沿（001）方向交替的$+1|-1$带电层。采用密度泛函理论（DFT）中的第一性原理计算，并提出了一个可能的静电模型的电荷转移到KTO板的表面，我们全面分析Rashba的帮助下的三维能带色散，等能轮廓，和投影自旋纹理$-$所有直接从我们的DFT结果$-$在薄绝缘板和导电厚板的KTO自旋轨道相互作用。我们的研究结果揭示了合理强的线性Rashba相互作用，没有签名的Dresselhaus或高阶Rashba相互作用在这里考虑的系统。这里提出的严格的分析可能是至关重要的氧化物自旋电子学的未来发展。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct visualization of Rashba-split bands and spin/orbital-charge interconversion at KTaO$_3$ interfaces
Rashba接口已经成为通过直接和逆Edelstein效应进行自旋-电荷相互转换的有前途的平台。值得注意的是，基于氧化物的二维电子气（2DEG）显示出大的和栅极可调的转换效率，如通过传输测量所确定的。然而，氧化物2DEG中的Rashba分裂带的直接可视化是缺乏的，这阻碍了对其丰富的自旋轨道物理的深入理解。在这里，我们调查KTaO $_3$-2DEG和证据的Rashba分裂带使用角分辨光电子能谱。拟合的紧束缚哈密顿量的频带，我们提取的有效Rashba系数，并带来洞察复杂的多轨道性质的能带结构。我们的计算揭示了非常规的自旋和轨道纹理，表现出补偿效应，从强烈依赖于面内各向异性的准简并带对。我们计算了带分辨自旋和轨道Edelstein效应，并预测互转换效率超过其他氧化物2DEG的互转换效率。最后，我们提出了Rashba系统的设计规则，以优化自旋-电荷互转换性能。
2022-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of Inverse Edelstein Effect in Rashba-Split 2DEG between SrTiO3 and LaAlO3 at Room Temperature
Rashba物理在自旋轨道电子学领域得到了深入的研究，目的是寻找新的物理性质和FM磁化开关的技术应用。在这里，我们报告的观察逆Edelstein效应的Rashba分裂2DEG之间的两个绝缘氧化物SrTiO 3和LaAlO3的LaAlO3层厚度从3到40个单位电池（UC）的室温。我们进一步证明，自旋电压可以显着操纵的电场效应之间的SrTiO 3和3 UC LaAlO 3的2DEG。这些结果表明，在复合氧化物界面处的Rashba分裂2DEG可以用于室温有效的电荷和自旋转换，用于自旋电流的产生和检测。
2017-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Even-integer Quantum Hall Effect in an Oxide Caused by Hidden Rashba Effect
本文研究Bi2O2Se薄膜的量子霍尔效应，发现较厚薄膜因隐藏Rashba效应仅呈现偶数量子霍尔态，而生长于SrTiO3上的单原胞Janus薄膜因全局Rashba效应同时呈现奇偶量子霍尔态。
2024-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba Effect at Magnetic Metal Surfaces
给出了稀土金属Gd（0001）磁性表面Rashba效应的实验和理论证据。当金属氧化物表面层形成时，Rashba效应显著增强，并且Rashba参数改变其符号。实验观测定量描述从头计算，给出了一个详细的帐户的近表面电荷密度梯度引起的Rashba效应。由于Rashba分裂的符号取决于磁化方向，这一发现为表面和界面磁性的研究开辟了新的机会。
2004-09-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
From trigonal to triclinic: Symmetry-tuned Rashba effects in buckled honeycomb SrHfO$_{3}$-based heterostructures
本研究通过DFT计算与紧束缚模型，发现褶皱蜂窝状SrHfO₃基超晶格的非中心对称P1相存在显著Rashba自旋劈裂，其强度属中等氧化物Rashba材料水平，为氧化物自旋电子器件提供了新的调控平台。
2025-08-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable and Enhanced Rashba Spin-Orbit Coupling in Iridate-Manganite Heterostructures
剪裁自旋轨道相互作用和库仑排斥是观察氧化物界面磁各向异性和拓扑自旋织构等奇异物理现象的关键特征。我们的研究提出了一种新型平台，通过调整LaMnO 3生长条件来设计LaMnO 3/SrIrO 3（3d-5d氧化物）界面的磁性和自旋轨道耦合，通过电荷转移控制晶格位移和自旋相关界面耦合。我们报告了一个可调的和增强的界面诱导的Rashba自旋轨道耦合和Elliot-Yafet自旋弛豫机制在LaMnO 3/SrIrO 3双层的LaMnO 3的底层磁序的变化。我们还观察到增强的自旋轨道耦合强度LaMnO 3/SrIrO 3相比，以前报道的SrIrO 3层。X射线光谱测量揭示了Mn的定量价态及其对电荷转移的影响。此外，我们进行了角度相关的磁阻测量，这表明在SrIrO 3的磁邻近效应的签名，同时反映了LaMnO 3的磁序。因此，我们的工作表明了一种新的路线，工程师的接口诱导Rashba自旋轨道耦合和磁邻近效应在3d-5d氧化物界面，这使得SrIrO 3自旋电子学应用的理想候选人。
