Spin-induced optical second harmonic generation in the centrosymmetric magnetic semiconductors EuTe and EuSe
中心对称磁性半导体EuTe和EuSe的光谱显示，在2.1-2.4eV的带隙附近的自旋诱导光学二次谐波产生（SHG）。的磁场和温度依赖性表明，由于一种新型的非线性光学磁化率的磁偶极子贡献结合自发或感应磁化引起的材料的大部分产生的SHG。这种自旋诱导的磁化率打开了一个广泛的类中心对称系统的谐波产生光谱。
2009-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Planar Hall Effect in Exchange-Coupled Topological Insulator-Ferromagnetic Insulator Heterostructures
占据拓扑绝缘体（TI）表面态的狄拉克电子被预言会表现出许多令人兴奋的磁输运现象。在这里，我们报告的第一个非常规的平面霍尔效应（PHE）和电门可调滞后平面磁阻（PMR）的EuS/TI异质结构，其中EuS是一个铁磁绝缘体（FMI）与面内磁化的实验观察。在这种交换耦合的FMI/TI异质结构中，当面内磁场平行（垂直）于电流时，我们发现一个显著的（抑制）PHE。这种行为不同于以前在铁磁体和半导体中观察到的PHE。此外，作为3D TI膜的厚度减少到2D的限制，其中的狄拉克SS开发的杂化间隙，我们发现抑制PHE周围的电荷中性点，表明狄拉克SS在这种现象中的重要作用。为了解释我们的研究结果，我们概述了一个对称性的论点，排除线性霍尔机制，并提出了两种可能的非线性霍尔机制，可以解释我们的观察中的所有基本定性特征。
2018-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of Spontaneous Magnetization Reversal in Exchange Biased Heterostructures
研究了热致自发磁化反转对随时间变化的冷却方案的依赖性。在接近反铁磁体（$T_N$）的Nèel温度时，冷却速度越慢，等待时间越长，磁化反转越强。使温度在$T_N$周围循环导致热训练效应，在该热训练效应下，反转幅度随着每个循环而增加。这些结果表明，自发磁化反转是积极的青睐，相反，我们目前的理解正交换偏置。
2006-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Revealing the magnetic proximity effect in EuS/Al bilayers through superconducting tunneling spectroscopy
铁磁绝缘体附着在超导体上，会引起巴丁-库珀-施里弗（BCS）奇异性的交换分裂，分裂的大小与磁化强度成正比，并穿透到超导体中与超导相干长度相当的深度。我们研究了EuS/Al双层膜中的这种长程磁邻近效应，发现BCS峰的交换分裂已经存在于铁磁绝缘体（EuS）的非极化状态中，并且当通过磁场磁化样品时进一步增强。在最低温度下的测量数据具有高对比度，这使我们能够将分裂BCS电导峰的线形与非极化状态下EuS层的特征磁畴结构相关联。这些结果铺平了道路工程三重态超导相关的畴壁EuS/Al双层膜。此外，在我们的隧道光谱测量中观察到的硬间隙和明确的分裂表明，EuS/Al双层膜是很好的候选人，取代强磁场在实验研究马约拉纳束缚态。
2017-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Semiconductor - Ferromagnetic Insulator - Superconductor Nanowires: Stray Field and Exchange Field
本文制备并研究 InAs/EuS/Al 半导体–铁磁绝缘体–超导体纳米线异质结构，揭示其外延匹配、单磁畴杂散场调控及硬超导能隙与磁交换场特征。
2019-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Electric field control of magnetization dynamics in ZnMnSe/ZnBeSe diluted-magnetic-semiconductor heterostructures
我们表明，在稀磁半导体中的磁化动力学可以单独控制从静态磁化通过电场。在n型调制掺杂的（Zn，Mn）Se/（Zn，Be）Se量子阱中，通过施加栅压，磁性Mn ~（2+）离子的自旋-晶格弛豫（SLR）时间可调两个数量级.该效应是基于通过二维电子气（2DEG）为SLR提供额外的通道。负责的激子的巨大塞曼自旋分裂的静态磁化不受2DEG密度。
2006-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Reversal by Electric-Field Decoupling of Magnetic and Ferroelectric Domains Walls in Multiferroic-Based Heterostructures
我们证明了与反铁磁多铁性材料（LuMnO 3）接触的铁磁体的磁化强度可以通过电场脉冲快速反转，并且磁交换偏置的符号可以等温地切换和恢复。由于LuMnO3不是铁弹性的，我们的数据最终表明，这种开关是不介导的应变效应，而是一个独特的电场驱动的铁电和铁磁畴壁去耦。它们独特的动力学对于所观察到的磁开关是必不可少的。
2010-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization in AIIIBV semiconductor heterostructures with the depletion layer of manganese
