HfO$_2$: a new direction for intrinsic defect driven ferromagnetism
鉴于最近的实验报告中的HfO $_{2}$薄膜的意外的铁磁性，我们进行了第一性原理调查，寻找可能带来的存在下的小浓度的本征点缺陷的磁秩序。用密度泛函理论（DFT）计算了HfO \it的电子结构，结果表明，HfO中孤立的阳离子空位导致了高自旋缺陷态的形成.此外，这些似乎是铁磁耦合与一个相当短的范围内的磁相互作用，导致在铁磁基态的整个系统。更有趣的是，这些高自旋态和铁磁性的发生在HfO $_{2}$的低对称性单斜相中。这与以前已知的表现出点缺陷铁磁性的其他系统完全不同，从而使我们更仔细地观察这种现象。
2005-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface induced room-temperature ferromagnetism in hydrogenated epitaxial graphene
由于石墨烯的主要表面特性，它非常适合与外部原子和/或分子官能化，从而导致大量新的和有趣的现象。在这里，我们展示了氢官能化外延石墨烯在SiC上的铁磁特性。这种材料中的铁磁性并不直接明显，因为它本质上仅由非磁性成分组成。然而，我们的研究结果表明，强铁磁性，这不能用简单的磁性杂质来解释。铁磁性是SiC上氢化外延石墨烯所特有的，其中与界面缓冲层的相互作用发挥着至关重要的作用。我们认为，所观察到的铁磁性的起源是由电子相关效应的窄Si悬挂键（Si-DB）状态的缓冲层交换耦合到本地化状态的氢化石墨烯层。这形成了居里温度高于300 K的准三维铁磁体。
2013-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature intrinsic ferromagnetism of two-dimensional Na2Cl crystals originated by s- and p-orbitals
本文报道在二维Na2Cl晶体中直接观察到室温本征铁磁性，其磁性来源于部分填充的s和p轨道而非传统d或f轨道，打破了本征铁磁性的传统规则，为原子尺度磁性与电子器件设计提供了新思路。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic ferromagnetism and structure stability in $4f$-$3d$ intermetallics: ab initio structure optimization and magnetic anisotropy for RCo$_5$ (R=Ce, La, and Y)
从第一性原理出发，研究了稀土永磁体主相中$4f$ - $3d$金属间化合物的铁磁性与结构稳定性相互作用的电子机制。我们提出了一个案例研究的原型材料家族RCo $_5$（R=Ce，La，Y），这是最早的稀土永磁体的一部分，从其他代表性的主相化合物可以被视为衍生类型。与冠军磁体材料系列R $_2$ T $_{14}$ B和最近重新审视的材料系列RT $_{12}$（T=Co和Fe）的比较指出了一个方向，该方向导致可能的下一代材料的中级磁体。
2019-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Vanishing Altermagnetism and Emergent Ferromagnetism at the Two-Dimensional Limit of CrSb
Dalian University of Technology（大连理工大学）；South China Normal University（华南师范大学）；Tsinghua University（清华大学）
本研究通过分子束外延生长CrSb薄膜，发现维度降低导致交替磁性消失并涌现铁磁性，为自旋电子器件提供超薄磁态工程平台。
2026-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism from localized deep impurities in magnetic semiconductors
我们提出磁性半导体中的局域缺陷可以作为深杂质，并且可以用Anderson模型来描述。在这个模型中，d-轨道和p-轨道的杂化产生非RKKY间接交换机制，当局域d-电子通过导带和价带交换时。对于具有间接带隙的半导体，交换积分的非RKKY部分是反铁磁的，这抑制了铁磁性。在直接带隙的情况下，这种交换机制在一定条件下可以导致铁磁性的增强。间接交换积分比RKKY强得多，并且可以有足够长的范围。因此，出现了一类潜在的新型高温磁性半导体，其中掺杂载流子不需要介导铁磁性。这种磁性半导体的居里温度主要由局域杂质之间的相互作用决定，而不是齐纳机制。这种效应也可能导致某些具有直接带隙的磁性半导体（如GaMnAs）的居里温度异常高。
2003-11-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hole-mediated ferromagnetism in tetrahedrally coordinated semiconductors
本文提出了一个锌尖晶石和纤锌矿稀磁半导体中由离域或弱局域空穴介导的铁磁性的平均场模型。该模型考虑到：（i）价带中的强自旋-轨道和kp耦合;（ii）应变对空穴态密度的影响;以及（iii）无序和载流子-载流子相互作用的影响，特别是在金属-绝缘体转变附近。（Ga，Mn）As的实验结果与理论结果之间的定量比较表明，理论描述了在所研究的系统中观察到的居里温度的值，并解释了易轴的方向和相应各向异性场的大小作为双轴应变的函数。此外，该模型再现不寻常的符号，幅度和温度依赖性的磁性圆二色性的基本吸收边的光谱区域。介绍了有关设计新型铁磁半导体系统的化学趋势和各种建议。
2000-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Observation of a possible diluted ferromagnetism above room temperature in cobalt-substituted LaTa(O,N)3-d