2020-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Maximal Rashba-like spin splitting via kinetic energy-driven inversion symmetry breaking
工程和增强固体中的反转对称性破缺是凝聚态物理和材料科学的主要目标，作为推进新物理和应用的途径，从用于存储设备的改进的铁电体到用于量子计算的承载马约拉纳零模式的材料。在这里，我们发现了一个新的机制，实现了更大的能量尺度的反演对称性破缺的表面和界面比通常实现。关键成分是表面跳跃能的显著不对称性，即动能驱动的反转对称性破缺，其能量标度被钉扎在带宽的显著分数处。我们展示了，从自旋和角度分辨的光电发射，这如何使3D和4D为基础的过渡金属氧化物的表面状态，令人惊讶地开发一些最大的拉什巴样自旋分裂是已知的。我们的研究结果开辟了新的可能性，以产生自旋织构态的氧化物，利用裸原子自旋轨道耦合的全部潜力，提高氧化物自旋电子学令人兴奋的前景。更一般地说，核心结构的构建块，使这是常见的许多材料，提供了增强反转对称性破缺的前景在明智地选择的表面的化合物过多，并建议在设计师异质结构的反转对称性破缺的界面控制的路线。
2017-08-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Clear variation of spin splitting by changing electron distribution at non-magnetic metal/Bi2O3 interfaces
在Rashba界面处的大的自旋分裂，产生强的自旋-动量锁定，对于有效的自旋-电荷转换是必不可少的。最近，已经发现Cu/Bi 2 O3界面表现出类似于具有大Rashba自旋分裂的Ag/Bi界面的有效的自旋-电荷转换。然而，设计用于有效转换的金属/氧化物界面的指导原则尚未阐明。在这里，我们报告了强烈的非磁性（NM）材料的依赖性在NM/Bi 2 O3接口的自旋分裂。我们利用自旋泵技术将自旋电流注入到界面，并评估了界面自旋电荷转换的大小。我们观察到大的调制和符号变化的转换系数，这对应于自旋分裂的变化。我们的实验结果与第一性原理计算一起表明，这种大的变化是由界面附近的材料相关的电子分布引起的。结果表明，通过调节界面功函数的差异来控制界面电子分布，可以有效地调节界面自旋电荷转换和Rashba参数的大小和符号.
2018-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Rashba splitting in polar-nonpolar sandwich heterostructure : A DFT Study
本研究通过DFT第一性原理计算研究LAO/STO/LAO三明治异质结的自旋轨道效应，发现新的轨道间耦合及立方Rashba劈裂强于线性劈裂的现象，深化了对氧化物异质结中轨道混合作用的理解。
2023-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Time-Reversal Symmetry Protected Transport at Correlated Oxide Interfaces
本文在无氧空位的LaAlO3/SrTiO3界面发现受时间反演对称性保护的子带，其输运沿具有Dirac拓扑和巨大Rashba自旋轨道耦合的准一维铁弹畴壁发生，为量子工程提供了新平台。
2025-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tuned Anomalous Hall Effect Driven by Rashba Splitting in Intermixed LaAlO3/GdTiO3/SrTiO3
反常霍尔效应（Anomalous Hall Effect，AHE）是研究SrTiO 3基氧化物异质结构界面二维电子系统性质和行为的重要物理量。AHE的出现通常被解释为铁磁性的特征，但顺磁体也可能有助于AHE的出现，这一点越来越清楚。在低于10 K的温度下，通过测量LaAlO_3/GdTiO_3/SrTiO_3混合体系，研究了磁性离子的影响。我们发现，作为门电压的函数，系统经历了一个Lifshitz转变，而在同一时间的发病AHE观察。然而，我们没有观察到明显的铁磁性迹象。我们认为，AHE是由于在Lifshitz过渡的Rashba自旋轨道耦合的变化，并得出结论，也是在低温和高磁场下容易极化的顺磁矩导致AHE的存在，这需要考虑到提取载流子密度和迁移率时。
2020-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Gate tunable anomalous Hall effect: a Berry curvature probe at oxides interfaces
