Electrically Active Domain Wall Magnons in Layered van der Waals Antiferromagnets
本文从理论上研究了易轴层状范德瓦尔斯反铁磁体中畴壁磁振子的基本集体激发，它们表现为耦合自旋超流体的简正模。我们发现，由于VDW磁体中的自旋-电荷耦合，这种DW磁振子可以通过电压感应扭矩激活，从而为它们的低耗散和纳米级激发提供了一条路径。此外，可以通过施加破磁静态磁场来控制在某一频率下的电激活和DW磁振子的数量，从而增加通过它们的信号传输的可调谐性。我们的研究结果强调，在VDW磁体的畴壁提供了一个有前途的平台，在自旋电子学和磁学的广泛探索路由相干自旋信息。
2022-04-29 cond-mat.mes-hall
Observation of Electrically Tunable van der Waals Interaction in Graphene-Molecule Complex
范德华力（vdW）相互作用在表面-分子相关现象中起着基本作用。调节vdW复合物中的相关电荷涨落是调节原子表面分子相互作用的一种可行方法。我们报告的vdW相互作用的石墨烯-CO $_2$复合物相结合的第一性原理计算与vdW交换相关密度泛函和时间评估测量的CO $_2$分子吸附/脱附下的石墨烯电场。配合物内的场依赖性电荷转移揭示了CO $_2$从受体到供体的可控调谐。同时，吸附分子的构型-与石墨烯的平衡距离和O-C-O键角-被相应地修改。电可调谐性的范围是每种类型的分子的独特特征。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Ferroelectric valley valves with graphene/MoTe$_2$ van der Waals heterostructures
铁电范德华异质结构提供了一个天然的平台，设计各种电控设备。在这项工作中，我们证明了AB双层石墨烯封装在MoTe $_2$作为一个谷阀，显示一个可切换的内置拓扑间隙，导致铁电驱动的拓扑通道。使用从头计算和低能量模型的组合，我们表明，铁电秩序的MoTe $_2$允许控制的间隙开放的双层石墨烯，并导致不同的铁电畴之间的拓扑通道。此外，我们分析了MoTe $_2$和石墨烯层之间的莫尔调制在拓扑模式中的效果，证明了边缘状态对铁电感应电势的莫尔调制是鲁棒的。我们的研究结果提出了铁电/石墨烯异质结构作为多功能平台，以设计可切换的内置拓扑通道，而无需外部电偏压。
2023-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Gate-Tunable Superconducting Spin Valve in a van der Waals Ferromagnet/Superconductor/Ferromagnet Trilayer
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）
理论证明在范德华铁磁/超导/铁磁三层结构中，通过静电门控调节铁磁层化学势，可实现标准、逆和三重态（非单调）超导自旋阀效应的连续调谐，并揭示门控导致非常规超导序参量温度依赖及超导自旋电子学多功能平台。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Van der Waals Magnet based Spin-Valve Devices at Room Temperature
范德华（vdW）磁体的发现为凝聚态物理和自旋电子技术开辟了一个新的范例。然而，到目前为止，具有vdW磁体的有源自旋电子器件的操作仅限于低温温度，抑制了其更广泛的实际应用。在这里，我们第一次展示了室温自旋阀器件使用VDW巡回铁磁体Fe 5GeTe 2在异质结构与石墨烯。Fe 5GeTe 2/石墨烯vdW界面的隧道自旋极化在室温下被检测为显著大~ 45%并且为负。横向自旋阀器件设计能够实现自旋信号的电控制和用于器件应用的基本构建块的实现，例如有效的自旋注入、传输、进动和检测功能。此外，不同的磁取向的测量提供了独特的见解Fe 5GeTe 2的磁各向异性及其与自旋极化和动力学的异质结构的关系。这些发现为在环境温度下应用基于vdW磁体的全二维自旋电子器件和集成自旋电路提供了机会。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dry-transferred CVD graphene for inverted spin valve devices
将化学气相沉积法生长的高迁移率石墨烯集成到自旋输运器件中是石墨烯自旋电子学的关键任务之一。我们使用范德华拾取技术将CVD石墨烯通过六方氮化硼（hBN）从铜生长衬底转移到预定义的Co/MgO电极上以构建反向自旋阀器件。提出了两种方法：（i）首先将CVD-石墨烯/hBN叠层图案化为条，然后通过第二较大的hBN晶体转移到自旋阀电极上的过程，和（ii）CVD-石墨烯/hBN叠层的直接转移。我们报告了CVD石墨烯在室温下高达1.75 ns的高自旋寿命。总的来说，我们的设备的性能与由剥离的石墨烯制造的设备相当，也揭示了纳秒的自旋寿命。我们期望我们的干转移方法为更先进的器件几何形状铺平道路，不仅用于自旋电子应用，而且还用于CVD-石墨烯基纳米电子器件，其中在组装最终的范德华异质结构之前需要CVD石墨烯的图案化。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall
Tunneling spin valves based on Fe$_3$GeTe$_2$/hBN/Fe$_3$GeTe$_2$ van der Waals heterostructures