自2000年以来，在材料研究中的密集努力开发了在室温以上表现出高温（HT）铁磁性的稀磁半导体，但没有成功。在此，实现了基于钙钛矿型氮氧化物LaTa 1-xCox（O，N）3-d（x = 0.01，0.03，0.05）的可能的第一块体稀释HT-铁磁非金属材料。合成粉末的居里温度超过600 K，样品的磁化强度足够大，可以直接被永磁体吸引。钴簇作为所观察到的HT-铁磁性的可能来源可以排除，因为所有应用的表征方法验证相纯度。应用常规和元素特定的磁力意味着铁磁中间自旋（IS）的Co 3+，这是包括在铁磁基质。这表明现有的晶体结构，观察到的阴离子空位，和引入的钴离子之间的复杂的磁相互作用。这些结果为进一步稀释HT铁磁半导体的实验研究和设计奠定了基础。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Interface ferromagnetism and orbital reconstruction in BiFeO3- La0.7Sr0.3MnO3 heterostructures
我们报告的反铁磁体BiFeO 3在与La0.7Sr0.3MnO3的界面处形成一种新的铁磁态。使用X射线磁性圆二色性在Mn和Fe L2，3-边缘，我们发现，这种铁磁自旋结构的发展是强烈相关的发病的一个显着的交换偏置。我们的研究结果表明，磁状态是直接相关的电子轨道重建在界面上，这是支持的线偏振X射线吸收测量在氧K边。
2010-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Direct evidence of ferromagnetism in a quantum anomalous Hall system
量子反常霍尔（QAH）系统由于其不需要外加磁场就能实现无耗散导电而具有重要的应用价值。在磁掺杂拓扑绝缘体薄膜中实现了QAH效应。然而，在最初的工作中，全量子化需要极低的温度（$T< 50\,$ mK），尽管通过调制掺杂或磁性元件的共掺杂已经显著改善了它。在这些薄膜中已经显示出改善的铁磁性，但缺乏长程铁磁有序的直接证据。在这里，我们提出了直接可视化的长程铁磁有序的Cr和V共掺杂（Bi，Sb）$_2$ Te $_3$薄膜使用低温磁力显微镜与$\textit{in-situ}$运输。磁化反转过程揭示了典型的铁磁畴行为，即，畴成核和可能的畴壁传播，这与在端元中观察到的弱得多的磁信号形成对比，这可能是由于超顺磁性行为。所观察到的长程铁磁有序解决了QAH系统中的主要挑战之一，并通过探索磁性拓扑绝缘体为高温无耗散传导铺平了道路。
2018-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Defect-induced ferromagnetism in graphite
我们证明了铁磁有序的缺陷结构在高取向热解石墨与磁力显微镜在室温下的直接证据。经过仔细分析，磁性杂质被排除为磁信号的来源，支持碳基材料的固有磁性行为。所观察到的铁磁性已被归因于起源于未成对电子自旋局限于晶界。晶界的扫描隧道光谱显示出强烈的局域态和增强的电荷密度相比，裸石墨。
2008-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct demonstration of the emergent magnetism resulting from the multivalence Mn in a LaMnO3 epitaxial thin film system
原子工程氧化物异质结构为创造新的状态提供了肥沃的土壤。例如，在两个氧化物绝缘体之间的界面处的二维电子气，巨大的热电塞贝克系数，从其他非磁性成分中出现的铁磁性，以及巨大的离子电导率。广泛的研究工作表明，氧缺乏或晶格应变在确定这些意想不到的性质中起着重要作用。在这里，通过研究突然存在的强大的铁磁性（高达1.5 uB/Mn）在LaMnO 3基异质结构，我们发现Mn的多价态，发挥了决定性的作用，在出现铁磁性，否则反铁磁性的LaMnO 3薄膜。结合空间分辨电子能量损失谱，X射线吸收光谱和X射线磁性圆二色性技术，我们确定明确的铁磁性结果从传统的Mn 3 +-O-Mn 4+双交换机制，而不是界面效应。相反，在界面附近的5个晶胞的磁死层被发现伴随着电子重构引起的Mn 2+的积累。这些发现提供了一个尚未被探索的Mn的多价态对未掺杂的锰氧化物外延薄膜，如LaMnO 3和BiMnO 3的涌现磁性，并为全氧化物自旋电子器件提供了新的思路。
2018-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Detecting bulk carbon ferromagnetism in graphene multi-edge structure
本研究通过生长垂直排列石墨烯多边缘结构，结合磁化曲线与XMCD光谱证实室温体碳铁磁性，排除杂质干扰，揭示其源于边缘π电子。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Above-room-temperature ferromagnetism in ultrathin van der Waals magnet
二维（2D）磁性范德华材料为研究低维磁性的基础物理、设计新颖的磁相以及实现可调谐和高度可调谐的自旋电子器件提供了强大的平台。为了实现用于此类应用的高质量和实用的设备，迫切需要具有高于室温的有序温度的鲁棒2D磁体，其可以通过剥离来产生。本文报道了在室温以上表现出磁性的钴取代Fe_5GeTe_2（CFGT）片状薄片的研究。通过对金刚石中氮空位中心的量子磁成像，在16 nm的CFGT薄片中观察到室温下的铁磁性。这对应于从坚固的单晶剥离的最薄的室温2D磁体薄片之一，达到与实际自旋电子应用相关的厚度。CFGT的居里温度Tc范围从310 K的最薄的薄片研究到328 K的散装。为了研究高温单层铁磁性的前景，进行了Monte Carlo计算，预测CFGT单层中的Tc ~270 K的高值。进一步提高单层Tc的途径进行了讨论。这些结果支持CFGT作为一个有前途的平台，以实现高品质的室温二维磁体器件。