本文提出在非磁性氧化物界面通过门电压调控反常霍尔效应作为非平庸Berry曲率的标志，基于广义Rashba相互作用的多带低能模型解释其机制，并探讨了在(111) SrTiO$_3$异质结中从AHE非线性重建Berry曲率的策略。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation characteristics in Ag nanowire covered with various oxides
我们利用非局域自旋阀结构研究了Ag纳米线表面覆盖Bi_2O_3，Al_2O_3，HfO_2，MgO和AgOx氧化层的自旋弛豫特性。自旋翻转概率，即在10 K下动量弛豫时间与自旋弛豫时间的比率，随着氧化物构成元素Mg、Al、Ag和Hf的原子序数而呈现逐渐增加。令人惊讶的是，发现Bi 2 O3覆盖层与其他氧化物层相比将概率增加了一个数量级。这一发现表明，存在一个额外的自旋弛豫机制，如在Ag/Bi 2 O3界面的Rashba效应，这不能通过简单的Elliott-Yafet机制通过声子，杂质和表面散射解释。Ag/Bi 2 O3界面可以提供作为自旋到电荷互转换层的功能。
2015-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-effect control of superconductivity and Rashba spin-orbit coupling in top-gated LaAlO3/SrTiO3 devices
人工氧化物异质结构制造的最新发展通过实现电荷、自旋和轨道自由度的操纵，在量子材料领域开辟了新的途径。在这种情况下，二维电子气（2-DEG）在LAlO 3/SrTiO 3界面，表现出超导性和强Rashba自旋轨道耦合（SOC）的发现，代表了一个重大突破。在这里，我们报告的实现场效应LaAlO 3/SrTiO 3设备，其物理特性，包括超导性和SOC，可以在很宽的范围内由顶栅电压调谐。我们推导出一个相图，强调场效应诱导的超导体到绝缘体的量子相变。磁输运测量表明，Rashba耦合常数与静电掺杂线性增加。我们的研究结果为实现介观器件铺平了道路，在介观器件中，这两个属性可以通过顶门在局部范围内进行操纵。
2015-03-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Non-volatile electric control of spin-orbit torques in an oxide two-dimensional electron gas
本文在氧化物Rashba-Edelstein二维电子气中实现了自旋轨道矩的非易失性电场控制，获得1064%电阻对比度的可切换状态，并验证了其与磁隧道结集成的兼容性。
2022-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin selectivity induced by non-collinear spins in Rashba wires
CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理中心）；Università di Salerno（萨莱诺大学）
该研究提出一种通用机制，通过向自旋轨道耦合体系引入赝自旋自由度调控Rashba线的非共线自旋，实现最高10%的量子相干自旋选择性，为自旋选择性输运器件提供设计准则。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electric field control of spin lifetimes in Nb-SrTiO$_3$ by spin-orbit fields
研究了室温下氧化物半导体Nb-SrTiO $_{3}$与Co/AlO $_{x}$自旋注入接触界面处自旋积累的电场控制。面内自旋寿命$τ_\parallel$以及面外与面内自旋寿命$τ_\perp/τ_\parallel$的比率由半导体表面处的内建电场操纵，而无需任何额外的栅极接触。这种操纵的起源归因于在Nb-SrTiO $_3$表面的Rashba自旋轨道场（SOFs），并显示出与基于SOF自旋翻转散射的理论模型计算一致。此外，结可以设置在高或低电阻状态，导致$τ_\perp/τ_\parallel$的非易失性控制，与Rashba SOF强度的操纵一致。这种室温电场对自旋态的控制对于开发节能的自旋电子器件是必不可少的，并且显示出基于复合氧化物的（自旋）电子学的前景
2015-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Giant Charge-to-Spin Conversion at SrTiO3/LaAlO3 Oxide Interface
在SrTiO 3（STO）和LaAlO 3（LAO）绝缘层之间的界面处形成的二维电子气（2DEG）被认为具有强的Rashba自旋轨道耦合。迄今为止，报道了2DEG层中的逆Edelstein效应（即自旋-电荷转换）。然而，电荷到自旋转换的直接效果，自旋电子器件在电流诱导自旋轨道力矩计划的一个重要组成部分，尚未得到证明。在这里，我们表明，第一次，一个高效的自旋产生的效率为6.3的STO/LAO/CoFeB结构在室温下通过使用自旋扭矩铁磁共振。此外，我们认为在高温范围内通过LAO层的自旋传输归因于通过LAO带隙中的局域态的非弹性隧穿。我们的研究结果可能会导致潜在的应用在氧化物绝缘体为基础的自旋电子器件。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital Hybridization Induces Giant Cubic Rashba Effect at Cu/WO$_{3}$ Interface