薄的范德华（vdW）层状磁性材料揭示了实现具有新功能的vdW异质结构的可能性。在这里，我们报告的实现和调查的范德华异质结构的基础上隧穿自旋阀组成的原子级薄的hBN层作为隧道势垒和两个剥离的Fe 3GeTe 2晶体作为铁磁电极。低温反常霍尔效应测量表明，薄的Fe 3GeTe 2晶体是金属铁磁体，其易磁化轴垂直于层，并且在磁场值下具有非常尖锐的磁化切换，该值略微取决于它们的几何形状。在Fe 3GeTe 2/hBN/Fe 3GeTe 2异质结构中，我们观察到隧穿电阻的教科书行为，当两个电极中的磁化彼此平行（反平行）时，隧穿电阻最小（最大）。在低温下的磁电阻是160%，由此我们确定Fe 3GeTe 2的自旋极化为0.66，对应于83%和17%的多数和少数载流子，分别。测量结果还表明，随着温度的升高，从隧道磁电阻提取的自旋极化的演变是成比例的温度依赖性的磁化强度提取的异常霍尔电导率的分析。这表明，表面的磁性能是代表那些块体，因为它可能是预期的vdW材料。
2018-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrically-Insulating Flexible Films with Quasi-One-Dimensional van-der-Waals Fillers as Efficient Electromagnetic Shields
我们报告聚合物复合材料薄膜含有填料组成的准一维（1D）范德华材料，特别是过渡金属trichalcogenides含有1D结构的图案，使他们的剥离成束的原子线。这些纳米结构的特征在于高达10^6的极大纵横比。具有低负载量的准一维TaSe3填料（低于3体积%）的聚合物复合材料在X波段GHz和EHF亚THz频率范围内显示出优异的电磁干扰屏蔽，同时保持DC电绝缘。这些膜的独特的电磁屏蔽特性归因于即使当填料浓度低于电渗流阈值时，电磁波与高纵横比导电TaSe 3原子线束的有效耦合。这些新的薄膜是有前途的高频通信技术，这需要的电磁屏蔽膜是柔性的，重量轻，耐腐蚀，电绝缘和廉价的。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Texture Spin-valve with a van der Waals Magnet
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
该研究通过全电学方法在范德瓦尔铁磁体Fe5GeTe2中检测自旋纹理，实现多级自旋阀切换和Hanle自旋预cession信号的观测，为二维自旋电子电路提供直接访问自旋纹理的途径。
2025-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrically driven strain-induced deterministic single-photon emitters in a van der Waals heterostructure
在原子级薄的TMDC中的量子限制使得能够实现确定性单光子发射器。单光子的位置和偏振控制已经通过使用纳米结构的局部应变工程实现。然而，大多数现有的基于TMDC的发射器通过光泵浦操作，而电泵浦发射器中的发射位点是不受控制的。在这里，我们展示了电驱动的单光子发射器位于应变诱导的原子力显微镜压痕上的范德华异质结构组成的石墨烯，六方氮化硼，和钨二硒化物的位置。系统地分析了局部应变梯度引起的光学、电学和力学特性。特别地，在4 K下在压痕位点处观察到单光子发射。发射表现出光子反聚束行为，g（2）（0）值约为0.3，强度饱和和线性交叉偏振双重峰。这种对电驱动单光子发射器的鲁棒空间控制将为集成量子光源的实际实现铺平道路。
2021-05-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Strong in-plane magnetic anisotropy (Co0.15Fe0.85)5GeTe2/graphene van der Waals heterostructure spin-valve at room temperature
本文报道了室温下具有强面内磁各向异性的(Co0.15Fe0.85)5GeTe2/石墨烯范德华异质结横向自旋阀，通过实验和DFT计算证明其高效自旋注入、检测及负自旋极化，为自旋电子学器件发展提供了新途径。
2023-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electrically switchable entanglement channel in van der Waals magnets
二维层状范德华磁体由于其优异的电学性质，在基础物理和应用物理研究中具有广阔的应用前景。然而，vdW磁体与自旋电子学以及量子信息科学的联系尚不清楚。特别是，它仍然是难以捉摸的，是否有新的磁现象只属于vdW磁铁，但缺乏在广泛研究的晶体磁铁。在这里，我们考虑的量子相关性的磁振子在一个分层的vdW磁体，并确定一个纠缠通道的磁振子跨磁层，它可以有效地调谐，甚至确定性地打开和关闭的磁和电的手段。这是vdW磁体的一个独特特征，其中基本物理学在交换和各向异性场的竞争作用方面得到了很好的理解，这些竞争作用有助于磁振子激发。此外，我们还证明了这种可调纠缠通道可以介导两个远距离量子比特的电可控纠缠，这也提供了一种间接测量磁振子纠缠的协议。我们的研究结果提供了一种新的途径来电操纵量子位，并进一步开辟了新的机会，利用vdW磁铁的量子信息科学。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically tunable giant Nernst effect in two-dimensional van der Waals heterostructures
本研究通过构建石墨烯/硒化铟范德华异质结，实现了电可调的巨型能斯特效应，获得10^3的开/关比与创纪录的低温能斯特系数，为热电效应调控及低温量子相关应用提供了新平台。