2022-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak ferromagnetism linked to the high-temperature spiral phase of YBaCuFeO5
层状钙钛矿YBaCuFeO 5是摆线螺旋磁体的一个罕见的例子，其有序温度Tspiral可以通过调节结构中Cu 2 +/Fe 3+化学无序的程度来调节，远远超过室温。这种不寻常的性质使这种材料成为最有前途的自旋驱动多铁性候选者之一。然而，很少有人知道的响应的螺旋磁场，磁电交叉控制应用的关键。利用体磁化强度和中子粉末衍射测量在磁场高达9 T，我们在这里报告的第一个温度-磁场相图这种材料。除了揭示螺旋状态的强稳定性外，我们的数据揭示了与螺旋调制共存的弱铁磁性的存在。由于铁磁体可以很容易地用磁场操纵，这一观察结果为控制螺旋取向开辟了新的视角，直接与极化方向相关，以及这种材料在技术应用中的可能未来用途。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Experimental probing of the interplay between ferromagnetism and localisation in (Ga,Mn)As
安德森-莫特局域化是增强还是减弱磁相关性的问题是磁性合金物理学的核心。特别有趣的是（Ga，Mn）As和相关的磁性半导体的情况下，已经提出了不同的理论方案。在这里，通过直接磁化测量，我们演示了磁性如何演变时，介导的自旋-自旋耦合的载流子的密度减少的栅极电场在金属/绝缘体/半导体结构的（Ga，Mn）As。我们的研究结果表明，沟道耗尽的居里温度的单调下降的结果，没有证据的杂质带模型内预期的最大值。我们发现，从铁磁到顺磁状态的过渡收益通过出现超顺磁性的自旋排列。这意味着载流子局域化导致相分离成铁磁和非铁磁区域，我们将其归因于局部态密度的临界波动，具体到安德森-莫特量子跃迁。
2009-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Weak ferromagnetism in Mn nanochains on the CuN surface
我们使用第一性原理LSDA和LDA+U计算研究了CuN表面上Mn链的电子和磁性结构。用格林函数方法计算了Mn原子间的各向同性交换积分和各向异性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。结果表明，晶格弛豫和原位库仑相互作用的帐户是重要的，准确描述所研究的纳米系统的磁性。我们预测了一个弱的铁磁性现象，在锰反铁磁纳米链的CuN表面。计算了净磁矩值和自旋倾斜方向。我们表明，一些实验功能可以解释使用各向异性交换相互作用。
2008-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Charge transfer, confinement, and ferromagnetism in LaMnO$_3$/LaNiO$_3$ (001)-superlattice
采用第一性原理密度泛函理论计算，研究了（LaMnO $_3$）$_m$ /（LaNiO $_3$）$_n$超晶格的电子结构和磁性.电子从Mn转移到Ni，并且在块体和其他类型的超晶格中顺磁性的Ni位点处诱导磁矩。诱导磁矩的大小与转移电子的数量成线性比例，但它大于净电荷转移，因为自旋和轨道方向起着重要的作用，使转移过程复杂化。通过改变$m/n$的比例，可以控制（$m$，$n$）超晶格的电荷转移和磁性.考虑到Mn和Ni自旋之间的铁磁耦合和电荷转移特性，我们提出（2，1）超晶格是每个分子式单元上携带$\sim8μ_B$的最大磁矩超晶格.
2013-04-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Piezoelectric ferromagnetism in Janus monolayer YBrI: a first-principle prediction
本征铁磁性和压电性的共存，即压电铁磁性（PFM），是发展多功能自旋电子技术的关键。在这项工作中，我们证明了Janus单层YBrI是一个PFM，这是动态，机械和热稳定。采用广义梯度近似+$U$（GGA+ $U$）方法研究了电子相关效应对YBrI物理性质的影响.对于面外磁各向异性，YBrI是铁谷（FV）材料，并且谷分裂在考虑的$U$范围内大于82 meV。在面内电场作用下，可以实现反常谷霍尔效应。然而，对于面内磁各向异性，YBrI是常见的铁磁（FM）半导体。当考虑内禀磁各向异性时，YBrI的易磁化轴总是在面内，磁各向异性能（MAE）从0.309 meV到0.237 meV（$U$ =0.0 eV到3.0 eV）。然而，外加磁场可以将磁化强度从面内方向调整到离面方向，从而导致谷极化的发生。此外，随着镜像对称性破缺的中心对称性的缺失，在YBrI单分子膜的平面和平面外的压电性。在典型的$U$ =2.0 eV时，预测$d_{11}$为-5.61 pm/V，其高于或与其它二维（2D）已知材料相比。通过施加双轴应变可以有效地调节YBrI的电子和压电性质。例如，拉伸应变可以增强谷分裂和$d_{11}$（绝对值）。预测的YBrI的居里温度高于实验合成的二维铁磁材料$\mathrm{CrI_3}$和$\mathrm{Cr_2Ge_2Te_6}$的居里温度。
2022-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Imaging magnetism evolution of magnetite to megabar pressure range with quantum sensors in diamond anvil cell
本研究突破压力限制，开发出基于金刚石对顶砧量子传感器的兆巴级高灵敏度原位磁探测技术，观测到Fe₃O₄的多步磁性转变，为高压块体材料磁微观结构研究及相关机制理解提供新方法。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Room-temperature ferromagnetism in graphite driven by 2D networks of point defects