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
该研究以 Cu(001)/WO₃(001)为模型，通过第一性原理计算，发现 Cu 与 WO₃ 界面因轨道杂化产生强大 Rashba 自旋分裂，立方 Rashba 贡献随 Cu 厚度变化，可提取巨大本征参数，多种界面结构中效应仍存，确定此界面为探索 Rashba 物理的新平台。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Electronic Structure of the Two-Dimensional Electron Gas at the AlOx/KTaO3(110) interface
本文利用角分辨光电子能谱与自洽紧束缚计算，揭示AlOx/KTaO3(110)界面二维电子气的轨道与Rashba劈裂各向异性，为自旋轨道电子学和超导建模提供约束。
2023-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Evaluation of bulk-interface contributions to Edelstein magnetoresistance at metal/oxide interfaces
系统研究了在Cu/Bi 2 O3界面存在强自旋轨道相互作用的Co25 Fe 75/Cu/Bi 2 O3异质结中的Edelstein磁电阻效应.我们成功地观察到一个显着的依赖性的Edelstein MR上的铜层的厚度和温度，也开发了一个通用的分析模型，考虑到不同的体和界面的贡献自旋弛豫。我们的分析，基于上述模型，定量地说明了Rashba接口附近的自旋输运的一个独特的属性，揭示了一个突出的作用的自旋弛豫过程，通过确定的比例的自旋弛豫内部和外部的接口。我们进一步发现特征自旋输运不受温度的影响。我们的结果为探索自旋动量锁定二维态系统的输运提供了一个重要的工具。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emerging magnetism and electronic phase separation at titanate interfaces
磁性的出现在其他磁性化合物及其潜在的机制已成为激烈的研究课题。在这里，我们证明了钛酸盐界面和表面的非常规磁状态负责的氧空位。使用一个有效的多轨道模型，我们发现，局域空位的存在导致的相互作用的铁磁顺序在巡回t2g带和复杂的磁振荡的轨道重建的eg带，这可以通过在氧化物界面的门场调谐。磁相图包括高度分散的区域的稳定和相分离的磁状态形成超过非零临界缺陷浓度。
2013-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate control of spin-layer-locking FETs and application to monolayer LuIO
最近的2D spinFET概念提出在具有强且相反的本征Rashba效应的两个单独的子层之间静电切换。这一概念利用了存在于具有局部偶极场的中心对称材料中的自旋层锁定机制，其中弱电场可以容易地仅操纵其中一个自旋通道。在这里，我们提出了一种新的单层材料在这个家庭，碘氧化镥（LuIO）。它显示了2D材料中最大的Rashba效应之一（高达$k_R = 0.08$和$^{-1}$），导致自旋的$π/2$旋转仅超过1 nm。据预测，单层可以从实验上已知的3D大块对应物剥离，结合能甚至低于石墨烯。我们的特点和模型与第一性原理模拟的相互作用的两个栅极控制的参数，这样的设备：掺杂和自旋通道的选择。我们表明，分裂的自旋通道的能量的能力随着掺杂减少，导致特定的栅极操作准则，可以适用于所有设备的基础上自旋层锁定。
2021-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Ionic modulation at the LaAlO$_3$/KTaO$_3$ interface for extreme high-mobility two-dimensional electron gas
由于二维超导电性和大的Rashba自旋轨道耦合等多种涌现现象的共存，基于5d过渡金属氧化物的二维电子系统（2DESs）被认为是现代电子学的潜在应用领域之一。然而，尽管电子质量更轻，但5d氧化物器件中载流子的迁移率（高性能器件的关键要求）仍然远远落后于它们的3d氧化物类似物。这些氧化物中的载流子迁移率受到生长过程中不可避免的缺陷的阻碍。在这里，我们报告了限制在LaAlO $_3$ /KTaO $_3$界面的5d-2DES的非常高的迁移率（$\sim$ 22650 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$）。在室温下使用离子液体选通实现了高迁移率，其超过了在相同载流子密度范围内在LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$和$γ$ $_2$ O $_3$ /SrTiO $_3$系统中观察到的值。我们假设离子液体门控影响氧空位，并有效地减少界面处的任何无序。在宽的背栅电压范围内研究密度和迁移率，我们发现迁移率遵循幂律$μ\propto n^{1.2}$，表明离子液体栅控LaAlO $_3$ /KTaO $_3$器件具有非常高的质量，与我们的假设一致。此外，在高磁场中测量的量子振荡的分析证实，高迁移率的电子占据的电子子带出现从Ta：5d轨道的KTaO $_3$。