本文研究了GaAs/GaPDMATHABMM In $_{0.16}$ As/GaAs异质结构中的磁矩和磁化强度，在温度T=（1.8-300）K和磁场50 kOe范围内，GaAs覆盖层中Mn的浓度是变化的，并且在GaAs量子阱附近的Mn $\sim$层厚度是原子控制的。所有含Mn的GaAs/Ga $_{0.84}$ In $_{0.16}$ As/GaAs样品的质量磁化强度都随着磁场的增加而增加，这表明GaAs基结构的锰耗尽层中存在低维铁磁性。它已被估计的锰含量阈值，在铁磁有序被发现。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Strong magnetization and Chern insulators in compressed graphene/CrI$_{3}$ van der Waals heterostructures
石墨烯基异质结构是一种很有前途的材料体系，可用于设计拓扑非平凡的Chern绝缘器件。最近，在实验中成功地合成了二维（2D）单层铁磁绝缘体CrI $_{3}$ [Huang等人，Nature 546，270（2017）]。在这里，这两个有趣的材料被提出来构建异质结构（Gr/CrI $_{3}$）。我们的第一性原理计算表明，该系统形成了一个范德华（vdW）异质结构，相对容易在实验中制造。当vdW带隙被外加压力压缩到一定程度时，Gr/CrI $_{3}$异质结中出现了陈氏绝缘态.令人惊讶的是，非常强的磁化（约150 meV）被发现在石墨烯中，由衬底CrI $_{3}$引起的，尽管它们之间的vdW相互作用。一个低能量有效的模型来理解的机制。还研究了Gr/CrI $_{3}$异质结系统的功函数、接触类型和能带排列。我们的工作表明，Gr/CrI $_{3}$异质结是一个很有希望在实验中观察到高温（45 K）下量子反常霍尔效应的体系。
2017-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Current driven asymmetric magnetization switching in perpendicularly magnetized CoFeB/MgO heterostructures
由于体效应和界面效应，面内电流通过双磁性异质结构可以引起磁化翻转或畴壁成核。在磁性层内，电流可以通过自旋转移力矩（STT）产生磁不稳定性。在界面处，由相邻层中的自旋霍尔效应产生的自旋电流可以对磁矩施加转矩，称为自旋霍尔转矩。在这里，我们研究了电流感应磁化翻转垂直磁化CoFeB/MgO异质结构与重金属（HM）底层。根据HM底层的厚度，我们发现在阈值开关电流的面内场依赖性的明显差异。STT很可能是负责较薄的底层膜的磁化反转，而自旋霍尔转矩导致较厚的底层膜的切换。对于后者，我们发现在开关电流的正，负电流和初始磁化方向的差异。我们发现，在薄膜沉积过程中的生长过程中引入了一个各向异性，打破了系统的对称性，并导致非对称开关。这种对称性破坏各向异性的存在使得能够在零外部场下实现确定性磁化切换。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmionic magnetization configurations at chiral magnet/ferromagnet heterostructures
我们考虑在手征磁体（CM）/铁磁体（FM）异质结构的磁化配置。在CM中，由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，磁skyrmions和自旋螺旋出现，然后渗透到相邻的FM中。然而，由于非均匀磁化结构在FM中在能量上是不利的，因此穿透的磁化结构被变形，从而导致奇异的三维配置，诸如skyrmion锥、侧向skyrmion以及扭曲的螺旋和skyrmion。我们在变分法的框架内讨论了CM/FM和CM/FM/CM混合结构中可能的磁化组态的稳定性，发现基态中出现了各种不同的磁化组态，其中一些引起了非平凡的突现磁场.
2015-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-uniform magnetization profile in ferromagnetic heterostructures leading to topological Hall effect like signatures
反常霍尔效应（Anomalous Hall effect，简称AHE）是指在垂直磁场作用下，电流通过铁磁材料时产生的一种与样品磁化强度成正比的效应，其额外的驼峰状特征通常归因于非平凡自旋织构的存在，从而导致拓扑霍尔效应（Topological Hall effect，简称THE）。然而，最近的一些报道强调，在铁磁SrRuO $_3$基异质结构的背景下，样品的不均匀性也可以导致THE-like功能。为了研究这个问题，在一般的任何铁磁异质结，我们已经考虑了一个唯象模型来计算由于各种界面效应的磁滞回线的形状的变化。磁化强度的这些变化已被占通过考虑的畴间磁耦合参数（$α$）与沿异质结构的生长方向从界面的距离呈指数变化。在铁磁体两侧界面对称的情况下，我们考虑了$α$作为高斯函数的变化。我们已经发现，在这种情况下，由于磁化的净变化而产生的附加AHE贡献类似于实验观察到的THE，即使我们在模型中没有明确考虑任何拓扑量。因此，我们提出了另一种情况下的非均匀磁化分布，可用于解释额外的功能，在AHE，这可能不一定是固有的THE。
2021-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of the perpendicular magnetization switching in ferroelectric/ferrimagnet heterostructures
本研究通过操纵PZT/CoGd异质结构中电场驱动的极化，利用界面氧离子迁移调制Co/Gd亚晶格相对磁化，实现了亚铁磁体垂直净磁化的非易失性翻转，为低功耗自旋电子器件提供了新方法。