碳基材料中的铁磁性对于应用和基础科学目的都是有吸引力的，因为碳是一种轻的和生物相容的材料，与基于3d或4f电子的传统铁磁体相比，它只包含s和p电子。在这里，我们展示了直接的证据，铁磁秩序局部缺陷结构在高取向热解石墨（HOPG）与磁力显微镜和在室温下的体磁化测量。经过仔细分析，磁性杂质被排除在磁信号的来源之外，支持碳的固有磁性行为。所观察到的铁磁性已被归因于起源于未成对电子自旋定位在晶界的HOPG。晶界形成点缺陷的二维阵列，其中它们的间距取决于两个晶粒的相互取向。根据这些点缺陷之间的距离，晶界的扫描隧道光谱显示出两个强烈的分裂局域态的缺陷之间的小距离（< 4 nm）和一个局域态的费米能级的缺陷之间的大距离（> 4 nm）。
2009-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale polarization manipulation and imaging in ferroelectric Langmuir-Blodgett polymer films
由于人们对凝聚态系统中自发有序的基本性质的浓厚兴趣，以及铁电薄膜在机电换能器、红外成像传感器和非易失性随机存取存储器等方面的许多实际应用，纳米尺度下的铁电性行为是日益增长的研究活动的焦点。铁电性，与其同名的铁磁性类似，是一些晶体系统在没有外部电场的情况下保持永久但可逆的电极化的性质。在纳米尺度下的压电响应的成像和动力学可能是探测极化的最直接的手段，如已经在许多薄膜和纳米结构中证明的。在这里，我们报告使用piezoresponse力显微镜（PFM）和开关光谱PFM（SSPFM）图像的铁电性能，畴结构，和极化开关的铁电Langmuir-Blodgett膜的聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）（P（VDF-TrFE））共聚物。P（VDF-TrFE）薄膜的PFM成像显示铁电畴尺寸在25-50 nm的量级，并且成像分辨率低于5 nm。地形和PFM图像的特征尺寸是可比的，并且均匀偏振区域的边界与地形特征一致。任意偏振模式可以重复写入和擦除，写入分辨率受晶粒尺寸的限制。来自各个畴的磁滞回线显示出明显的矫顽电压，但在+/-10 V振幅下没有很好地饱和。
2006-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Pressure Dependence of Ferromagnetism in Uranium Hydride UH$_3$ up to 20 GPa Revealed by NV Centers Magnetometry
CEA DAM, DIF；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Laboratoire Matière en Conditions Extrêmes（极端条件物质实验室）；CNRS（法国国家科学研究中心）；ENS Paris-Saclay（巴黎萨克雷高等师范学院）；Centralesupelec（中央理工-电院）
利用NV中心磁力测量，在高达20 GPa压力下研究β-UH3的居里温度，发现其随压力线性下降，斜率-3.86 K/GPa，预测约44 GPa时铁磁性消失并可能出现量子临界点。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Itinerant ferromagnetism in the As 4$p$ conduction band of Ba$_{0.6}$K$_{0.4}$Mn$_{2}$As$_{2}$ identified by x-ray magnetic circular dichroism
用X射线磁圆二色性（XMCD）测量了Ba $_{0.6}$ K $_{0.4}$ Mn $_{2}$ As $_{2}$的单晶和粉末样品，结果表明，低于$T_{\textrm{C}}\approx$ 100 K的铁磁性出现在As $4p$导带中。在Mn的X射线吸收边没有观察到XMCD信号。然而，低于$T_{\textrm{C}}$时，在As $K$边缘处发现明显的XMCD信号，其随温度降低而增加。在平行于结晶学$\textrm{c}$轴定向的光束中获取的数据中不存在XMCD信号，表明轨道磁矩位于四重晶格的基面中。这些结果表明，先前报道的巡游铁磁性是与作为$4p$导带和不同的本地矩反铁磁性和巡游铁磁性与垂直的易磁化轴共存，在这种化合物在低温下。
2015-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust ferromagnetism in highly strained SrCoO3 thin films
外延应变是控制过渡金属氧化物磁性和电子态的重要途径。然而，大的应变通常伴随着氧空位形成能的强烈降低，这阻碍了对其本征性质的直接操纵。在这里，使用后沉积臭氧退火方法，我们得到了一系列的氧化学计量比的SrCoO 3薄膜的拉伸应变高达3.0%。我们观察到一个强大的铁磁基态在所有应变薄膜，而有趣的是，随着拉伸应变的增加，拉伸应变触发了一个明显的金属到绝缘体的转变。因此，持续的铁磁态跨越电过渡表明，磁性状态是直接相关的本地化的电子，而不是巡回的，然后要求进一步调查的内在机制，这种磁性化合物超越双交换机制。
2020-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical mean-field study of Vanadium diselenide monolayer ferromagnetism
为了理解VSe $_2$的磁性，本文采用了传统的密度泛函理论和动力学平均场论相结合的方法.这种更高层次的计算方法使我们能够解决理论和实验之间存在的许多争议和矛盾。首先，这种新的方法被证明是正确的VSe $_2$的块和二维极限的磁性，这表明它的优越性，传统的方法。结果表明，无电荷密度波的单层VSe $_2$是有序温度为250 K的铁磁体。从直接模拟的温度依赖的磁化率和有序矩，它表明，它的铁磁性是明确的二维性质。此外，它表明，这种铁磁秩序是容易受到额外的电荷掺杂，这提供了重要的见解，以阐明最近的实验争议。