2022-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Reversible spin texture in ferroelectric HfO2
非中心对称材料中的自旋-轨道耦合效应是导致非平凡自旋组态和许多涌现物理现象的原因。在这方面，铁电材料可能特别令人感兴趣，因为可逆的自发极化使得自旋自由度的非易失性电控制成为可能。在这里，我们探讨了技术相关的氧化物材料，HfO 2，已被证明具有强大的铁电性在非中心对称的斜方相。使用基于密度泛函理论的理论模型，我们研究了铁电HfO 2的自旋相关的电子结构，并证明了由自旋轨道耦合驱动的手性自旋织构的出现。我们分析了这些自旋配置的Rashba和Dresselhaus的影响在k.p哈密顿模型，发现Rashba型自旋织构占主导地位的价带最大值附近，而Dresselhaus型自旋织构占主导地位的导带附近的最低。后者的特征在于非常大的Dresselhaus常数αD = 0.578 eV ε，这允许使用该材料作为隧道势垒来产生隧道反常和自旋霍尔效应，其通过铁电极化是可逆的。
2017-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Polarity-tunable magnetic tunnel junctions based on ferromagnetism at oxide heterointerfaces
复合氧化物系统由于其迷人的性质而引起了人们的极大关注，包括在两个带绝缘体之间的导电界面处的磁有序，例如LaAlO 3（LAO）和SrTiO 3（STO）。然而，在LAO/STO异质界面的自旋自由度的操纵仍然难以捉摸。在这里，我们已经制作了混合磁性隧道结组成的Co和LAO/STO铁磁体与插入之间的Ti层，这清楚地显示出磁开关和隧道磁阻（TMR）效应低于10 K。TMR的大小和的强烈依赖于旋转磁场的方向平行于LAO/STO平面，这是由于在LAO/STO异质结构中的强Rashba型自旋轨道耦合。我们的研究为LAO/STO异质界面宏观铁磁性的存在提供了进一步的支持，并为实现界面自旋电子学器件开辟了一条新的途径。
2017-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interfacial spin-orbit-coupling-induced strong spin-to-charge conversion at an all-oxide ferromagnetic /quasi-two-dimensional electron gas interface
本研究在氧空位形成的 LCMO/准二维 STO 全氧化物界面中，利用增强的界面自旋轨道耦合及逆 REE 实现约 2.32 ± 1.3 nm 的高效自旋-电荷转换。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-orbit coupling effects in single-layer phosphorene
本文利用多轨道紧束缚模型推导有效 k.p 哈密顿量，系统研究了单层磷烯在 Γ 点和 S 点的 Rashba 与内禀自旋轨道耦合效应，并给出相关参数解析表达式，为后续电子与自旋输运研究提供基础。
2024-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin galvanic effect at the conducting SrTiO3 surfaces
SrTiO_3的（001）面在Ar ~+辐照后由绝缘转变为导电，产生准二维电子气（2DEG）。由于垂直于平面的反转对称性破缺，该导电表面层可以引入Rashba自旋轨道耦合。这种表面的自旋分裂最近已被证明由磁阻和角分辨光电子能谱测量。在这里，我们提出的实验证明了一个大的自旋电荷转换在表面。我们利用自旋抽运将自旋电流从NiFe薄膜注入表面，并测量由此产生的电荷电流。结果表明，表面的Rashba效应可以用于有效的电荷-自旋转换，而高效率是由于多d轨道和表面双折射。它在氧化物自旋电子学中有很大的应用前景。
2016-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic interface engineering of spin-charge conversion in RuO$_2$