2024-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically pumped h-BN single-photon emission in van der Waals heterostructure
本文提出利用石墨烯/h-BN/NbSe2范德华异质结中的缺陷诱导隧穿电流实现电泵浦单光子发射，并确认发射体为h-BN晶体缺陷，为量子光电子学小型化器件提供新途径。
2024-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ultrafast switchable spin-orbit coupling for silicon spin qubits via spin valves
本文提出基于自旋阀的硅自旋量子比特架构，通过亚纳秒电控磁化取向实现超快可切换自旋轨道耦合，使SWAP和远距离量子态转移保真度超过99%，为硅基量子芯片构建铺路。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall
Spin Currents injected electrically and thermally from highly spin polarized Co$_2$MnSi
我们证明了注入和检测的电和热产生的自旋电流探测在Co $_2$ MnSi/Cu横向自旋阀。具有不同电极间隔的器件被图案化以测量作为电极间隔的函数的非局部信号，并且我们确定Co $_2$ MnSi的相对高的有效自旋极化$α$为0.63，并且Cu的自旋扩散长度在室温下为500 nm。测量电产生的非局部信号作为温度的函数，并且对于80 K的温度观察到最大信号。在二次谐波测量检测方案中，热生成的非局部信号被测量为电流密度和温度的函数。我们发现电和热产生的非本地信号的温度依赖性不同，这使我们能够得出结论，信号的温度依赖性不仅由Cu线中的传输主导，而且不同的生成机制也有重要的贡献，迄今为止，这在很大程度上被忽视了。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall
Anisotropic and controllable Gilbert-Bloch dissipation in spin valves
自旋阀形成了从磁阻读取头到自旋转移力矩振荡器的广泛的自旋电子学概念和器件中的关键构建块。我们阐明了在自由层中的磁阻尼的角度的依赖关系，其平衡磁化与固定层。自旋泵介导的阻尼是各向异性和张量，吉尔伯特和布洛赫类条款。我们的研究揭示了一种机制，通过固定层磁化方向，特别是当磁铁是电绝缘的自由层阻尼在原位从可忽略不计到一个大的值。此外，我们预计布洛赫的贡献，出现在非磁性间隔的纵向自旋积累在自旋阀的其他现象中发挥了重要作用。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic van der Waals heterostructure FeCl$_2$/Sc$_2$CO$_2$: Nonvolatile electrically switchable electronic and spintronic properties
多铁性范德华（vdW）异质结构提供了一个令人兴奋的路线，对新的纳米电子学和自旋电子学器件技术。本文采用第一性原理密度泛函理论和量子输运模拟方法研究了由铁磁FeCl $_2$单层和铁电Sc $_2$ CO $_2$单层组成的多铁性VDW异质结构的电子和输运性质.研究表明，通过电调制Sc $_2$ CO $_2$的铁电极化状态，FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$异质结构可以从半导体可逆地转变为半金属。有趣的是，半金属相表现出III型断裂带对准，这对于隧道场效应晶体管应用是有益的。我们进行了量子输运模拟，基于\emph{proof-of-concept}两端纳米器件，以证明全电控阀效应独特的非易失性铁电开关的异质结构。这些发现揭示了FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$ vdW异质结构作为设计下一代最终紧凑的信息处理、数据存储和自旋电子器件的构建块的潜力。
2022-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nano-ironing van der Waals Heterostructures Towards Electrically Controlled Quantum Dots
针对二维范德华异质结制备中抗蚀剂残留导致界面无序、器件性能下降的问题，提出热扫描探针清洗技术，可恢复材料表面、提升WS₂晶体管性能，实现低无序异质结界面与电控可调量子点，为基础研究和量子纳米电子器件提供支撑。
2024-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically switchable ferron upconversion in a van der Waals ferroelectric
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
研究通过电控实现铁尔松上转换，揭示了铁电序参数对非线性声子相互作用的强依赖性，为铁电信息处理和量子声子转换提供了新平台。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals epitaxial growth of topological insulator Bi$_{2-x}$Sb$_x$Te$_{3-y}$Se$_y$ ultrathin nanoplate on electrically insulating fluorophlogopite mica