2020-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low-dimensionality-induced tunable ferromagnetism in SrRuO$_3$ ultrathin films
Seoul National University（首尔国立大学）；Jeonbuk National University（全北国立大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）
通过调控SrRuO$_3$超薄薄膜中的DOS，在相交叉点实现铁磁性的可调性，为可调量子材料的设计提供新路径。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room-Temperature Electronically-Controlled Ferromagnetism at the LaAlO3/SrTiO3 Interface
关于氧化物界面处出现的导电性、超导性和磁性的报道，有助于激发人们对它们丰富的物理和技术潜力的强烈兴趣。在这里，我们采用磁力显微镜搜索的室温磁性的研究LaAlO 3/SrTiO 3系统。使用电顶栅耗尽从氧化物界面的电子，我们直接观察到一个平面内的铁磁相与明确定义的域壁。由顶栅引入的流动电子与磁化反铁磁地对齐，首先屏蔽，然后在达到导电状态时使其不稳定。随后的电子耗尽导致一个新的，不相关的磁场模式。这种新发现的对两种非磁性氧化物界面处出现的磁性的控制预示着许多重要的技术应用。
2013-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain-enhanced edge ferromagnetism and bipolar magnetic semiconducting behavior in Janus graphene nanoribbons
School of Physics and Astronomy, and Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院，多尺度自旋物理教育部重点实验室）；School of Physics and Electronics, Shandong Normal University（山东师范大学物理与电子科学学院）
研究通过第一性原理密度泛函理论和确定量子蒙特卡罗方法，揭示了具有拓扑缺陷阵列的Janus石墨烯纳米带在应变作用下表现出的增强铁磁性和双极磁半导体行为，为室温自旋电子器件提供新思路。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Uniaxial strain control of bulk ferromagnetism in rare-earth titanates
钙钛矿稀土钛酸盐是具有对结构畸变非常敏感的磁基态的模型莫特绝缘体。这些扭曲强烈地耦合到轨道自由度，并且原则上，应该可以用应变来调整超交换和磁过渡。我们研究了具有代表性的系统（Y，La，Ca）TiO $_3$，它具有低的晶体对称性和没有结构不稳定性。从居里温度的磁化率测量，我们表现出直接的，可逆的和连续的控制铁磁性的影响TiO $_6$八面体倾斜和旋转与单轴应变。用从头计算方法研究了$T_C$随应变的相对变化，详细地解释了稀土钛酸盐的结构、轨道和磁性之间的复杂相互作用.所展示的八面体扭曲的操纵开辟了深远的可能性，在广泛的量子材料的电子晶格耦合，竞争基态，和磁量子相变的调查。
2022-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Microscopic Origin Of Room Temperature Ferromagnetism in a Double Perovskite Sr$_2$FeReO$_6$: a first principle and model Hamiltonian study
在双钙钛矿（A $_2$ BB $'$ O $_6$）中令人困惑的室温铁磁性观察，尽管具有被非磁性B $'$ -离子稀释的B-离子的磁晶格，已经对Sr $_2$ FeReO $_6$进行了检查。利用{ \it Ab-initio}自旋螺旋电子结构计算方法，在倒易空间中确定了进入扩展海森堡模型的交换相互作用，然后用Monte Carlo模拟经典求解，确定了铁磁转变温度T $_c$ .我们发现，必须考虑现场库仑相互作用在pH 6 Re网站（$U$），以获得T $_c$接近实验值。对$ab$ - $initio$电子结构的分析以及适当的模型哈密顿量追踪了T $_c$与$U$的增强的起源，即在这些位点引入的增强的交换分裂。这反过来又使反铁磁交换通道不稳定，从而增强T $_c$。通过与Sr $_2$ FeMoO $_6$的情况进行对比，检查在非磁性网站的占用的作用。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Mixed spin states for robust ferromagnetism in strained SrCoO$_3$ thin films
针对应变SrCoO$_3$薄膜铁磁性跨金属-绝缘体转变仍保持的异常现象，本研究借助高分辨RIXS实验结合团簇计算，发现其基态为高低自旋混合构型，揭示了铁磁鲁棒性的起源，为关联氧化物磁基态研究和强铁磁体系设计提供了新依据。
2025-08-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
X-ray Anomalous Scattering of Diluted Magnetic Oxide Semiconductors: Possible Evidence of Lattice Deformation for High Temperature Ferromagnetism