2024-06-27 cond-mat.mtrl-sci
External control of the direction of magnetization in ferromagnetic InMnAs/GaSb heterostructures
在本文中，我们证明了外部控制的铁磁（FM）In_{1-x} Mn_{x} As/GaSb异质结构的磁化方向。超导量子干涉仪磁化强度、反常霍尔效应（AHE）和磁光克尔效应（MOKE）的测量结果证实了FM有序性，其T_C高达50 K。尽管已知拉伸应变有利于垂直于层平面的易磁化轴，但在低温下，我们观察到几个样品中的磁化方向介于法向轴和面内轴之间。然而，随着温度的升高，易磁化轴向垂直于平面的方向旋转。我们进一步证明，易磁化轴可以控制的入射光通过测热效应，这会导致显着增加的幅度的AHE。载体介导的铁磁性的平均场理论模型再现了磁化轴的戏剧性的重新取向的趋势，但不是特定的敏感性小的温度变化。
2003-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of ultrafast magnetization switching dynamics in exchange-coupled ferromagnet-ferrimagnet heterostructures
本文利用改进的微观三温度模型模拟交换耦合铁磁体–亚铁磁体异质结构的元素分辨全光磁化翻转，揭示材料成分、居里温度、RKKY耦合和光能对翻转阈值与时间的影响。
2023-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Controlling effective field contributions to laser-induced magnetization precession by heterostructure design
本文通过在 Pt-Cu-Ni 异质结构中嵌入 MgO 层调控热电子传播和应变脉冲形状，结合 UXRD 与 MOKE 实验及建模，揭示了准静态应变驱动激光诱导磁化进动的机制，为低热耗散光-磁-声器件设计提供新途径。
2024-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative characterization of spin-orbit torques in Pt/Co/Pt /Co/Ta/BTO heterostructure on the magnetization azimuthal angle dependence
深入理解重金属/铁磁体异质结构中的自旋-轨道相互作用对于利用自旋霍尔和Rashba效应开发自旋-轨道矩自旋电子学器件至关重要。虽然SOT有效场对面外磁化角依赖性的研究已经比较广泛，但对面内磁化角依赖性的理解仍然未知。在这里，我们解析地提出了一种方法来计算SOT的有效字段作为在垂直磁各向异性（PMA）结构中使用谐波霍尔技术的面内磁化角的函数。利用推导的公式研究了两种不同的PMA样品，Pt/Co/Pt/Co/Ta/BaTiO_3（BTO）测试样品和Pt/Co/Pt/Co/Ta参考样品。我们的测量结果表明，只有测试样品与BTO帽层的阻尼场表现出面内磁化角的依赖性，而没有角度的依赖性被发现在参考样品。BTO层的存在下，在测试样品中，这引起了在界面处的Rashba效应，归因于作为阻尼场的角度依赖性的源。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the dynamics of magnetization in topological insulator-ferromagnet heterostructures via spin-orbit torque
该研究通过分析拓扑绝缘体-铁磁体异质结构中的磁化动力学，揭示自旋各向异性与自旋轨道转矩对自旋翻转的调控作用，并建立涵盖不同能量、阻尼和频率的动力学相图。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of elastically pinned magnetic domain walls on magnetization reversal in multiferroic heterostructures
在展现铁电与铁磁子系统之间的全畴相关性的弹性耦合多铁性异质结构中，磁畴壁牢固地钉扎在铁电畴边界的顶部上。在这项工作中，我们研究的影响钉扎磁畴墙的磁化反转过程中的Co40Fe40B20楔膜耦合到铁电BaTiO 3衬底通过界面应变转移。我们表明，磁场方向可以用来选择两种不同的磁化反转机制，即（1）双切换事件涉及交替条纹域在同一时间或（2）同步切换的所有域。此外，还发现开关场随畴宽和膜厚的变化依赖于场的取向。这些结果被解释为考虑不同的能量的两种类型的钉扎磁畴壁中形成的系统。
2015-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Field-free spin-orbit torque-induced switching of perpendicular magnetization at room temperature in WTe2/ferromagnet heterostructures
自旋-轨道矩（SOT）是实现电荷-自旋转换的有效方法，它可以改变垂直磁化强度，这对于设计新型高能效自旋电子器件至关重要。面外SOT可以直接切换垂直磁化。令人鼓舞的是，最近报道了二维（2D）材料WTe 2/铁磁体（FM）双层的无场垂直磁化翻转，但工作温度（200 K）低于室温。在这里，我们报告的无场垂直磁化翻转在室温下进行的WTe 2/Pt/Co/Pt多层膜。受控实验证实了无场开关是由Pt/Co/Pt多层膜中产生的面内反阻尼SOT和a轴WTe 2薄膜中产生的面外反阻尼SOT引起的。这项工作为在室温下使用二维材料制成的自旋电子器件提供了一种潜在的方法。
2022-12-29 cond-mat.mtrl-sci