School of Physics Science and Engineering, Tongji University（同济大学物理科学与工程学院）；Interdisciplinary Center for Theoretical Physics and Information Sciences, Fudan University（复旦大学理论物理与信息科学交叉中心）；Anhui Provincial Key Laboratory of Magnetic Functional Materials and Devices, School of Materials Science and Engineering, Anhui University（安徽大学材料科学与工程学院磁性功能材料与器件安徽省重点实验室）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）
通过铁磁界面工程调控RuO₂中自旋-电荷转换，揭示界面反向拉斯特-埃德尔斯坦效应与体反向自旋霍尔效应的差异，为低损耗自旋电子器件提供新途径。
2025-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Novel magnetic-field-free switching behavior in vdW-magnet/oxide heterostructure
本文首次将范德华磁体Fe3GeTe2与氧化物SrTiO3结合，利用Rashba界面累积自旋的进动产生面外自旋极化，实现了无需外磁场的新型磁化翻转机制。
2025-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.app-ph
Topological superconductivity from transverse optical phonons in oxide heterostructures
拓扑超导体在其边界和涡旋处具有Majorana费米子的特征，这对拓扑量子计算具有潜在的应用价值。已知的实验验证的物理系统与拓扑超导性的稀缺性，特别是时间反演不变的，引起了强烈的需求，以确定新的候选材料。在这项研究中，我们研究了一个异质结构的过渡金属氧化物的二维电子气（2DEG）夹在附近的顺电（PE）/铁电（FE）相变的绝缘体。它的相关特性是过渡金属自旋轨道耦合和铁电涨落产生的软奇宇称声子的结合;它引起涨落Rashba效应，可以介导时间反转不变拓扑超导的配对相互作用。由于PE / FE相变可以通过在异质结构上施加应变来驱动，因此该系统提供了可调谐的电子-声子耦合。通过对（001）[BaOsO 3][BaTiO 3]4的第一性原理计算，我们发现在（001）BaTiO 3之间的单层BaOsO 3在很宽的双向拉伸应变范围内具有很强的电子-声子耦合，因此它是一种很好的候选材料。此外，这种材料中拓扑超导性的稳定性通过其轨道物理增强，从而引起各向异性色散。
2019-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electrical tuning of the spin-orbit interaction in nanowire by transparent ZnO gate grown by atomic layer deposition
我们开发了一种InAs纳米线栅全包围场效应晶体管，使用透明导电氧化锌（ZnO）栅电极，这是在原位原子层生长后的Al 2 O 3的栅极绝缘体。我们进行了磁输运测量，发现从弱局域化到弱反局域化的交叉与增加栅极电压的影响，这表明Rashba自旋轨道耦合是由栅极电极调谐。的自旋轨道相互作用的栅极调谐的效率是高于那些获得的二维电子气，和高的栅极全周围的纳米线金属氧化物半导体场效应晶体管，这是以前报道的。本文讨论了自旋-轨道相互作用，不仅采用了传统的一维模型，而且采用了最近提出的考虑材料微观能带结构影响的模型。
2021-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Berry Curvature Dipole-induced Non-linear Hall Effect in Oxide Heterostructures
本研究提出非中心对称氧化物异质结构作为实现和调控 Berry 曲率偶极子诱导非线性霍尔效应的平台，通过第一性原理计算证明改变金属层数或 B 位阳离子可有效调控 BCD 大小，从而直接工程化非线性霍尔响应。
2025-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative analysis of vectorial torques in thin 3d Co ferromagnet using orbital-spin conversion
本研究采用二次谐波霍尔技术，定量分析含自然氧化铜层与铂轨道-自旋转换层的钴铁磁体系中轨道与自旋电流的转矩贡献，证实界面轨道电流的产生机制及作用尺度。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall 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
Spin Hall effect from hybridized 3$d$-4$p$ orbitals