我们报道了高质量的Bi $_{2-x}$ Sb $_x$ Te $_{3-y}$ Se $_y$纳米片（BSTS-NPs）的电绝缘氟金云母衬底上使用无催化剂的气相固体方法的生长。在优化的气压和合适的氩气流量下，我们控制了BSTS-NP的厚度、尺寸和组成。拉曼光谱显示系统的变化表明，BSTS-NP的厚度和组成确实是精确控制。电输运表明，在BSTS-NP中的鲁棒狄拉克锥载流子输运。由于BSTS-NP提供了可调谐狄拉克锥表面态的优越的主导表面输运，而体态的导电贡献可以忽略不计，因此BSTS-NP为探索三维拓扑绝缘体的内在物理现象以及未来的技术应用提供了理想的平台。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
All-electrical near-field injection of excitons in a van der Waals antiferromagnet
本研究在范德华二维反铁磁体CrSBr中实现了全电学近场激子注入，利用石墨烯隧道结隧穿电子的能量转移激发激子，观测到电致发光及厚层中的自杂化激子极化激元发射，为磁性质的自旋电子与光学读出应用奠定基础。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable layer-hybridized trions in doped WSe$_2$ bilayers
本文结合微观理论与光致发光实验，研究了自然堆叠WSe₂双层中层杂化三激子的电可调性，揭示了面外电场对三激子态能量排序的调控及层间类三激子斯塔克红移与声子辅助复合增强发光的机制，为电可控原子级薄半导体光电子应用奠定基础。
2024-08-07 cond-mat.mes-hall
Selectively controlled ferromagnets by electric fields in van der Waals ferromagnetic heterojunctions
电荷转移在异质结构的界面处起着关键作用，它可以影响电子结构，并最终影响材料的物理性质。然而，一旦界面形成，电荷转移就难以在外部操纵。在这里，我们报告的Fe 3GeTe 2/Cr2 Ge 2 Te 6/Fe 3GeTe 2全磁范德华异质结构，它可以被用来选择性地修改顶部或底部Fe 3GeTe 2电极的磁性能的电可调电荷转移。从金属Fe 3GeTe 2到半导体Cr2 Ge 2 Te 6的定向电荷转移显著地改变了Fe 3GeTe 2的磁各向异性能，导致显著抑制的双折射率。在这项研究中所展示的铁磁体的电选择性控制可以刺激基于范德华磁体的自旋电子器件的发展。
2022-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin valve effect in junctions with a single ferromagnet
本文提出一种仅含单一铁磁层的范德华自旋阀，通过Fe3GeTe2电极与CrBr3顺磁势垒结合，实现了与传统自旋阀相当的电导调制，并证实该效应源于势垒的顺磁响应。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon spin transport in the van der Waals antiferromagnet CrPS4 for non-collinear and collinear magnetization
本研究针对范德华反铁磁体CrPS₄的磁振子自旋输运特性展开，通过电、热两种注入方式测试不同磁化态下的输运参数，发现共线态下存在显著输运信号而非共线态电导率近零，为二维磁体在磁振子器件中的应用提供了实验依据。
2024-11-01 cond-mat.mes-hall
Laser writable high-K dielectric for van der Waals nano-electronics
像硅基半导体器件一样，范德华异质结构将需要与高K氧化物集成。这是实现合适的电压缩放、改进的性能以及允许增加的功能所需要的。不幸的是，常用的高k氧化物沉积方法与2D材料不直接兼容。在这里，我们展示了一种方法来嵌入一个多功能的几纳米厚的高k氧化物的范德瓦尔斯设备，而不会降低相邻的二维材料的性能。这是通过嵌入的几层HfS 2晶体的原位激光氧化来实现的。结果表明，氧化物为非晶相，介电常数k~15，击穿电场为0.5-0.6 V/nm。这种转变允许创建各种基本的纳米电子和光电器件，包括柔性肖特基势垒场效应晶体管、双栅极石墨烯晶体管以及垂直发光和检测隧穿晶体管。此外，在电介质击穿时，形成导电丝。该封装工艺可用于电接触封装的导电材料。对双稳态过程的仔细控制还允许在两个电阻状态之间的可逆切换。这允许创建阻变随机存取存储器（ReRAM）。我们相信，这种在复杂的范德华异质结构中嵌入高k氧化物的方法可以在未来的柔性多功能范德华器件中发挥重要作用。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall
Unconventional spin valve effect in altermagnets induced by Rashba spin orbit coupling and triplet superconductivity
Dibrugarh University（迪布鲁加尔大学）
研究通过Rashba自旋轨道耦合和三重态超导性在交替磁体/三重态超导体/交替磁体结中诱导非常规自旋阀效应，揭示其电导、自旋极化和TMR的三重态配对对称性特征。
2026-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Gate control of magnon spin transport in unconventional magnon transistors based on the van der Waals antiferromagnet CrPS4