我们研究了在金红石型和金红石型Ti_{1-x} $Co$ _{x} $O$ _{2-delta} $ thin films that exhibit room-temperature ferromagnetism. Intensities of the x-ray Bragg reflection from the films were measured around the $ K $-absorption-edge of Co. If the Co ions randomly substitute on the Ti sites, the intensity should exhibit an anomaly due to the anomalous dispersion of the atomic scattering factor of Co. However, none of the anatase and rutile samples did exhibit an anomaly, unambiguously showing that the Co ions in Ti$ _{1-x} $Co$ _{x} $O$ _{2-delta} $ are not exactly located at the Ti sites of TiO$ _2 $. The absence …
2007-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The role of transition metal impurities and oxygen vacancies in the formation of ferromagnetism in Co-doped TiO2
采用LSDA+U方法研究了过渡金属杂质和氧空位在Co掺杂TiO 2铁磁性形成过程中的作用，该方法考虑了电子结构计算中的强准库仑关联。考虑了几种模型体系，如高自旋态Co ~（2+）离子取代的金红石型TiO_2超晶胞和氧空位。我们发现Co磁性离子的交换作用是铁磁性的，但由于平均杂质-杂质距离很大，交换作用很弱。然而，当附近存在磁空位时，其强度会增强三倍。Co ~（2+）的磁矩为3μ B，空位的磁矩为1μ B，且方向相反。我们的研究表明，Co和空位矩的交换相互作用能在330 - 40 meV之间变化，取决于它们之间的距离在超晶胞。我们认为Co与空位矩之间的强相互作用可以解释Co掺杂TiO 2的高居里温度。
2006-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Wide Field Imaging of van der Waals Ferromagnet Fe3GeTe2 by Spin Defects in Hexagonal Boron Nitride
近年来，具有由范德华材料承载的可访问自旋的新兴色心由于其实现变革性量子传感技术的巨大潜力而引起了人们的极大兴趣。在这种情况下，由于其非常容易集成到由低维材料组成的器件中，因此hBN（hBN）自然是相关的。利用硼空位自旋缺陷的hBN，我们报告的低维铁磁性持续在Fe 3GeTe 2/hBN范德华异质结的纳米量子成像。利用自旋弛豫方法，我们已经进一步观察到空间变化的磁场波动在剥离的Fe 3GeTe 2薄片，其幅度达到居里温度附近的峰值。我们的研究结果表明，在hBN的自旋缺陷的能力，调查当地的层状材料的磁性在一个方便和精确的方式，它可以很容易地扩展到广泛的小型化范德华异质结构系统。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall 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
Unconventional ferromagnetism and transport properties of (In,Mn)Sb dilute magnetic semiconductor
合成了窄禁带高迁移率半导体合金In_{1-x} Mn_{x} Sb多晶，研究了它们的磁性和输运性质。在In_{0.98} Mn_{0.02} Sb中的铁磁响应通过在直接磁化测量中观察到清晰的磁滞回线检测到室温。一个非常规的（重入）磁化随温度的behaviors.We解释了观察到的特性的框架内最近的模型表明，一个强大的载流子密度的温度依赖性是一个关键参数确定载体介导的铁磁性（III，Mn）V半导体。讨论了样品的磁态与输运性质之间的关系。用接触光谱法研究了（InMn）Sb在费米能级附近的能带结构。电荷电流自旋极化度的测量已经进行了使用点接触Andreev反射（AR）光谱。AR数据进行了分析，通过引入准粒子谱展宽，这是可能与磁散射的接触。AR光谱数据表明，在低温下，样品在金属铁磁团簇上分解，团簇内的载流子具有相对高的自旋极化（在4.2K下高达65%）。
2009-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Itinerant ferromagnetism mediated by giant spin polarization of metallic ligand band in van der Waals magnet Fe5GeTe2
研究了铁磁范德华金属Fe 5GeTe 2的近费米能（EF）元素特定的电子态和自旋态.软X射线角分辨光电子能谱（SX-ARPES）测量提供了局域化Fe 3d带的光谱证据。我们还发现本地化的Fe 3d带和离域的Ge/Te p带之间的突出的杂交。这张照片是强烈支持直接观察到的显着的自旋极化的配位体p带附近的EF，使用X-射线磁性圆二色性（XMCD）测量。据我们所知，在文献报道的任何体系中非磁性元素的有限XMCD信号中，配体元素Te的XMCD信号强度显示出最高值。结合SX-ARPES和元素选择性XMCD测量，我们共同指出了巨大的自旋极化的离域配位体Te状态的重要作用，实现巡回远程铁磁性Fe 5GeTe 2。我们的发现为理解低维化合物中巡游铁磁性的机制提供了一个基本的元素选择性观点，也为通过界面能带工程设计异质结构中的奇异磁性态提供了思路.