通过自旋轨道力矩（SOT）对磁化进行电操纵已经显示出实现可靠的磁存储器和振荡器的希望。迄今为止，无论是自旋霍尔效应（SHE）、Rashba-Edelstein效应还是自旋-动量锁定源，横向自旋电流和SOT的产生主要依赖于含有5个$d$或6个$p$重元素的具有强自旋-轨道耦合的材料或异质结构。在这里，我们表明，一个顺磁性CoGa化合物具有足够大的自旋霍尔角，允许强大的SOT开关的CoGa/MnGa/氧化物异质结构的非磁性磁化MnGa薄膜。通过自旋霍尔磁阻和谐波霍尔测量估计的自旋霍尔效率为+0.05 $\pm$ 0.01，这对于不包含任何重金属元素的系统来说是惊人的大。第一性原理计算证实了我们的实验观察，并表明在布里渊区沿R-X方向的杂化Co 3 $d$ - Ga 4 $p$轨道是本征SHE的原因.我们的研究结果表明，有效的自旋电流产生可以实现在金属间化合物通过合金化的过渡金属与$p$ -轨道元素和费米能级调谐。
2017-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle dynamics and spin-orbital texture of the SrTiO3 two-dimensional electron gas
SrTiO $_3$中的二维电子气（2DEG）已成为复杂过渡金属氧化物中工程涌现行为的模型系统。然而，到目前为止，理解实现这一点的集体互动仍然是难以捉摸的。在这里，我们证明了角分辨光电子能谱可以直接成像的准粒子动力学的$d$ -电子子带阶梯的这种复杂的氧化物2DEG。结合现实的紧束缚超晶胞计算，我们揭示了量子限制和反转对称性破缺如何共同调整这个系统中电荷，自旋，轨道和晶格自由度的微妙相互作用。我们揭示了它们如何导致明显的轨道有序，介导轨道增强的Rashba分裂与复杂的子带相关的自旋轨道纹理和显着改变的特征的电子-声子耦合，合作塑造的低能量电子结构的2DEG。我们的研究结果允许统一的理解，光谱和运输测量不同类别的SrTiO $_3$为基础的2DEG，并产生新的微观见解，其功能特性。
2014-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Strong evidence for d-electron spin transport at room temperature at a LaAlO3/SrTiO3 interface
d轨道电子具有各向异性的电子轨道，并且是磁性的来源。二维电子气（2DEG）嵌入在LaAlO 3/SrTiO 3界面的实现令材料和物理科学的研究人员感到惊讶，因为2DEG由具有非常大的载流子迁移率的Ti的3d电子组成，即使在绝缘氧化物异质结构中也是如此。到目前为止，已经在这种2DEG系统中发现了各种各样的物理现象，例如铁磁性和量子霍尔效应，证明了d电子2DEG系统为有趣的物理学研究提供材料平台的能力。然而，由于铁磁性和Rashba场，长程自旋输运和自旋电子学功能的开发被认为难以在d电子2DEG系统中实现。在这里，我们报告的实验演示的d-电子为基础的二维电子气在LaAlO 3/SrTiO 3界面，其中自旋弛豫长度约为室温自旋输运。超过200 nm。这一发现与传统的d-电子二维电子自旋电子学的认识相悖，开辟了d-电子自旋电子学的新领域。此外，这项工作突出了一个新的自旋功能的导电氧化物系统。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ferromagnetic exchange, spin-orbit coupling and spiral magnetism at the LaAlO_3/SrTiO_3 interface
绝缘氧化物之间极性界面的电子性质是一个当前非常感兴趣的课题。一个令人兴奋的新进展是在两种非磁性材料LaAlO_3（LAO）和SrTiO_3（STO）的界面处观察到强磁性。在这里，我们提出了一个微观理论的形成和相互作用的本地时刻，这取决于LAO/STO接口的基本特征。我们表明，相关诱导矩是由于轨道简并度的界面分裂而产生的。我们发现，栅极可调Rashba自旋轨道耦合在界面上的传导电子介导的交换相互作用的影响。我们预测，零场基态是一个长波长的螺旋，并表明其在外场的演变帐户半定量的扭矩磁强计数据。我们的理论描述了扫描SQUID测量的定性方面，并为未来的实验提出了几个可检验的预测。
2013-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of out-of-plane spin texture in a SrTiO3 (111) two-dimensional electron gas
研究了SrTiO_3（111）表面d电子基二维电子气（2DEG）的二阶双线性磁电阻（BMER）效应.我们发现了自旋分裂能带结构的证据与原型的自旋动量锁定的Rashba效应的面内组件。在面外磁场作用下，我们发现BMER信号打破了电子色散的六重对称性，这是存在动量依赖的面外自旋分量的指纹。相对论电子结构的计算再现这种自旋纹理，并表明，平面外的组件是一个无处不在的属性的氧化物2DEGs所产生的强晶场效应。我们进一步表明，SrTiO 3（111）2DEG的BMER响应是可调的，出乎意料的大。
2018-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Subband structure of a two-dimensional electron gas formed at the polar surface of the strong spin-orbit perovskite KTaO$_3$