本研究针对磁子自旋电子器件的磁子输运调制需求，基于范德华反铁磁体CrPS4设计了双端（同一接触兼注入器和门）和三端（门在输运通道外）非常规磁子输运器件，实现了无相干磁子扩散输运调制，电、热生成磁子输运调制效率分别达25%/mA和16%/mA。
2024-11-28 cond-mat.mes-hall
Direct Nanoscale Pyroelectric Characterization of a CuInP${}_2$S${}_6$ van der Waals Nanogenerator
Université catholique de Louvain (UCLouvain)（天主教鲁汶大学）；Lancaster University（兰卡斯特大学）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；WEL Research Institute（WEL研究所）
利用扫描热显微镜探针作为局部热源，结合谐波检测和有限元热建模，直接表征了基于CuInP2S6的范德华纳米发电机的纳米级热释电性能，并识别了器件缺陷导致的电学非活性区域。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall
Closed-loop electric currents and non-local resistance measurements with wide F/I/N tunnel contacts
横向自旋阀用于产生和表征纯自旋电流。在这种结构中测量的非局部电压提供了关于自旋极化和自旋衰减速率的信息。对于宽的高透明度F/N接触，它表明，约翰逊-Silsbee非局部效应是大大丰富的闭环电流驱动的本地自旋注入在电子悬挂部分的阀门。对于具有低透明度的F/I/N隧道接触的阀，这种圆形电流被强烈抑制，但我们表明，电压修改持续存在，可能是显着的，并且必须在数据分析中考虑。
2019-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resistance switch in ferromagnet/spin glass/ferromagnet spin valves
在MnBi_2 Te_4单层范德华层中得到了类自旋阀铁磁/自旋玻璃（SG）/铁磁结构，其中类SG层中各个自旋态的开关表现为电阻开关行为。通过对SG层中Bi掺杂的精细控制，可以有效地调节SG的特征温度。建立了掺杂和温度依赖的相图。我们展示了远程操纵和检测的个别Mn层自旋的状态隧穿电子有利于电子-声子，自旋-声子，自旋转移力矩和自旋翻转之间的相互作用热电子，晶格和本地自旋，其中自旋阀层甚至被埋在下面的两个五层Bi 2 Te 3。将SG态集成到自旋阀中，通过在二维材料中集成不同的自由度，打开了实现原子尺度自旋电子学的机会。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Field-Free Giant Magnetoresistance in a Proximity- and Gate-Induced Graphene Spin Valve
由于其二维性质，石墨烯中的邻近效应和电场效应可以诱导铁磁性和电荷掺杂。利用这些功能，我们提出了一个电气工程自旋阀结合两个磁绝缘体（使用EuO，EuS，或YIG）和三个涂层门。两个顶栅用于消除这些磁体中的重电子掺杂，一个背栅用于利用正常或半金属铁磁体。我们证明，当第二顶栅被调谐到利用绝缘或自旋绝缘态时，EuO和YIG可以在高温下获得巨大的巨磁电阻（GMR）（几倍于68 K和100 K时的$10^5\%$）。这些结果意味着一个杰出的巨磁电阻，是磁性可调，垂直配置（铁磁性与绝缘），和磁场自由。我们的工作可能提供一个可行的路径，一个诱人的磁场自由自旋电子学。
2017-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature magnetic phase transition in an electrically-tuned van der Waals ferromagnet
该研究在室温下通过质子栅极调控Cr1.2Te2的电子掺杂，实现了磁性相变，为实用自旋电子器件提供了新途径。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hyperbolic phonon-polariton electroluminescence in graphene-hBN van der Waals heterostructures
本研究在hBN/石墨烯异质结中实现了双曲声子极化激元的全电激发，揭示其源于带间跃迁和带内切伦科夫辐射，为电泵浦可调谐中红外/太赫兹声子极化激元激光器及电子器件高效散热提供新途径。
2023-10-05 cond-mat.mes-hall
All-electrically controlled spintronics in altermagnetic heterostructures
School of Science, Sun Yat-sen University（中山大学科学学院）；School of Physics and Materials Science, Guangzhou University（广州大学物理与材料科学学院）；School of Humanities and Basic Sciences, Shenzhen Institute of Information Technology（深圳信息职业技术学院人文基础学院）；Institute of Materials, Ningbo University of Technology（宁波工程学院材料研究所）；Department of Physics and Astronomy, Uppsala University（乌普萨拉大学物理与天文学系）