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
Topological magnetic dipolar interaction and non-local electric magnetization control in topological insulator heterostructures
在拓扑绝缘体中预测的磁电效应使得结合磁性材料和这种绝缘体的异质结构成为自旋电子学应用的有希望的候选者。在这里，我们从理论上考虑的设置，表现出两个良好分离的界面之间的拓扑绝缘体和铁磁绝缘体。我们发现，有一个拓扑磁偶极-偶极相互作用源于长程库仑相互作用。我们解析推导出在两个接口的磁化动力学，并讨论如何可以应用到非本地的远程耦合诱导形成的磁性纹理在一个接口通过适当的门控其他接口。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity-driven magnetization modulation in YBa2Cu3O7-δ /SrTiO3/La0.67Sr0.33MnO3 heterostructures
利用自旋极化中子反射率实验研究了YBa_2Cu_3 O_（7-δ）（SC）/SrTiO_3（I）/La_（0.67）Sr_（0.33）MnO_3（FM）异质结中超导体（SC）和铁磁体（FM）通过绝缘体（I）耦合时的非正常邻近行为。我们已经观察到一个意想不到的磁调制在界面区域的FM低于超导转变温度。与FM层的其余部分中的磁化相比，I/FM界面处的FM层的磁化显著降低。该结果表明，库珀对隧穿穿过绝缘体，并与FM的界面区域（延伸~ 30 μ m）处的局部磁化相互作用，导致界面处的磁化的修改。这种出乎意料的磁行为不能解释现有的理论模型的基础上。然而，这里相关的长度尺度清楚地表明了作为库珀对隧穿的结果的长程邻近效应。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Precritical anomalous scaling and magnetization temperature dependence in cubic ferromagnetic crystals
本文基于自旋算符的微扰图解技术发展了立方铁磁晶体EuO和EuS磁化温度依赖性的一致性理论，在临界前温度范围内实现了与实验高度吻合的定量描述，并揭示了区别于平均场近似的临界前反常标度行为。
2025-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Axion Insulator State with ferromagnetic ordering in CrI3/Bi2Se3/MnBi2Se4 Heterostructure
实现具有均匀磁化强度的轴子绝缘体态，极大地促进了对有趣的拓扑磁电效应的实验探索，拓扑磁电效应是三维（3D）拓扑绝缘体（TI）的标志。通过密度泛函理论计算和四带模型研究，发现单层CrI 3中的磁性离子Cr 3+和七层MnBi 2Se 4中的磁性离子Mn 2+与三维TI Bi 2Se 3的拓扑表面态具有相反的交换耦合.作为这种相反的交换耦合的一个令人兴奋的结果，在CrI 3/Bi 2Se 3/MnBi 2Se 4异质结构中，轴子绝缘体状态是通过均匀磁化实现的。我们的工作开辟了机会，探索拓扑磁电效应实现的均匀磁化诱导轴子绝缘体状态的异质结构的三维TI和二维范德华铁磁绝缘体。
2020-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic proximity effect at Bi$_2$Se$_3$/EuS interface with broken inversion symmetry
利用密度泛函理论（DFT）和低能有效模型研究了Bi $_2$ Se $_3$ /EuS界面对拓扑绝缘体（TI）Dirac表面态的磁邻近效应.我们考虑一个薄的铁磁绝缘体EuS膜堆叠在Bi $_2$ Se $_3$（111）三层或五层五重层（QL）的板的顶部，EuS的磁化垂直于界面（$z$轴），这打破了时间反转和反转对称性。结果表明，电荷转移和表面弛豫使狄拉克锥电子掺杂。对于3和5个量子点，顶面狄拉克锥的能隙为9 meV，而底面狄拉克锥保持无隙。这是由于EuS薄膜的短程感生磁矩引起的。对于5个量子阱，在底表面狄拉克点的正下方形成了一个能隙为2 meV的额外狄拉克锥，而对于3个量子阱，没有额外的狄拉克锥。我们还研究了自旋轨道纹理的狄拉克表面态与破坏反转对称性，使用DFT和有效的模型。我们发现，$p_z$轨道耦合到自旋矩的$z$分量，其符号与$p_x$和$p_y$轨道相反。$p_z$和径向$p$轨道以与切向$p$轨道相反的旋向性耦合到面内自旋织构。从有效模型得到的结果与我们的DFT计算一致。计算的自旋轨道织构可以从自旋极化角分辨光电子能谱测试。
2014-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature magnetization switching in topological insulator-ferromagnet heterostructures by spin-orbit torques
具有自旋动量锁定拓扑表面态的拓扑绝缘体（TI）在TI/铁磁体系统中表现出巨大的自旋轨道矩（SOT）。到目前为止，TI SOT驱动的磁化开关仅在1.9 K的Cr掺杂TI中报道。在这里，我们直接显示了巨大的SOT驱动的磁化翻转Bi 2Se 3/NiFe异质结在室温下捕获使用磁光克尔效应显微镜。我们确定了一个大的电荷自旋转换效率为~1-1.75的薄TI膜，其中TSS是占主导地位的。此外，我们发现磁化翻转所需的电流密度非常低，约为6x10^5 A cm-2，比重金属小一到两个数量级。我们的示范室温磁化开关的传统的3D铁磁体使用Bi 2Se 3可能会导致潜在的创新TI为基础的自旋电子应用。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field control of magnetism in Si3N4 gated Pt/Co/Pt heterostructures