2021-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Weak ferromagnetism and magnetic phase transitions in Gd$_2$CuO$_4$
用极化中子研究了低磁场下\gdc的磁结构和相变。这些实验得到了零场非极化中子积分强度测量的补充。在4-20 K温度范围内，用磁场$H = 0.05$、0.10和0.5 T测量了极化中子翻转比。这些都使我们能够推断出，反常的温度行为的相干磁散射从铜亚晶格，这表明在\Tcn 1 $\approx 18$ K和\Tcn 2 $\approx 8$ K的尖锐的强度最小值，是由于交叉的迹象之间的相互作用强耦合，弱铁磁，CuO $_2$层。在\Tcn 1\处，耦合从铁磁变为反铁磁，并且层之间的长程有序暂时丧失。\Tcn 2\是Gd矩有序和层间有序进一步重组发生的温度。弱的铁磁性的CuO层被发现是由于一个小的旋转的Cu矩在相同的方向，在该方向中，他们的协调氧广场旋转的四方晶系的晶体结构的正交畸变。翻转比测量的进一步分析，使我们能够模拟的零场和场诱导相的Gd $_2$ CuO $_4$的磁结构。
2011-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Robust Intrinsic Ferromagnetism and Half Semiconductivity in Stable Two-Dimensional Single-Layer Chromium Trihalides
二维本征铁磁半导体是发展低维自旋电子器件的关键。利用密度泛函理论，我们证明了单层三卤化铬（CrX $_3$，X=F，Cl，Br和I）构成了一系列稳定的二维本征FM半导体.由于低的解理能和高的面内刚度，独立的SLCT可以容易地从块体晶体剥离。用HSE 06泛函方法计算的电子结构表明，体相和单层CrX $_3$都是具有间接带隙的半导体，它们的价带和导带在相同的自旋方向上完全自旋极化.发现CrBr $_3$和CrI $_3$的能隙和吸收边在可见光频率范围内，这意味着可能的光电子应用。此外，SLCT被发现具有每个分子式单元3 $μ_B$的大磁矩和相当大的磁各向异性能。利用海森堡自旋哈密顿量提取了SLCT的磁交换常数，并分析了各种交换相互作用的微观起源。近90 $^\circ$ FM超交换和直接反铁磁（AFM）交换之间的竞争导致FM最近邻交换相互作用。第二和第三近邻交换相互作用分别为FM和AFM，这可以用角度依赖的扩展Cr-X-X-Cr超交换相互作用来理解。此外，利用蒙特卡罗模拟还预测了SLCT的居里温度，并且通过施加双轴拉伸应变，可以进一步提高居里温度。强大的固有铁磁性，半磁导率和大的磁各向异性能量的独特组合，使SLCT作为下一代半导体自旋电子学应用的有前途的候选人。
2016-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Direct experimental evidence of multiferroicity in a nanocrystalline Zener polaron ordered manganite
利用X射线衍射、磁化强度、阻抗谱和反射极化等测试手段，讨论了Pr 0.67 Ca 0.33 MnO 3（PCMO）铁磁和铁电共存的粒度可调谐性.用正上负下方法测量的复极化曲线清楚地证明了在Zener极化子（ZP）有序P21nm和无序Pbnm结构之间存在相分离的PCMO中存在铁电性。我们还发现，铁电响应增强的纳米晶样品，只要ZP有序不被破坏，而长程反铁磁有序在低温下在体系统中被取代的纳米粒子中的铁磁关联。通过减小晶粒尺寸，有可能使铁磁性和铁电性在室温附近共存的结论应该普遍适用于所有ZP有序锰氧化物。
2014-12-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Inducing ferromagnetism by structural engineering in a strongly spin-orbit coupled oxide
Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；CNR-SPIN, UOS Salerno（萨莱诺国家研究委员会自旋单元）；Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden（德累斯顿莱布尼兹固体与材料研究所）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Synchrotron SOLEIL（索雷尔同步辐射中心）
通过结构工程在SrIrO3中诱导铁磁性，揭示了强自旋轨道耦合氧化物的磁性调控机制
2025-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emergence of electric-field-tunable interfacial ferromagnetism in 2D antiferromagnet heterostructures
本文研究 CrI3/CrCl3 二维反铁磁异质结，发现界面铁磁耦合诱导 CrCl3 产生面外磁序并提升临界温度，且利用结构反演对称性破缺实现电场对矫顽力的显著调控。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-temperature ferromagnetism and antiferromagnetism in monolayer \ce{CrTe2}: Roles of strong spin-lattice coupling and charge doping
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）
通过第一性原理计算和蒙特卡洛模拟，揭示了单层CrTe2中晶格应变与载流子密度调控的丰富磁相图，预测了新型双条纹反铁磁相，并实现了室温铁磁和反铁磁性。
2026-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Colossal band renormalization and stoner ferromagnetism induced by electron-antiferromagnetic-magnon coupling
电子与反铁磁振子之间的相互作用对一大类相关材料都很重要。例如，它们是高温超导体（如铜酸盐和铁磷属元素化物）中最合理的配对胶。然而，与电子-声子相互作用（EPI）不同，关于电子-AFMM相互作用（EAI）如何影响能带结构的明确观察仍然缺乏。因此，关于EAI的关键信息，例如其强度和掺杂依赖性，仍然难以捉摸。在这里，我们直接观察到，EAI诱导的带色散在Ba $_{1-x}$ K $_x$ Mn $_2$ As $_2$的扭结结构，并随后揭示了EAI的几个关键特征。我们发现，EAI的耦合常数可以高达6，它显示出巨大的掺杂依赖性和温度依赖性，所有这些都与EPI的行为形成鲜明对比，超出了我们目前对EAI的理解。EAI对电子能带的这种巨大重整化使系统达到Stoner判据，给出了Ba $_{1-x}$ K $_x$ Mn $_2$ As $_2$中有趣的铁磁态。我们的研究结果扩展了EAI的现有知识，这可能有助于进一步了解许多相关材料，其中EAI发挥关键作用，如高温超导体。