本文提出利用具有开放费米面的d波交替磁体实现全电控自旋过滤和自旋阀，提供低损耗、无磁场的自旋电子学新平台。
2025-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Van der Waals Magnetic Electrode Transfer for Two-Dimensional Spintronic Devices
针对传统金属沉积损伤二维材料界面及铁磁电极转移难题，提出石墨烯辅助的无溶剂磁性电极转移技术，实现高性能两端与非局域四端2D自旋阀。
2024-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical spin injection, transport, and detection in graphene-hexagonal boron nitride van der Waals heterostructures: progress and perspectives
目前石墨烯自旋电子学的研究致力于在石墨烯中实现长的自旋寿命以及有效的自旋注入和检测。在这篇文章中，我们回顾了六方氮化硼（hBN）是如何演变为一个关键的衬底，作为一个封装层，并作为一个隧道势垒的操纵和控制的自旋寿命和自旋注入/检测极化在石墨烯自旋阀设备。首先，我们概述了由于传统的SiO $_2$衬底在石墨烯中的自旋输运所面临的挑战，然后是基于hBN的石墨烯异质结构所取得的进展。然后，我们详细讨论了使用传统的氧化物隧道势垒自旋注入石墨烯的缺点和发展，然后介绍了最近的进展，在使用晶体单层/双层/三层hBN隧道势垒的改进的自旋注入和检测，这也可以促进两端自旋阀和汉勒测量，在室温下，是技术的重要性。一个特殊的情况下，偏置引起的自旋极化的剥离和化学气相沉积（CVD）生长的hBN隧道势垒的接触进行了讨论。此外，我们给出了我们对利用石墨烯-hBN异质结构在石墨烯自旋电子学的未来发展的看法。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge to Spin Conversion in van der Waals Metal NbSe2
具有大电荷电流诱导自旋极化的量子材料是下一代全电自旋电子学的重要研究方向。范德华金属具有高自旋轨道耦合和新颖的自旋织构，是一种高效的电荷-自旋转换过程。在这里，我们证明了在室温下的NbSe 2的自旋极化的电生成。为了探测NbSe 2中的电流诱导自旋极化，我们使用了基于石墨烯的非局域自旋阀器件，其中NbSe 2中的自旋极化使用非局域自旋开关和Hanle自旋进动测量被有效地注入和检测。在NbSe 2的超导转变温度Tc ~ 7 K以下的较低温度下，观察到NbSe 2的电荷-自旋转换率显著提高。然而，电荷-自旋转换信号只能在超导临界电流以上的较高偏置电流下观察到，这将信号的观察仅限于NbSe 2的非超导状态。系统的测量提供了可能的起源的自旋极化主要是由于自旋霍尔效应或Rashba-Edelstein效应在NbSe 2，考虑不同的对称性允许的电荷-自旋转换过程。
2022-05-17 cond-mat.mes-hall
Electrically Controlled Spin Injection from Giant Rashba Spin-Orbit Conductor BiTeBr
铁磁材料是自旋电子器件中广泛使用的自旋极化电子源，自旋极化电子源可以通过外加磁场或自旋转移矩的方法来控制。然而，随着对更小和更快的自旋电子元件的需求增加，利用自旋轨道现象提供了有前途的替代方案。具有独特自旋织构的新材料是非常期望的，因为期望自旋极化的全电产生和控制，其中极化的强度以及任意取向可以在不使用磁场的情况下被限定。在这项工作中，我们使用一种新的自旋轨道晶体BiTeBr用于此目的。由于其巨大的Rashba自旋分裂，体自旋极化在室温下由电流产生。将BiTeBr晶体集成到石墨烯自旋阀器件中，我们首次证明了它可以作为电流控制的自旋注入器，为未来自旋电子学在集成电路中的应用开辟了新的途径。
2020-08-31 cond-mat.mes-hall
Sub-bandgap voltage electroluminescence and magneto-oscillations in a WSe2 light-emitting van der Waals heterostructure
我们报告的电驱动WSe 2基发光范德华异质结的实验研究。我们观察到的电致发光的阈值电压显着低于相应的单粒子带隙的单层WSe 2。这一观察结果可以通过考虑库仑相互作用和涉及激子的隧穿过程来解释，远远超出了独立载流子的图片。在外加磁场作用下，自由激子发光强度呈现1/B周期性的磁振荡现象。这种效应归因于石墨烯电极中朗道量子化导致的隧穿概率的调制。微分电导的一个尖锐的特点表明，费米能级被钉扎，并允许受体结合能的估计。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Electrical spin injection into graphene from a topological insulator in a van der Waals heterostructure