在这项工作中，我们使用X-射线光电子显微镜（XPEEM）显示的磁电耦合氮化硅栅Pt/Co/Pt异质结构的存在。我们观察到磁各向异性的变化的形式的畴壁成核和畴壁波动率的变化作为施加到样品的电场的函数。我们还观察到在Pt/Co/Pt异质结构的自旋重取向转变的形成归因于衬底表面粗糙度的膜厚度附近的区域中的面内和面外磁化的共存;与这样的域配置，我们发现，面内磁化比面外磁化对所施加的电场更敏感。尽管我们在系统中发现了有效的磁电耦合，但氮化硅膜中电荷缺陷的存在阻碍了对磁化的系统静电控制。
2019-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced magnetization control in an oxide multiferroic heterostructure
利用电场控制磁性是新型自旋电子器件和未来纳米电子学的研究目标。因此，多铁性异质结构引起了人们的极大兴趣。在这里，我们提供的实验证据，并支持DFT分析，在La0.65Sr0.35MnO3（LSMO）薄膜的过渡到一个稳定的铁磁相，这是由铁电BaTiO 3（BTO）衬底，可以通过施加外部电场修改的结构和应变特性引起的。用同步辐射对Mn L边缘进行的X射线磁圆二色性（XMCD）测量显示，实际上两个磁转变作为温度的函数，对应于BTO衬底的结构变化。我们还表明，铁磁性，在室温下的原始条件下缺席，可以建立通过电开关的BTO铁电畴在面外方向。目前的研究结果证实，电诱导应变可以用来控制磁性的多铁性氧化物异质结构。
2022-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Energy-efficient field-free unconventional spin-orbit torque magnetization switching dynamics in van der Waals heterostructures
本研究在Fe3GaTe2/TaIrTe4范德华异质结构中实现了节能、无外场的自旋轨道矩磁化翻转，并揭示了其非常规电荷-自旋转换机制，为低功耗自旋电子器件提供了新途径。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emerging interfacial magnetization in isovalent manganite heterostructures driven by octahedral coupling
本研究针对等价锰氧化物异质结的界面磁性调控问题，结合极化中子反射技术与密度泛函理论计算，发现界面八面体旋转改变引发磁交换相互作用，确定界面磁改性长度约8个晶胞，并预测低温交换偏置效应。
2023-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interface-induced field-like optical spin torque in a ferromagnet/heavy metal heterostructure
利用光学螺旋度调控金属铁磁体的磁化强度是未来光自旋电子器件的研究热点。近年来，在铁磁薄膜中观测到了光学螺旋度对磁化强度的诱导力矩{ \it光学自旋力矩}。然而，铁磁/重金属异质结构中的光学自旋力矩的界面效应迄今尚未得到解决，其被广泛用于通过电学手段有效地控制磁化。在这里，我们研究了铁磁/重金属异质结中的光学自旋力矩矢量，并观察到面内场的光学自旋力矩随着铁磁层厚度的减小而显著增加。用结构反转对称性破缺引起的光学Rashba-Edelstein效应解释了类界面场光学自旋矩。这项工作将有助于有效的光学操纵的薄膜纳米磁体使用光学螺旋。
2021-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropy and Current Control of Magnetization in SrRuO$_3$ SrTiO$_3$ Heterostructures for Spin-Memristors
神经形态电路中基于自旋电子学的非易失性元件提供了以低功耗实现新功能的可能性。在这方面，积极研究电流控制的磁化电开关。具有垂直磁各向异性（PMA）的复合氧化物异质结构由生长在SrTiO $_3$（STO）上的SrRuO $_3$（SRO）组成，是强有力的材料竞争者。利用晶体取向，这种简单的异质结构中的磁各向异性可以被调谐以呈现完美的或略微倾斜的PMA。在这里，我们研究了电流诱导的磁化调制在这样的定制铁磁层与强自旋轨道耦合（Pt）的材料，利用自旋霍尔效应。我们发现SRO/STO异质结构之间的磁各向异性的显着差异，表现在第一和第二谐波磁阻测量。电流感生磁化切换可以实现与自旋轨道转矩，但对于具有完美的PMA的系统，这种切换是概率的高对称性的结果。PMA的轻微倾斜可以打破这种对称性，并允许实现确定性切换。因此，对异质结构的磁各向异性的控制提供了对切换方式的控制。基于我们的研究结果，我们提出了一个三端自旋电子忆阻器，磁隧道结设计，显示了几个电阻状态控制的电荷。非易失性状态可以通过施加面内电流通过SOT写入，并且通过施加小的面外电流作为隧道电流读出。根据SRO层的各向异性，写入机制是确定性的或概率性的，从而允许出现不同的功能。我们设想，概率性MTJ可以用作突触，而确定性设备可以模拟神经元
2021-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Uniaxial Magnetic Anisotropy and Type-X/Y Current-Induced Magnetization Switching in Oblique-Angle-Deposited Ta/CoFeB/Pt and W/CoFeB/Pt Heterostructures