2020-11-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Beyond Superexchange: Emergent Unconventional Ferromagnetism in Thin-Film Sandwich Structures of Intrinsic Magnetic Topological Insulators
本文通过异质结构与三明治结构实验，发现本征磁性拓扑绝缘体 MBST 中存在超越超交换的非常规铁磁性，并提出其源于拓扑相关机制，为调控磁性及下一代自旋电子器件提供新视角。
2025-08-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-Temperature ferromagnetism from site-selective filling in (Fe,Ni)$_{6-δ}$GeTe$_2$
Yale University（耶鲁大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Lab（劳伦斯伯克利国家实验室）；Cornell University（康奈尔大学）；University of Southern California（南加州大学）；Boston College（波士顿学院）
本研究通过结构表征与第一性原理计算，揭示镍取代诱导的高温铁磁性源于应变稳定的Fe6GeTe2纳米析出物，为原子工程提供机理基础。
2026-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A multiferroic two-dimensional electron gas
多铁性是至少两种铁性有序共存的化合物-通常是（反）铁磁性和铁电性。虽然磁序可以在绝缘和导电化合物中出现，但铁电性原则上不允许在金属中出现，尽管有一些二维（半）金属被报道表现为铁电体。然而，与磁性有序相结合来实现多铁性金属仍然是难以捉摸的。在这里，通过结合X射线光谱和磁输运，我们显示了铁电性和磁性共存的氧化物为基础的二维电子气（2DEG）。数据证据的极性位移和异常的霍尔效应的极化方向的非易失性开关，表现出磁电耦合。我们的研究结果提供了新的机会，在量子物质产生的铁电性，铁磁性和Rashba自旋轨道耦合在2DEG之间的相互作用。
2022-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferromagnetism on an atom-thick and extended 2D-metal-organic framework
本研究在Au(111)衬底上制备出由DCA分子和Fe吸附原子构成的原子级厚度延展型二维MOF，通过多技术实验结合第一性原理计算证实其存在协同铁磁性，为超高密度磁存储及二维磁模型研究开辟新路径。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of half-metallic ferromagnetism and valley polarization in transition metal substituted WSTe monolayer
二维Janus材料由于其独特的晶格结构和涌现性质，在自旋电子学和谷电子学应用中具有重要意义。它们本质上表现出面内反转和面外镜像对称破缺，这为材料中的电子提供了新的自由度。然而，这些材料的多功能应用中的主要限制之一是，它们通常本质上是非磁性的。在这里，使用第一性原理计算，我们建议诱导磁自由度的非磁性WSTe通过掺杂过渡金属（TM）元素- Fe，Mn和Co。此外，我们全面探讨了这些系统中的电子，自旋电子和valleytronic属性。我们的模拟预测内在的Rashba和塞曼型自旋分裂在原始的WSTe。获得的Rashba参数为沿$Γ- K$方向的$\sim$ 422 meV\;。我们的研究表明，单轴和双轴应变，我们观察到的增强$\sim$ 2.1\%与3\%的双轴压缩应变的强烈依赖。电子结构显示出半金属性质，其中Fe的含量为6.25和18.75%，Mn的含量为25%，Co的含量为18.75和25%，自旋极化率为100%.对于6.25%的Fe、Mn和Co，所获得的谷极化值分别为65、54.4和46.3meV，与文献中其它Janus材料的数据一致。此外，我们的计算表明，应变依赖的可调性谷极化，我们发现一个增加（减少）的趋势与单轴和双轴拉伸（压缩）应变。当Fe含量为6.25%时，在3%的双向拉伸应变下，$\sim$的最大增强值为$\sim$ 1.72%。
2024-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From Stoner to Local Moment Magnetism in Atomically Thin Cr2Te3
本研究结合多种光谱、显微表征与第一性原理计算，揭示原子级薄 Cr2Te3 随厚度降低发生 Stoner 型向 Heisenberg 型铁磁转变，并阐明单层居里温度受抑制的电子结构起源。
2023-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Percolation and the Phase Diagram of the Disordered RKKY model
我们考虑铁磁性在空间上随机定位的磁矩，在一个稀磁半导体，通过载体介导的间接交换RKKY相互作用耦合。通过蒙特卡罗方法得到了杂质磁矩密度$n_{i}$和相对载流子浓度$n_{c}/n_{i}$的磁相图。由发散的相关长度和磁化率证明，铁磁（FM）和非铁磁（NF）相之间的边界构成了一条线的零温度临界点，可以被视为一个磁渗流转变。在稀释极限下，我们发现$n_{c}/n_{i}>.1$的体铁磁性消失。我们还将本地反铁磁直接超交换最近邻杂质之间的相互作用，并检查阻尼因子的影响RKKY范围函数。
2006-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Tunable Correlated Chern Insulator and Ferromagnetism in Trilayer Graphene/Boron Nitride Moiré Superlattice
对强磁场中二维电子系统的研究首次揭示了量子霍尔（QH）效应，这是一种具有有限陈数（C）和手征边缘态的物质拓扑状态。后来，Halfman提出理论，即使在零磁场下，具有整数QH效应的Chern绝缘体也可以出现在具有复杂跳跃参数的晶格模型中。ABC-三层石墨烯/六方氮化硼（TLG/hBN）莫尔超晶格提供了一个有吸引力的平台，以探索陈氏绝缘体，因为它具有几乎平坦的莫尔能带与谷依赖的电可调陈氏数。在这里，我们报告的相关陈绝缘体的TLG/hBN云纹超晶格的实验观察。我们发现，扭转所施加的垂直电场的方向开关TLG/hBN的莫尔波的微带之间的零和有限的陈数，揭示了在磁输运行为的巨大变化。对于调谐为具有有限陈氏数的拓扑孔迷你带，我们专注于1/4填充，对应于每个莫尔晶胞一个孔。当|B| > 0.4 T时，霍尔电阻在h/2 e ~ 2（即C = 2）处被很好地量化。相关的陈氏绝缘体是铁磁性的，表现出显着的磁滞和一个大的异常霍尔信号在零磁场。我们在零磁场下发现C = 2的陈氏绝缘体，这将为在近乎平坦且拓扑非平凡的莫尔迷你带中发现新的相关拓扑态（可能具有新的拓扑激发）提供令人兴奋的机会。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