全电（无磁性材料）自旋注入是自旋电子学的突出目标之一。拓扑绝缘体（TI）由于其强的自旋-轨道耦合，特别是自旋-动量锁定的拓扑表面态（TSS）支持螺旋自旋极化电流，被认为是一种很有前途的电控自旋源。许多TI材料，例如Bi基硫族化物也是分层的2D材料，并且可以被并入范德华（vdW）耦合异质结构中，从而打开了利用TI用于电自旋注入到其他2D材料中的可能性。在这里，我们证明了螺旋自旋极化电流注入石墨烯通过3D TI在Bi 2 Te 2Se（TI）和化学气相沉积（CVD）生长的石墨烯之间的机械堆叠的异质结构，使用自旋电位测量。当直流电流从TI流向石墨烯时，我们使用铁磁（FM）探针在TI和石墨烯中检测到显著的阶跃式电压变化（自旋信号）。自旋信号的符号可以通过反转直流偏置电流的方向来反转，并且自旋信号的相应幅度随着偏置电流线性增加，指示TI和石墨烯两者中的电流诱导的螺旋自旋极化。相比之下，当使用FM电极注入自旋时，石墨烯本身表现出通常的非局域自旋阀信号。我们讨论了可能的起源的螺旋自旋极化注入到我们的TI/石墨烯异质结构，可能包括TSS以及自旋轨道耦合Rashba状态的石墨烯。我们的研究结果表明，通过TI的自旋螺旋电流到石墨烯的电注入，并证明TI作为潜在的自旋源，为未来的自旋电子器件，其中自旋操纵实现电。
2016-07-09 cond-mat.mes-hall
Time reversal reserved spin valve and spin transistor based on unconventional $p$-wave magnets
School of Physics and Materials Science, Guangzhou University（广州大学物理与材料科学学院）；Department of Physics, Southeast University（东南大学物理系）
提出利用非常规$p$-波磁体实现无需净磁化或相对论自旋-轨道耦合的自旋阀和自旋晶体管，通过交换场强度矢量的取向控制电导。
2026-05-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of molecular orbital ordering using a van der Waals monolayer ferroelectric
本研究利用单层铁电材料SnTe的应变与铁电有序，通过STM调控铁电畴极化，实现了吸附酞菁分子的轨道有序电学切换，为分子磁性电学调控奠定基础。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically controlled emission from triplet charged excitons in atomically thin heterostructures
激子是复合玻色子，可以具有自旋单重态和三重态。在通常的半导体中，如果没有额外的自旋翻转机制，三重态激子是效率极低的光发射体。过渡金属二硫属化物（TMD）中的大自旋轨道耦合使圆偏振光与具有选择性谷和自旋的激子耦合。在这里，我们证明了电子控制的MoSe $_2$ /WSe $_2$ TMD范德华（vdW）异质结中的自旋三重态层间激子的增亮。在TMD异质结构中的vdW层的原子注册为层间激子提供了准角动量，使得能够从否则暗的自旋三重态激子发射。利用磁场，我们证明了在同一个谷中的三重态和单重态激子发射的光子具有相反的手征性。我们还测量有效的激子g因子，提出直接和定量的证据三重态层间激子。我们进一步证明了单重态和三重态带电激子之间的相对光致发光强度的门调谐。单重态和三重态激子之间的电控发射使得光电子器件能够配置激子手性、自旋和谷量子态。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Nonlinear analog spintronics with van der Waals heterostructures
目前使用电子自旋的自旋电子器件依赖于自旋注入、传输和检测过程的线性操作。自旋电子器件中非线性的存在对于基于自旋的复杂信号处理操作是必不可少的。在这里，我们第一次证明了存在的电子自旋相关的非线性自旋电子器件，并通过非局域自旋阀和Hanle自旋进动测量测量高达4次谐波自旋信号。我们展示了它的应用程序，模拟信号处理的纯自旋信号，如幅度调制和外差检测操作，需要作为一个重要的元素非线性。此外，我们表明，在自旋信号的非线性的存在下，能量依赖的电导率诱导的非线性自旋-电荷转换效应的放大效应。自旋输运通道中两种自旋相关非线性效应的相互作用导致了在不使用铁磁体的情况下对自旋信号的高效检测。这些效应在4K和室温下测量，并且适合于它们在高级自旋电子学和基于自旋的神经形态计算领域中作为非线性电路元件的应用。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall
Josephson spin-valve realization in the magnetic nodal-line topological semimetal Fe$_3$GeTe$_2$
三维范德华铁磁体Fe $_3$ GeTe $_2$（FGT）被认为是磁拓扑节线半金属的候选者。本文研究了在三维FGT剥离薄片下两个3~ $μ$ m间距超导In引线之间的横向电子输运。在30~mK低温下，我们观察到约瑟夫森超导电流在磁场$B$的作用下，表现出不寻常的临界电流$I_c$抑制.总体$I_c(B)$模式相对于B征不对称。我们证明，不对称性是由磁场扫描方向定义的，因此对于相反的扫描，$I_c(B)$模式是严格反转的（如$B$到$-B$反转）。我们还观察到正常磁场中$I_c(B)$的最大值和最小值之间的相互作用，而平面内的快速非周期$I_c(B)$波动。这些效应对于同质超导体-铁磁体-超导体结是不可能的，而对于约瑟夫森自旋阀则是已知的。在FGT中实现约瑟夫森自旋阀的最可能的情况是费米弧表面态和铁磁FGT体的自旋极化的不对准，但我们也讨论了磁畴之间的自旋相关输运的可能影响。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Current-driven magnetization switching in a van der Waals ferromagnet Fe3GeTe2