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究通过斜角沉积技术诱导单轴磁各向异性，实现低功耗磁化翻转，展示Type-X/Y几何结构在电流驱动下的磁化翻转机制及应用前景。
2026-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Spontaneous Reversal in Magnetic Heterostructures
我们观察到在恒定的外加磁场下外延铁磁/反铁磁异质结构的热致自发磁化反转。与任何其他磁性系统不同，磁化会自发反转，随着温度的降低而与外加磁场反平行排列。我们表明，这种不寻常的现象是由于界面的反铁磁耦合克服了塞曼能量的铁磁体。存在显著的温度滞后，其高度和宽度可以通过在热循环期间施加的场来调节。磁滞现象源于系统的内禀磁各向异性。对这种现象的观察导致了对磁性异质结构的一般理解中的开放性问题。此外，这表明，在一般情况下，异质纳米结构材料可能会表现出意外的现象，在本体中不存在。
2006-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced perpendicular effective magnetic field in magnetic heterostructures
垂直有效磁场或垂直自旋（σz）的产生对于开发能量高效、可扩展和无外部磁场的自旋电子存储器和计算技术是核心的。在这里，我们报告的第一个识别和深远的影响，一个显着的有效的垂直磁场，可以产生不对称的电流传播内的磁性微带和霍尔酒吧。该有效的垂直磁场可以表现出文献中广泛假设的所有三个特征，以“表示”σz流的存在，即，均匀垂直磁化的无外部磁场的电流切换、面内磁化的自旋力矩铁磁共振信号中的sin 2 π-依赖性贡献（π是外部磁场相对于电流的角度）、以及面内磁化的二次谐波霍尔电压中的π-独立但场依赖性贡献。这一发现表明，在分析磁异质结构中的各种自旋极化和自旋轨道力矩时，考虑电流扩散效应是至关重要的。技术上，我们的研究结果提供了垂直有效的磁场不对称电流扩散作为一种新的，普遍可访问的机制，高效，可扩展的，和外部磁场的磁化开关的存储器和计算技术。
2022-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Voltage-driven Magnetization Switching via Dirac Magnetic Anisotropy and Spin--orbit Torque in Topological-insulator-based Magnetic Heterostructures
磁化动力学的电场控制对于未来的自旋电子器件是基本的和技术上重要的。基于电场对磁各向异性和自旋轨道矩的控制，提出了两种不同的方法来实现拓扑绝缘体（TI）/磁-TI混合系统的磁化切换.在磁TI的磁各向异性能的公式解析为费米能量的函数，它被证实，面外磁化总是有利于部分占据的表面带。还提出了一种具有非易失性磁存储器功能的晶体管类器件，其使用电压驱动写入和（量子）反常霍尔效应进行读出。对于磁化反转，利用Cr掺杂的Bi_{1-x}（Sb_{x}）_{2} Te_{3}，估计的源极-漏极电流密度和栅极电压的数量级为$10^4$- $10^5$ THABMQ ~A/cm $^2$和0.1~V，写入时不需要外加磁场。还讨论了磁邻近效应的TI/铁磁绝缘体双层膜的磁化翻转的可能性，提出的方法。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Field-free perpendicular magnetization switching of low critical current density at room temperature in TaIrTe4/ferromagnet heterostructures
该研究在垂直磁化 TaIrTe4/Pt/Co/Pt 器件中，利用低对称二维 Weyl 半金属产生的 z 自旋极化电流，实现室温零磁场确定性翻转，临界电流密度低至约 2.64×10^5 A cm^-2。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of spin orbit torque driven dynamics in ferromagnetic heterostructures
我们使用时间分辨（TR）测量的基础上的极性磁光克尔效应（MOKE）的自旋轨道力矩激发的磁化动力学研究在Py（坡莫合金）/Pt和Ta/CoFeB双层膜。分析表明，类场（FL）自旋轨道力矩（SOT）决定了磁化旋进的第一个振荡周期的振幅，类阻尼（DL）力矩决定了最终的稳态磁化强度.在我们的双层样品中，我们提取了有效字段，hFL和hDL，从时间分辨的磁化振荡谱的两个SOT。提取的值是在良好的协议与时间积分DCMOKE测量中提取的，这表明SOTs不改变在高频率。我们还发现，第一个振荡的振幅比的稳定状态是线性比例的比率hFL/hDL。第一振荡幅度与沿电流方向施加的外部场成反比，而稳态值与沿电流方向施加的外部场无关。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization texture imprints produced by flux avalanches in ferromagnet/insulator/superconductor heterostructures
该研究结合磁光成像与微磁模拟，揭示 Co/Al₂O₃/Nb 异质结构中超导层磁通雪崩的杂散场可在钴层留下稳定的面内磁化织构印记。
2025-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Spin-orbit torque magnetization switching in MoTe2/permalloy heterostructures