我们证明了在$5d$过渡金属氧化物KTaO $_3$的$(100)$表面形成二维电子气。从角分辨光电子能谱中，我们发现量子限域提升了体能带结构的轨道简并度，并导致了由轻、重载流子的子带态阶梯组成的2DEG。尽管有很强的自旋-轨道耦合，我们的测量提供了一个直接的上限为潜在的Rashba自旋分裂只有$Δ{k}_\parallel\sim\0.02$ $^{-1}$在费米能级。与非极性SrTiO $_3(100)$相比，KTaO $_3(100)$表面的极性性质似乎有助于介导2DEG的形成。
2011-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetoresistance from broken spin helicity
某些材料和多层具有依赖于磁场的电阻（称为磁阻）的倾向，已经发现了商业应用，例如巨磁阻硬盘读取头。但磁阻也可以是物质中电子和磁性相互作用的有力探测器。例如，磁阻可以用来分析多带电导率、传导不均匀性、局部磁矩和（分数）朗道能级结构。对于具有强自旋轨道相互作用的材料，磁电阻可以用作弱反定域或非平凡Berry相的探针，例如在拓扑绝缘体表面态中。对于三维拓扑绝缘体，大的线性磁阻通常被用作潜在的非平凡拓扑结构的指示，尽管这种效应的起源尚未确定。在这里，我们观察到一个大的磁电阻在导电体状态的Bi $_2$ Te $_3$。我们发现，这种类型的大的磁阻是由于螺旋自旋动量锁定（即自旋旋转与动量方向）和单向自旋排列之间的竞争，通过施加磁场。翘曲效应被发现提供（准）线性依赖于磁场。我们提供了一个定量模型的螺旋度破缺诱导的磁阻，可以应用到广泛的材料，表面或界面弱到强的自旋轨道相互作用，如当代氧化物界面，散装Rashba系统，和拓扑绝缘体表面状态。
2014-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron g-factor engineering for non-reciprocal spin photonics
我们研究了非互易材料中电子和光子自旋的相互作用。传统上，设计非互易光子器件的主要机制是磁场结合磁性氧化物，如铁石榴石。在这项工作中，我们提出了一种替代的范式，允许通过自旋电子学方法的非互易性的可调性和可重构性。所提出的设计使用的窄带隙半导体（InSb）与铁磁掺杂剂的高自旋轨道耦合。本征和栅极施加的电场的组合产生了强烈的外部Rashba自旋轨道耦合（RSOC）的磁掺杂InSb薄膜。RSOC是门可变的，示出通过介质的电子g因子来调整磁导率张量。我们使用电子能带结构计算（k $\cdot$ p理论）显示门可调RSOC体现在光子场的非互易系数通过在克尔和法拉第旋转的移位。此外，我们表明，光子自旋性质的偶极发射体放置在附近的非互易电磁环境是不同的互易对应物。自旋极化发射极（右旋圆偶极子）的Purcell因子（F $_{p}$）由于较大的g因子而显著增强，而左旋偶极子基本上保持不受影响。我们的工作可以导致电子自旋控制的可重构非互易光子器件。
2019-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unravelling Dzyaloshinskii-Moriya interaction and chiral nature of Graphene/Cobalt interface
未来自旋电子学的一个主要挑战是开发合适的自旋输运通道，具有长的自旋寿命和传播长度。石墨烯可以满足这些要求，即使在室温下。另一方面，利用手性纹理的快速运动，即，Néel型畴壁和磁层，可以满足高密度数据存储、低功耗和高处理速度的要求。我们设计了外延结构，其中外延铁磁Co层夹在依次生长到MgO（111）衬底上的外延Pt（111）缓冲层和石墨烯层之间。我们提供的证据表明，石墨烯诱导的垂直磁各向异性增强到4 nm厚的Co膜，和存在手性左手Néel型畴壁稳定的有效Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）在堆栈中。实验结果表明，在gr/Co界面，这是描述在传导电子介导的Rashba-dielectric机制和点相反的自旋轨道耦合诱导的dielectric在Co/Pt界面的一个相当大的dielectric的证据。此外，石墨烯的存在导致：i）用于Co生长的表面活性剂作用，产生插层的、平坦的、高度完美的fcc膜，与Pt假晶，和ii）有效的防止氧化。这种磁性手征织构在室温下是稳定的，并且生长在绝缘衬底上。我们的研究结果开辟了新的途径，以控制手性自旋结构，使用界面工程在石墨烯为基础的系统，为未来的自旋轨道器件完全集成在氧化物基板上。
2018-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of charge-to-spin conversion with giant efficiency at Ni$_{0.8}$Fe$_{0.2}$/Bi$_{2}$WO$_{6}$ interface
本文在Ni$_{0.8}$Fe$_{0.2}$/Bi$_{2}$WO$_{6}$界面实现了巨大效率的电荷-自旋转换，效率达0.96 nm$^{-1}$，揭示了W与Ni(Fe)原子轨道杂化诱导的自旋轨道邻近效应是其机制，表明Aurivillius化合物是极具潜力的新型自旋轨道材料。
2023-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