最近发现的二维（2D）范德华（vdW）材料的铁磁性为具有优异性能的新型自旋电子器件提供了希望。然而，为了利用2D vdW磁体来构建自旋电子纳米器件，例如磁存储器，在有效地将磁化从一种状态电切换到另一种状态方面仍然存在关键挑战。在这里，我们设计了一个双层结构的Fe 3GeTe 2/Pt，其中的几层Fe 3GeTe 2的磁化强度可以有效地切换的自旋轨道转矩（SOTs）源于电流在Pt层中流动。使用谐波测量进一步定量表征对应于SOT的有效磁场。我们在二维vdW磁体中的SOT驱动的磁化切换的演示可以为在下一代自旋电子学应用中实现低维材料铺平道路。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Transport of spin-anisotropy without spin currents
我们重新运输的自旋自由度通过电和热偏置隧道结之间的两个铁磁体与非共线磁化。除了众所周知的电荷和自旋电流，我们表明，非零自旋四极电流之间的铁磁体流动。这个张量值的电流描述了与电路的局部和非局部多粒子自旋相关性相关的自旋各向异性的非平衡输运。这种二次自旋各向异性，用自旋四极矩来量化，基本上是一个双电子量。在具有嵌入式量子点的自旋阀中，已经示出了这样的电流导致影响可测量的量子点自旋和电荷动力学的四极积累。这里研究的自旋阀模型允许详细地计算关于自旋四极存储和传输的基本问题，而忽略量子点的检测。这种物理上的理解，这一特定的设备是重要的更复杂的设备，自旋四极子运输可以检测。我们证明，就存储和传输而言，自旋各向异性仅部分地由自旋极化决定。事实上，对于热偏置的自旋阀，电荷和自旋电流可能消失，而纯交换自旋四极电流仍然存在，这似乎是泡利原理的基本结果。我们扩展的实时图解方法，有效地计算多粒子自旋可观的平均值，特别是自旋四极电流。虽然该文件只解决领先的顺序和自旋守恒隧穿，我们制定的技术为任意顺序的任意，自旋相关的隧道耦合的方式，使自己扩展到量子点自旋阀结构。
2013-05-21 cond-mat.mes-hall
Room-temperature and tunable tunneling magnetoresistance in Fe3GaTe2-based all-2D van der Waals heterojunctions with high spin polarization
本研究基于Fe3GaTe2/WS2/Fe3GaTe2异质结构实现了室温磁隧道结，在10 K下TMR比达213%、自旋极化率达72%，并发现TMR可通过偏置电流调制甚至发生符号反转，为低能耗全二维自旋电子器件提供了新途径。
2023-03-09 cond-mat.mes-hall
Charge-spin conversion signal in WTe2 van der Waals hybrid devices with a geometrical design
在拓扑半金属中通过电荷-自旋转换有效地产生和控制自旋极化对于未来的自旋电子学和量子技术是期望的。在这里，我们报告了在具有几何设计的Weyl半金属候选WTe 2混合石墨烯器件中测量的电荷-自旋转换（CSC）信号。值得注意的是，石墨烯自旋阀通道上的WTe 2的几何角度产生对对称和反对称CSC信号分量的贡献。在不同的栅极电压和铁磁体磁化强度下的CSC信号的自旋进动测量显示了室温下WTe 2中CSC的鲁棒性。这些结果对异质结器件的设计和二维自旋电子学电路的结构设计具有一定的指导意义。
2020-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electrically driven magnetization of diluted magnetic semiconductors actuated by Overhauser effect
众所周知，可以通过改变材料中空穴的平衡密度来控制稀磁半导体（DMS）如Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As中的居里温度以及因此磁化强度。在这里，我们建议，即使有一个恒定的空穴密度，在磁化强度的大的变化，可以得到一个相对较小的不平衡的准费米能级的上自旋和下自旋电子。我们表明，通过耦合平均场论的稀磁半导体铁磁性与主方程的Mn自旋动力学，仅仅分裂的上自旋和下自旋准费米能级的0.1 meV将产生的效果，只要外部磁场高达1 T的替代弛豫路径Mn自旋（即自旋晶格弛豫）可以忽略不计。其物理性质类似于经典的奥弗豪泽效应，也称为动态核极化，其中Mn杂质扮演核的角色。我们建议，一个横向自旋阀结构的反平行配置与DMS作为通道可以用来证明这种效果的准费米能级分裂的这种幅度，类似系统的通道内，已经被实验证明产生的顺磁性杂质自旋的极化。
2010-05-02 cond-mat.mes-hall
Coupled spin-charge dynamics in magnetic van der Waals heterostructures
本文提出了磁性范德华异质结构中自旋-电荷耦合动力学的唯象理论。研究的系统由一个层状反铁磁体插入到电容vdW异质结构。最近已经证明，在这种层状反铁磁体中的电荷掺杂可以调制层间磁化强度之间的交换耦合的强度，甚至符号。这提供了用于电生成磁化动力学的机制。我们在这里预测的中心结果是，磁化动力学导致感应电荷动力学。这种动力学使得磁性范德华异质结构成为自旋电子学应用的有趣候选者。为此，我们还表明，这些系统可用于将亚太赫兹辐射诱导的磁化动力学转换为电信号。
2019-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin injection and detection in all-van der Waals 2D devices
本研究利用剥离的2D材料构建全范德华异质结构，实现了高效的面外自旋注入与检测，自旋注入效率高达40%，为2D范德华自旋电子器件提供了理想平台。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