通过自旋-轨道感应转矩来切换磁性元件的能力最近吸引了很多关注，以实现具有低功耗的高性能非易失性存储器。实现有效的基于自旋-轨道的切换需要利用新材料和新物理来获得高的电荷-自旋转换效率，因此使得自旋源的选择至关重要。在这里，我们报告的观察自旋-轨道转矩开关的双层组成的半金属膜的1 T '-MoTe 2相邻坡莫合金。确定性开关实现没有外部磁场在室温下，和开关发生的电流的一个数量级小于那些典型的设备使用性能最好的重金属。如果除了体自旋霍尔效应之外还考虑界面自旋-轨道贡献，则可以理解厚度依赖性。进一步减少三倍的开关电流证明与诉诸哑铃形的磁性元件。这些发现预示了MoTe 2在低功率半金属材料自旋器件中的应用前景。
2020-06-30 cond-mat.mtrl-sci
"Quasi two-dimensional" spin distributions in II-VI magnetic semiconductor heterostructures: Clustering and dimensionality
在稀磁半导体（DMS）中，自旋团簇是由相邻磁性阳离子之间的反铁磁交换引起的，并且是降维的强函数。然而，由于在生长过程中原子不可避免的单层间混合，DMS的外延生长单分子膜和突变界面从来不是完美的二维（2D）。因此，DMS异质结构的磁化强度，这是强烈修改自旋集群，是2D和3D自旋分布之间的中间。我们提出了适用于任意分布的磁自旋在生长方向上的自旋集群的精确计算。结果揭示了一个令人惊讶的不敏感性的磁化的混合配置文件的形式，并确定最大可能的磁化的重要限制。对含有“准二维”自旋分布的异质结的高场光学研究与计算进行了比较。
2000-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All Oxide Ferromagnet/Semiconductor Epitaxial Heterostructures
基于氧化物的铁磁体/半导体异质结构为自旋电子学提供了实质性的优势。我们用脉冲激光沉积法在ZnO（0001）和Al_2 O_3（0001）衬底上生长了（111）取向的Fe_3 O_4薄膜和Fe_3 O_4/ZnO异质结构。高品质的结晶膜与马赛克蔓延小至0.03度，尖锐的接口，和均方根表面粗糙度为0.3纳米。磁化强度测量表明，具有3.2 μ B/f. u的饱和磁化强度的磁铁矿层的明确的铁磁行为。30万我们的研究结果表明，Fe 3 O 4/ZnO系统是一个有趣的和有前途的候选人实现多功能异质结构。
2008-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Noise studies of magnetization dynamics in dilute magnetic semiconductor heterostructures
本文从理论和实验上研究了δ掺杂Mn半导体异质结电阻率噪声的频率和温度特性。电阻率噪声被观察到作为频率的函数是非单调的。作为温度的函数，对于约50%的电阻率增加，噪声增加两个数量级。我们研究了电阻率噪声的两种可能来源--动态自旋涨落和电荷涨落，发现动态自旋涨落与观测到的噪声数据更相关。电阻率噪声的频率和温度依赖性提供了关于磁相互作用性质的重要信息。特别是，我们展示了如何噪声测量可以帮助解决一个长期存在的争论是否锰掺杂GaAs是一个p-d齐纳/RKKY或双交换铁磁体。我们的分析包括不同种类的障碍，如自旋玻璃型的相互作用和现场稀释型的障碍的影响。我们发现，在这些结构的电阻率噪声很好地描述了一个无序RKKY铁磁体模型动力学与保守的序参量。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling spin-orbit torque by polarization field in multiferroic BiFeO3 based heterostructures
在过去的几年里，人们提出了一些在铁磁异质结构中进行电操纵的想法，以发展下一代自旋电子器件。其中，由自旋轨道矩（SOT）驱动的磁化翻转正受到人们的强烈追求。特别是如何控制开关电流密度，以丰富器件的功能，引起了国内外研究者的极大兴趣。本文提出了一种新的方法来调整开关电流，并与相反的自发极化场BiFeO3（BFO）基异质结构显示出巨大的变化，在垂直磁各向异性和SOT感生磁化翻转。利用谐波霍尔电压测量方法估算了类阻尼力矩，计算出极化方向相反的异质结的有效自旋霍尔角变化为272%。在本文的最后，我们还展示了我们的结构在存储器和可重构逻辑器件中的可能应用。
2019-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Evolution of Skyrmions in Synthetic Ferrimagnets of Co/Gd Heterostructure for Topological Spintronic Applications
National Institute of Science Education and Research (NISER)（印度科学教育研究所）；Homi Bhabha National Institute (HBNI)（霍米·巴巴国立大学）；Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）；Durham University（杜伦大学）
研究通过实验和模型揭示了Co/Gd异质结中SFiM的温度依赖磁化演化，展示了Skyrmion的稳定化及磁亚晶格对磁化的影响，为拓扑自旋电子应用提供了理论基础。
2025-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Twisted phase of the orbital-dominant ferromagnet SmN in a GdN/SmN heterostructure
稀土元素中强的自旋-轨道相互作用确保了即使在铁磁状态下，铁磁矩也有相当大的轨道贡献，与更熟悉的过渡金属系统相反，在过渡金属系统中，轨道磁矩通常被淬灭。轨道主导的磁化，然后可能在稀土系统内，有利于制造全新的磁性异质结构，在这里，我们报告了一个特别引人注目的例子，包括GdN和SmN之间的接口的研究。我们的研究揭示了一个扭曲的磁化所产生的大自旋磁矩在GdN和近零，但轨道占主导地位，时刻的SmN。反常的扭曲相是由（i）类似的铁磁Gd-Gd、Sm-Sm和Gd-Sm交换相互作用，（ii）比GdN弱200倍的SmN塞曼相互作用，和（iii）轨道主导的SmN磁矩驱动的。利用X射线磁性圆二色性（XMCD）的元素特异性，分别对样品的体相和表面相进行了模式探测，揭示了扭转磁化的深度分布。
2015-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Role of Berry phase theory for describing orbital magnetism: From magnetic heterostructures to topological orbital ferromagnets
我们解决的自旋电子学的轨道磁化的现代理论的重要性。基于全电子第一性原理方法，我们证明了常规使用的“原子中心”近似的预测能力仅限于元素块状铁磁体等材料，而轨道磁化的现代理论的应用在化学或结构不均匀的系统中是至关重要的，例如磁性薄膜，以及在倒易和实空间中表现出非平凡拓扑结构的材料，例如，陈式绝缘体或非共线系统。我们发现，现代理论是特别重要的一类材料，我们建议在这里$-$拓扑轨道铁磁体描述磁性。
2016-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Layer-Dependent Orbital Magnetization in Graphene-Haldane Heterostructures
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）
研究石墨烯-哈达玛异质结构中层依赖的轨道磁化，揭示层数对磁化行为的影响，发现三至四层石墨烯在特定偏置下出现磁化符号反转。
2026-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton localization on a magnetic domain wall in MoSe$_2$-CrI$_3$ heterostructure
针对二维磁性材料纳米尺度磁化性质研究的技术难题，提出通过与过渡金属二硫化物单层相接利用邻近效应将激子钉扎在畴壁上，实现畴壁直接可视化的新方法。
2023-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of in-plane anisotropy in MoS2/CoFeB bilayers
过渡金属二硫属化合物（TMD）具有许多新颖的性质，使其成为自旋电子学领域的潜在候选材料。TMD与磁性薄膜的异质结构被广泛认为是自旋轨道力矩，增强垂直磁各向异性等，但TMD对面内磁化异质结构中的磁各向异性的影响迄今尚未研究。此外，TMD对铁磁系统的畴结构和磁化反转的影响是另一个需要理解的重要方面。在这种情况下，我们研究了MoS 2，一个研究良好的TMD材料，在MoS 2/CoFeB异质结构的CoFeB的磁性能的影响。参考CoFeB膜具有弱的面内各向异性。然而，当CoFeB沉积在MoS 2上时，如从磁光克尔效应（MOKE）显微镜以及铁磁共振（FMR）观察到的，面内各向异性增强。与参考CoFeB层相比，MoS 2/CoFeB双层的磁畴结构和磁化反转也被显著修改。随频率和角度变化的铁磁共振测量表明，CoFeB的磁各向异性随MoS 2/CoFeB异质结构中MoS 2厚度的增加而增加。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching induced by spin-orbit torque from Co2MnGa magnetic Weyl semimetal thin films
研究了Co2 MnGa磁性Weyl半金属（WSM）薄膜中自旋电流产生的自旋轨道矩（SOT）引起的磁化翻转。我们在MgO（001）衬底上外延生长了具有高度B2有序结构的Co2 MnGa薄膜。在Co2 MnGa/Ti/CoFeB异质结中进行了SOT的谐波霍尔测量，获得了较大的自旋霍尔效率（-7.8%），并进一步证实了垂直磁化CoFeB层的SOT感生磁化翻转.二次谐波信号的对称性，自旋霍尔效率的厚度依赖性，和移动的反常霍尔环下施加电流进行了研究。本研究不仅有助于理解磁性WSM基异质结产生自旋电流的机制，而且为磁性WSM在自旋电子器件中的应用奠定了基础。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Designing Magnetic Topological van der Waals Heterostructure
提出了一种利用二维磁体CrI $_3$和二维材料Ge/Sb相结合的vdw异质结构（vdw-HS）设计二维功能磁性拓扑异质结构（HS）的新方法，实现了具有非零Chern数（C=1）和手征边缘态的新的二维拓扑系统。非平凡的拓扑结构主要源自于CrI $_3$层，而非磁性元素诱导电荷转移过程和邻近增强的自旋轨道耦合。由于这些独特的属性，我们的拓扑磁性vdw-HS克服了弱磁化通过邻近效应在以前的设计，因为磁化和拓扑共存于同一个磁性层。具体地说，我们的双层CrI $_3$ /Sb和三层CrI $_3$ /Sb/CrI $_3$系统表现出不同的拓扑基态，从反铁磁拓扑晶体绝缘体（C $_M$ = 2）到QAHE。这些非平凡的拓扑转变被证明是可切换的三层结构中，由于从反铁磁性的铁磁性的存在下，一个外部的垂直电场的值小至0.05 eV/A的磁开关。因此，我们的研究提出了一个现实的系统，设计可切换的磁拓扑器件与电场。
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci
