Disentangling Strain and Ti3+ Contributions to the Anomalous Hall Effect in Epitaxial RuO2 Films
University of Minnesota−Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Temple University（天普大学）；Diamond Light Source Ltd.（钻石光源有限公司）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本研究通过Ti合金化RuO2异质结构分离应变与Ti3+贡献，发现仅Ti3+不足以产生反常霍尔效应，外延应变通过改变巡游电子结构成为主导控制参数。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable electronic properties of epitaxial Bi (111) films using a printable hexagonal boron nitride ionogel
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Northwestern University（西北大学）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本研究采用可印刷六方氮化硼离子凝胶实现外延Bi (111)薄膜的低压顶栅调控，发现其电子输运存在非刚性带响应，确立了该离子凝胶门控可有效调控拓扑半金属多带输运的方法。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Hall effect measurements on epitaxial SmNiO3 thin films and implications for antiferromagnetism
稀土镍酸盐（RNiO 3）表现出有趣的现象，例如波矢q =（1/2，0，1/2）处的不寻常的反铁磁有序和可调的绝缘体-金属转变，这些都是活跃的研究主题。在这里，我们提出了随温度变化的电阻率，磁阻，塞贝克系数，和霍尔系数（RH）的外延SmNiO 3薄膜与不同的氧化学计量的运输测量。我们发现，从室温到高温绝缘体-金属转变，霍尔系数是空穴类和塞贝克系数是电子类。在低温下，Néel转变引起RH符号到类电子的交叉，类似于金属系统中自旋密度波形成的效果，但在绝缘体-金属转变以下约200 K的绝缘相中产生。我们建议，反铁磁性可以稳定的能带结构，即使在绝缘相的相关氧化物，如RNiO 3，落在强和弱的电子相关的限制之间。
2013-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous quantum Hall effect in epitaxial graphene
在剥离的石墨烯薄片中观察到的异常量子霍尔效应引发了人们对石墨烯的兴趣爆发。然而，在碳化硅衬底上生长的高质量外延石墨烯多层膜中没有观察到。量子霍尔效应显示在外延石墨烯单层上，所述外延石墨烯单层被故意生长在衬底台阶上并经受苛刻的处理程序，证明了外延石墨烯单层的稳健性以及它们的传输特性对温度、污染和衬底缺陷的免疫力。单层C面样品的迁移率为19，000 cm^2/Vs。这是实现基于外延石墨烯的电子器件的重要一步。
2009-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Ferromagnetism in LaCoO3 Epitaxial Thin Films
铁磁绝缘体在自旋电子学低耗散量子磁器件的发展中起着至关重要的作用。外延LaCoO 3薄膜是一种重要的铁磁绝缘体，在外延应变的作用下，LaCoO 3薄膜呈现出强的铁磁有序性。虽然很明显，强的自旋-晶格耦合诱导铁磁性，报道的外延应变LaCoO 3薄膜的铁磁性是高度一致的。例如，即使在很大程度上调制的应变下，所报道的外延应变LaCoO 3薄膜的居里温度在80-85 K之间，没有太大的偏差。在这项研究中，实质性的增强（~18%）的居里温度的外延LaCoO 3薄膜证明通过晶体取向依赖性。通过改变薄膜的晶向，降低了晶场能量，增强了Co和O轨道之间的电荷转移。这些修改导致了相当大的增强的铁磁性能（包括居里温度和磁化），尽管相同的名义程度的外延应变。这项研究的结果提供了深入了解通过结构对称性控制LaCoO 3的铁磁性能的轻便可调性。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large anomalous Nernst and inverse spin-Hall effects in epitaxial thin films of Kagome semimetal Mn$_3$Ge
拓扑材料的晶体学定义良好的薄膜的合成对于揭示其介观量子特性和器件应用是重要的。Mn $_3$ Ge是一种反铁磁Weyl半金属，在Kagome晶格上具有手性磁性结构，预计在费米能附近的Weyl节点周围具有增强的Berry曲率，导致大的反常霍尔/能斯特效应和大的自旋霍尔效应。利用磁控溅射法，我们生长了六方晶系的D_0 $_{19}$ Mn $_3$ Ge的外延薄膜，薄膜平整连续。在热电和自旋抽运器件中观察到大的反常能斯特和逆自旋霍尔效应。在我们的Mn $_3$ Ge膜中的异常能斯特信号估计为0.1 $μ$ V / K，并且与铁磁Fe中的异常能斯特信号相当，尽管Mn $_3$ Ge在室温下具有~3.5 m $μ_B$的弱磁化强度。Py / Mn $_3$ Ge界面处的自旋混合电导为90.5 nm $^{-2}$，Mn $_3$ Ge中的自旋霍尔角估计约为Pt中的8倍。
2020-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Thickness-dependent structural, magnetic and transport properties of epitaxial Co2FeAl Heusler alloy thin films
本文系统地研究了MgO（001）衬底上Heusler合金Co_2FeAl（CFA）外延膜的结构、磁性和反常霍尔效应随膜厚的变化。结果表明，CFA薄膜具有面内单轴磁各向异性的高度有序的B2结构。电输运性质的分析表明，晶格和磁振子散射的纵向电阻率的贡献。独立于膜的厚度，CFA膜的异常霍尔电阻率被发现是由斜散射只占主导地位。此外，反常霍尔电阻率表现出弱的温度依赖性行为，其绝对值随厚度的减小而增大。我们将这种温度不敏感性的异常霍尔电阻率的CFA薄膜中的隧穿自旋极化的弱温度依赖性，而厚度依赖行为可能是由于界面或自由表面电子态的重要性增加。
2012-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Wafer-scale Epitaxial Graphene Growth on the Si-face of Hexagonal SiC (0001) for High Frequency Transistors
在2英寸SiC晶片的Si表面上生长了多达两层的外延石墨烯，显示出室温霍尔迁移率高达1800 cm^2/Vs，从无栅的160微米x 200微米霍尔棒测量，从顶栅的1微米x 1.5微米霍尔棒测量，高达4000 cm^2/Vs。生长过程涉及在含Si气体中SiC的清洁步骤，随后在氩气中退火步骤以形成外延石墨烯的组合。这种石墨烯的结构和形态的特征在于使用AFM，HRTEM和拉曼光谱。此外，使用在SiC的Si面上生长的外延石墨烯制造了栅极长度为240 nm的峰值截止频率fT为100 GHz的顶栅型射频场效应晶体管（RF-FET），其霍尔迁移率在未栅控霍尔条中高达1450 cm^2/Vs，在顶栅控霍尔条中高达1575 cm^2/Vs。这是迄今为止从任何种类的石墨烯测量的最高截止频率。
2010-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Robust Zero-Field Skyrmion Formation in FeGe Epitaxial Thin Films
B20相磁性材料，例如FeGe，近年来受到了极大的关注，因为它们能够实现磁skyrmion，这可能导致低能量成本的自旋电子应用。在这个新兴领域的一个主要努力是在室温和零外部磁场下稳定skyrmions。本文报道了用双真空离轴溅射法在Si（111）衬底上生长纯相FeGe外延薄膜。通过X射线衍射和扫描透射电子显微镜证实了FeGe薄膜的高结晶质量。霍尔效应测量表明，在扣除正常和反常的霍尔效应后，FeGe薄膜具有很强的拓扑霍尔效应，表明在5 ~ 275 K温度范围内，FeGe薄膜中形成了高密度的Skyrmion.特别地，在零磁场下观察到大量的拓扑霍尔效应，示出了不需要外部磁场的鲁棒的skyrmion相位。
2016-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Zn(x)Fe(3-x)O(4) Thin Films: A Spintronic Material with Tunable Electrical and Magnetic Properties
亚铁磁性尖晶石氧化物Zn（x）Fe（3-x）O（4）结合了高居里温度和自旋极化以及可调的电和磁性能，使其成为自旋电子器件的有前途的功能材料。我们用激光分子束外延技术在MgO（001）衬底上生长了0<=x<=0.9的外延薄膜，在纯Ar气氛和Ar/O2混合气氛中生长了具有优良结构特性的薄膜。我们发现，在生长过程中的电导率和饱和磁化强度可以在很宽的范围内调谐。我们对薄膜的广泛表征提供了这种尖晶石亚铁磁体在A和B子晶格上具有反平行Fe磁矩的基本物理学的清晰图像：（i）Zn取代从A子晶格去除Fe 3+矩和从B子晶格去除巡游载流子，（ii）在有限氧分压下的生长在B子晶格上产生Fe空位，也去除巡游载流子，和（iii）Zn替代和过量氧两者的应用导致补偿效应，因为Zn替代部分地去除Fe空位。载流子密度的降低（增加）导致双交换的减弱（加强），从而导致电导率和饱和磁化强度的降低（增加）。通过观察到饱和磁化强度与纵向电导率成比例，证实了这种情况。定制的薄膜与半导体材料如ZnO在多功能异质结构的组合似乎是特别有吸引力的。
2009-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the intrinsic anomalous Hall effect of SrRuO$_3$
研究了不同晶格参数的外延SrRuO $_3$薄膜的反常霍尔效应（AHE），并根据Berry相模型进行了分析。在SrTiO $_3$衬底上直接沉积SrRuO $_3$薄膜，或使用中间缓冲层，以精细地控制外延应变。不同的薄膜的AHE表现出固有的功能，如霍尔电阻率随温度的符号变化，即使对于小厚度的SrRuO $_3$。然而，反常的霍尔电导率从其固有值大大降低，因为当释放外延应变时，载流子散射增加。我们认为，具有低剩余电阻率的全应变SrRuO $_3$薄膜的AHE代表了SrRuO $_3$的本征AHE。
2005-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Helical magnetic structure and the anomalous and topological Hall effects in epitaxial B20 Fe$_{1-y}$Co$_y$Ge films
用分子束外延法在Si（111）衬底上生长了B_（20）结构合金Fe $_{1-y}$ Co $_y$ Ge的外延膜。的磁化强度从一个玻尔磁子每个铁原子的FeGe到零的非磁性CoGe的大块一样的值平滑地变化。手性晶格结构导致了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction），并且使用极化中子反射测量证实了薄膜的螺旋磁基态。通过这种方法测量的自旋螺旋的节距随Co含量$y$而变化，并且在$y \sim 0.45$处发散。这表明过零点的电子，这是我们在计算中使用第一原理方法再现。我们还测量了我们的薄膜的纵向和霍尔电阻率作为磁场，温度和Co含量$y$的函数。霍尔电阻率预期包含来自普通、异常和拓扑霍尔效应的贡献。反常和拓扑霍尔比都在$y \sim 0.5$附近显示出峰值。我们的第一原理计算表明，在拓扑霍尔常数在这个值的$y$，相关的强自旋极化预测中间值的$y$的峰值。半金属预测$y = 0.6$，与实验观察到的线性磁阻在此组合物。虽然它是可能的，以协调理论与实验的各种霍尔效应的FeGe，大拓扑霍尔系数$y \sim 0.5$是大得多，当考虑到非常小的紧急领域相关的发散在锗。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature field-tunable radiofrequency rectification in epitaxial SrIrO3 films
针对高频纳瓦级射频整流难题，本研究发现中心对称SrIrO₃外延薄膜具备37 GHz、300纳瓦级的场可调射频整流特性，其源于场诱导贝里曲率偶极子主导的非线性霍尔效应，为电磁能量收集探测提供新方案。
2025-02-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Unusual dependence on the angle of magnetic field for the spin Hall magnetoresistance of monodomain epitaxial BiFeO3 thin films
本文报道单畴外延BiFeO3薄膜中自旋霍尔磁电阻的角度偏移α₀异常偏离常规值（0°或90°），且样品间差异大，呼吁探讨其微观机制。
2025-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of large-gap quantum spin Hall insulator on semiconductor surface
在常规半导体表面上形成拓扑量子相是一个具有科学和技术意义的问题。本文基于第一性原理计算，在Si（111）表面上外延生长了二维拓扑绝缘体，即量子自旋霍尔（QSH）态.我们发现，Si（111）表面功能化与1/3单层卤素原子[Si（111）-sqrt（3）x sqrt（3）-X（X=Cl，Br，I）]呈现三角超结构，提供了一个理想的模板重金属，如Bi，自组装成一个六方晶格具有高的动力学和热力学稳定性的外延生长。最值得注意的是，Bi覆盖层是“原子”键合到下面的Si衬底，但“电子”去耦，表现出隔离的QSH状态，能隙大至0.8 eV。这一令人惊讶的现象源于一个有趣的衬底轨道过滤效应，它严格选择费米能级周围的轨道组成，导致不同的拓扑相。特别地，衬底轨道过滤效应将原本拓扑平凡的独立Bi晶格转换成非平凡相;而Au晶格则相反。基本的物理机制是普遍适用的，开辟了一个新的和令人兴奋的途径探索大间隙拓扑表面/界面状态。
2014-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Emergent Anomalous and Topological Hall Responses in an Epitaxial Ferromagnetic Weyl Nodal-Line metal Fe5Si3
Fe5Si3是一种独特的低成本中心对称磁性Weyl节点材料，通过理论和实验研究揭示了其异常和拓扑Hall响应，为拓扑自旋电子学应用提供了多功能平台。
2025-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Half integer quantum Hall effect in high mobility single layer epitaxial graphene
量子霍尔效应，与$π$的贝里相是在这里证明了在4 H碳化硅的C面上生长的单个石墨烯层。在4 K下的迁移率为$\sim$ 20，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，在300 K下的迁移率为~ 15，000 cm $^2$ /V $\cdot$ s，尽管存在污染和衬底步骤。这与SiO $_2$上的最佳剥离的石墨烯薄片相当，并且比Si面外延石墨烯单层大一个数量级。这些和其他性质表明，C面外延石墨烯是基于石墨烯的电子器件的可行平台。
2009-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of magnetic exchange interactions in chiral-type Hall effects of epitaxial Mn$_{x}$PtSn films
四元Mn基Heusler化合物具有丰富的交换作用和奇异的拓扑磁性织构，如反回旋共振，并伴有手性霍尔效应。这使得材料类对于设备应用很有意义。本文报道了磁控溅射法生长的Mn $_{x}$ PtSn薄膜的磁交换作用与薄膜厚度和Mn浓度的关系。磁交换相互作用的竞争决定了有限温度下的磁织构，从而决定了外磁场中的手征型霍尔效应。我们研究了磁性和输运性质作为磁场和温度的函数。我们专注于反常和手征型霍尔效应和直流磁化的行为，与手征自旋织构。我们进一步确定了稳定的结晶相的相对Mn浓度在1.5和1.85之间的$I\overline{4}2d$结构。我们观察到的自旋重取向的转变，在所有的化合物研究，这是由于竞争的交换相互作用在不同的Mn亚晶格。我们讨论我们的结果交换相互作用，并比较它们与理论原子自旋计算。
2020-07-27 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
Anisotropic spin-orbit torque generation in epitaxial SrIrO3 by symmetry design
自旋轨道耦合（SOC），电子自旋和轨道角动量之间的相互作用，可以解锁界面处的丰富现象，特别是相互转换的自旋和电荷电流。常规重金属由于其强的传导电子SOC而被广泛探索。然而，在诸如外延5d电子过渡金属复合氧化物（其也具有强SOC）的材料类别中的自旋轨道效应仍然在很大程度上未被报道。除了强SOC之外，这些复合氧化物还可以提供外延的额外调谐旋钮，以通过晶体对称性控制电子结构和自旋到电荷转换的工程。在这里，我们证明了室温下产生的自旋轨道扭矩的铁磁体具有极高的效率，通过自旋霍尔效应在外延亚稳钙钛矿SrIrO3。我们首先预测了一个大的本征自旋霍尔电导率在斜方晶系体SrIrO 3所产生的电子能带结构的Berry曲率。通过操纵SOC和晶体对称性之间错综复杂的相互作用，我们控制的自旋霍尔扭矩比工程的角共享氧八面体在钙钛矿SrIrO3通过外延应变的倾斜。这允许存在各向异性自旋霍尔效应，由于在SrIrO 3中具有正交对称性的特征结构各向异性。我们的实验结果表明异质外延对称设计方法工程自旋轨道效应。因此，我们预期这些外延5d过渡金属氧化物薄膜可以是低功率自旋电子学的理想构建块。
2018-08-20 cond-mat.mtrl-sci
High Crystallinity and Decoupling of Graphene on a Metal: Reduced Coulomb Screening and Tunable pn-Junctions
高质量的外延石墨烯膜可以被用作用于定制石墨烯-衬底界面的模板，其允许通过掺杂和多体效应精确控制石墨烯中的载流子行为。通过结合扫描隧道显微镜、角分辨光电子能谱和密度泛函理论，我们证明了Ir（111）上的氧插层外延石墨烯具有高的结构质量，是准独立的，并显示出多体相互作用的特征。使用这个系统作为模板，我们表明，可调PN结可以通过吸附和插入的铷图案化，并通过增强的电子-等离子体激元耦合的n-掺杂的石墨烯区域表现出减少库仑屏蔽。这些发现对于理解和定制石墨烯-金属接触的性质（例如，用于实现量子隧穿器件）至关重要。
2014-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Robust formation of skyrmions and topological Hall effect in epitaxial thin films of MnSi
研究了在Si（111）衬底上生长的B_（20）型MnSi外延薄膜的磁输运性质。洛伦兹透射电子显微镜（TEM）图像和拓扑霍尔效应（THE）都清楚地指出了在宽的温度-磁场区域内skyrmions的稳健形成。新的功能不同的散装MnSi的观察外延MnSi薄膜：一个较短的（近一半）周期的自旋螺旋和skyrmions，和相反的符号的THE。这些观察结果表明，skyrmion引起的THE的多功能超出了目前的理解。
2012-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-current-related magnetoresistance in epitaxial Pt/Co bilayers in the presence of spin Hall effect and Rashba-Edelstein effect
我们分析了实验获得的自旋电流相关的磁电阻在外延Pt/Co双层膜通过使用漂移扩散模型，结合体自旋霍尔效应和界面Rashba-Edelstein效应（REE）。的磁阻分析产生，为Pt/Co接口，一个温度无关的Rashba参数的顺序为1 e-11 eV m，同意与理论计算，随着一个有效的界面REE厚度为几埃，这是在整体上与我们以前的自旋轨道扭矩分析一致。特别是，我们的研究结果表明，体和界面电荷自旋电流相互转换需要考虑的自旋电流相关的磁阻分析在高导电磁性异质结构，如外延Pt/Co双层。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Oxygen Octahedral Tilt Controlled Topological Hall Effect in Epitaxial and Freestanding SrRuO3/SrIrO3 Heterostructures
本研究通过外延剥离技术制备独立SrRuO3/SrIrO3异质结，利用第一性原理计算和微磁模拟揭示氧八面体倾转控制Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，从而在宽温域内稳定Néel型斯格明子并诱导拓扑霍尔效应。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mini array of quantum Hall devices based on epitaxial graphene
为了实现量子电阻标准的升级，研究了四个基于外延石墨烯薄膜的量子霍尔效应（QHE）器件的串联。当温度为1.5 K时，从相对低的磁场（在4 T和5 T之间）开始，在填充因子i = 2时，测试的器件显示量子霍尔平台RH，2。在B = 7 T和T = 1.5 K时，使用商用精密电阻电桥，通过QHE器件的电流为50微安，对通过三重串联和外部键合线连接的四个QHE器件的量化霍尔电阻进行了精密测量。结果表明，4个石墨烯基QHE器件串联的量子化霍尔电阻与期望值4*RH，2 = 2 h/e^2的偏差小于所用电阻电桥限制的测量相对标准不确定度（< 1*10^-7）。
2016-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth and Anomalous Hall Effect in High-Quality Altermagnetic $α$-MnTe Thin Films
Southern University of Science and Technology (SUSTech)（南方科技大学）；Shenzhen University（深圳大学）；Shenzhen Technology University（深圳技术大学）
本研究通过分子束外延在InP基底上生长高质量α-MnTe薄膜，发现其表现出显著的异常霍尔效应，揭示了其作为反磁体在自旋电子学中的应用潜力。
2026-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Even-Odd Thickness-Driven Anomalous Hall in Epitaxial MnBi2Te4 Thin Films
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本研究通过精确控制 MnBi2Te4 薄膜的厚度和磁性，揭示了本征磁性与缺陷磁性在异常霍尔效应中的符号反转，为实现零场量子反常霍尔效应提供了关键因素。
2026-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Quenching of quantum Hall effect and the role of undoped planes in multilayered epitaxial graphene
我们提出了一种机制，淬火的Shubnikov de Haas振荡和量子霍尔效应中观察到的外延石墨烯。实验数据表明，传导电子的散射时间与磁场有关，与回旋轨道周期数量级有关，\textit{i.e.}可以比零场散射时间小得多。我们的方案涉及到不带电层的非凡石墨烯$n=0$朗道能级，它在费米能级产生高密度的态。我们发现，这个$n=0$朗道水平和掺杂平面的导电状态之间的耦合导致具有正确的幅度来解释实验数据的散射机制。
2008-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hall effect of epitaxial double-perovskite Sr_2FeMoO_6 thin films
采用脉冲激光沉积法制备了具有窄摇摆曲线的Sr_2FeMoO_6高外延薄膜。研究了从4 K到室温、磁场到8 T的温度范围内电阻率张量的对角和非对角元素。观察到类电子的普通霍尔效应和类空穴的反常霍尔效应。与巨磁阻锰氧化物相比，这两个系数具有相反的符号。我们发现，在300 K时，普通的霍尔系数为-1.87 × 10 ^{-10} m^3/As，对应于每个分子式单位4个电子的标称载流子密度。在低温下，只观察到一个小的负磁阻，在较高的温度下消失。电阻率的温度系数在整个温度范围内为负。在30 K以下观察到一个Kondo样的行为，而在100 K以上的可变范围跳跃一样的运输发生。
1999-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetotransport Properties in Epitaxial Films of Metallic Delafossite PdCoO$_2$: Effects of Thickness and Width Variations in Hall Bar Devices
本文研究了不同厚度和沟道宽度的PdCoO$_2$外延薄膜霍尔棒器件的磁输运性质，发现较窄沟道具有极低电阻率和更高电子迁移率，且磁阻特性显著依赖于温度与磁场方向。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Extraordinary efficient spin-orbit torque switching in (W, Ta)/epitaxial-Co60Fe40/TiN heterostructures
磁性异质结构中的巨自旋霍尔效应以及低自旋记忆损耗和高界面自旋混合电导是实现基于自旋矩的节能逻辑器件的先决条件。我们报道了W（Ta）界面外延-Co_（60）Fe_（40）/TiN结构的巨自旋霍尔角（SHA）为28.67（5.09）。在W（Ta）/Co_（60）Fe_（40）（t_CoFe）/TiN结构中，自旋-轨道转矩翻转电流密度（J_Crit）低至1.82（8.21）MA/cm ~ 2，其起源于外延界面。这些结构还表现出非常低的自旋记忆损失和高自旋混合电导。这些非凡的SHA值以及因此在半导体工业兼容外延材料组合中的超低J_Crit为通过利用外延界面实现节能自旋逻辑器件开辟了新的方向。
2019-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Visualizing symmetry-breaking electronic orders in epitaxial Kagome magnet FeSn films
本研究通过扫描隧道显微镜/谱学，在FeSn薄膜中观察到Kagome晶格三聚化及其条纹调制，揭示了可由磁场调控的对称性破缺电子序，表明磁性与电荷自由度纠缠产生向列性。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Hall Effect Mobility of Epitaxial Graphene Grown on Silicon Carbide
在真空中通过硅升华从4 H-SiC和6 H-SiC的（000 - 1）和（000-1）面生长外延石墨烯膜。在300 K和77 K下测量了薄膜的霍尔效应迁移率和面载流子密度，数据依赖于生长面。约40%的样品表现出孔作为主要载体，独立的面。一般来说，迁移率随着载流子密度的降低而增加，与载流子类型和衬底多型体无关。讨论了散射机制对薄膜电导率的影响。结果表明，对于在300 K下的近本征载流子密度，外延石墨烯迁移率在（000-1）面上为约150，000 cm 2 V-1 s-1，在（0001）面上为约5，800 cm 2 V-1 s-1。
2009-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable anomalous Hall and Nernst effects in MM'X compounds
基于第一性原理计算，研究了XMnP（X=Ti，Zr，Hf）化合物的反常Hall（AHC）和反常Nernst电导（ANC），并探讨了通过改变磁化方向来调控这些性质的可能性.我们观察到，节线和小间隙区域组成的AHC和ANC的主要贡献，在AHC和ANC的显着变化时，改变磁化方向起源于整个布里渊区。我们的研究为磁性金属间化合物的可调谐横向热电应用提供了一个有希望的线索。
2022-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Full angular dependence of the spin Hall and ordinary magnetoresistance in epitaxial antiferromagnetic NiO(001)/Pt thin films
本文报道了在没有任何铁磁元素的反铁磁绝缘体NiO（001）和重金属Pt的双层膜中，自旋霍尔磁阻（SMR）的三维角度依赖性的观测结果.通过在高达11 T的磁场中沿着三个正交平面（xy、yz和xz旋转平面，其中z轴与样品平面正交）旋转样品来测量检测到的角度相关纵向和横向磁阻。总的磁电阻有贡献所产生的SMR和普通的磁电阻。SMR信号的开始发生在1 T和3 T之间，并且在高达11 T时没有可见的饱和。SMR的三维角度依赖性可以通过考虑NiO（001）中磁致伸缩反铁磁S-和T-畴的可逆场致重新分布的模型来解释，该模型源于非磁性MgO衬底的塞曼能量和弹性夹紧效应之间的竞争。从观察到的SMR比，我们估计在NiO/Pt界面的自旋混合电导大于$2\times10^{14}$ $Ω^{-1}$ $m^{-2}$。我们的研究结果表明，在稳定的NiO（001）薄膜，在xy-和xz-平面的旋转电检测的Néel矢量方向的可能性。此外，我们表明，仔细减去普通的磁阻贡献是至关重要的，正确估计的SMR的幅度。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Conductance Probing of Oxygen Vacancies in SrTiO3 Epitaxial Thin Film Using Graphene
研究了外延SrTiO 3（STO）薄膜上单层石墨烯的量子霍尔电导，以了解氧空位在决定STO介电性能中的作用。随着栅极电压扫描范围在我们的设备中逐渐增加，我们观察到从石墨烯中的滞后电导行为证明的氧空位的系统生成和湮灭。此外，基于实验观察到的有效电容和电压扫描范围之间的线性标度关系，一个简单的模型被构造来体现STO与氧空位的介电性能之间的关系。石墨烯中固有的量子霍尔电导可以被认为是一种灵敏、稳健和非侵入性的探针，用于理解复杂过渡金属氧化物中的电子和离子现象，而不会损害下面的氧化物层。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Occurrence of chemically tuned spin-texture controlled large intrinsic anomalous Hall effect in epitaxial $Mn_{3+x}Pt_{1-x}$ thin Films
本文系统研究了外延Mn_{3+x}Pt_{1-x}薄膜中化学组分调控对非共线反铁磁自旋序和反常霍尔效应的影响，发现Mn掺杂可稳定T_1三角自旋序并显著增强拓扑驱动的内禀反常霍尔效应。
2025-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive Demonstration of Spin-Hall Hanle Effects in Epitaxial Pt Thin Films
本文展示了外延Pt薄膜中的自旋霍尔Hanle效应（SHHE），该效应可用于测量重金属的自旋扩散长度、自旋霍尔角和自旋弛豫时间，为自旋轨道耦合材料的自旋与电荷输运提供了完整图景。
2022-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall conductivity and electronic structures of Si-substituted Mn$_{2}$CoAl epitaxial films
研究了Si取代Mn $_{2}$ CoAl（Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$）的反常霍尔电导（$σ$ $_{\rm AHC}$）和电子能带结构.第一性原理计算表明，在Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$中，即使用四元Si取代Al，电子能带结构仍类似于无自旋带隙系统.这意味着Si取代能够实现费米能级移动，而不会大大改变Mn $_{2}$ CoAl中的电子结构。通过使用分子束外延（MBE）技术，可以生长Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$外延膜，导致$x$的系统控制（0 $\le$ $x$ $\le$ 0.3）。除了电导率之外，Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$膜的$σ$ $_{\rm AHC}$值类似于先前报告中所示的Mn $_{2}$ CoAl膜中的那些。我们注意到，对于$x =$ 0.225，获得了非常小的$σ$ $_{\rm AHC}$（$\sim$ 1.1 S/cm），并且$σ$ $_{\rm AHC}$的符号在$x =$ 0.25附近从正变为负。我们讨论了起源的符号反转的$σ$ $_{\rm AHC}$作为一个结果的费米能级移动MCA。考虑到Mn $_{2}$ CoAl $_{1-x}$ Si $_{x}$薄膜中结构无序的存在，我们可以得出结论：$σ…
2018-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Highly Tunable Perpendicular Magnetic Anisotropy and Anisotropic Magnetoresistance in Ru-doped La0.67Sr0.33MnO3 Epitaxial Films
本研究通过协同引入4d Ru掺杂和适度压应变，显著增强了LSMO外延薄膜的垂直磁各向异性，并发现了由强PMA主导的各向异性磁阻效应，为氧化物基自旋电子器件提供了有效路径。
2023-07-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Composition-tunable magnon-polaron anomalies in spin Seebeck effects in epitaxial Bi$_x$Y$_{3-x}$Fe$_{5}$O$_{12}$ films
本文研究了Bi $_x$ Y $_{3-x}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$（Bi $_x$ Y $_{3-x}$ IG; $x=0$，$0.5$，和$0.9$）薄膜中自旋塞贝克效应（SSE）中的杂化磁振子-声子激发（磁振子极化子）。我们观察到尖锐的峰值结构的磁场$H$依赖的纵向SSE（LSSE）电压，出现时，声子色散的磁振子色散曲线的Bi $_x$ Y $_{3-x}$ IG。通过增加Bi量$x$，由于Bi $_x$ Y $_{3-x}$ IG中声速的减小，LSSE中的峰值场朝向较低的$H$值移动。我们还测量了非定域组态中的SSE，发现磁振子极化子异常出现不同的符号和强度。我们的结果显示了磁振子-极化子反常的成分可调谐性，并为进一步揭示磁振子-极化子SSEs的物理性质提供了线索。
2022-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal orientation-dependent oxidation of epitaxial TiN films with tunable plasmonics
氮化钛（TiN）是一种具有巨大应用潜力的难熔过渡金属氮化物。通常，TiN的等离子体性能可以通过氧化来调节，氧化被认为仅是温度、氧分压和时间依赖性的。关于TiN膜的氧化和由此产生的光学性质中的晶体取向的作用，迄今知之甚少。结果表明，TiN外延膜的抗氧化性能和等离子体性能均服从（001）<（110）<（111）的顺序。采用高分辨X射线衍射、椭圆偏振光谱、X射线吸收光谱和X射线光电子能谱等方法，系统地研究了TiN薄膜的晶体取向对薄膜晶格常数、光学性质和氧化程度的影响。为了进一步理解TiN薄膜初始氧化过程中晶体取向的作用，采用密度泛函理论计算了TiN薄膜的初始氧化过程，结果表明TiN薄膜的初始氧化能量消耗为（001）<（110）<（111），与实验结果一致。（111）取向对温和氧化的优异耐受性可以在很大程度上减轻先前对具有高等离子体性能的TiN膜的生长的严格技术要求。晶体取向还可以提供有效的控制参数来设计具有期望特性的基于TiN的等离子体激元器件，例如，对温和氧化具有优异的化学稳定性或在氧化时具有大的光学可调谐性。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable polar distortions and magnetism in Gd$_x$La$_{1-x}$PtSb epitaxial films
通过稀土取代调控Gd$_x$La$_{1-x}$PtSb薄膜的极化弯曲和4f时刻浓度，实现手性自旋纹理和拓扑相的调控。
2024-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial graphene homogeneity and quantum Hall effect in millimeter-scale devices
在5.6 x 5.6 mm^2外延石墨烯器件中观察到量子化的磁输运，该器件在高温（1900 °C）下使用SiC（0001）的Si面上的高度约束升华生长。精确的量子化霍尔电阻Rxy = h/2e^2在T = 3.1 K和9 T时保持在临界电流Ixx = 0.72 mA的最高记录水平，拉曼显微镜显示出低而均匀的应变。在第二个器件中，吸附诱导的分子掺杂降低了载流子浓度，接近狄拉克点（n ~ 1 E10（1/cm^2）），在10 mm^2的面积上测得迁移率为43700 cm^2/Vs。原子力，共聚焦光学，和拉曼显微镜被用来表征大规模的设备，并揭示了改进的SiC平台形貌和石墨烯层的结构。我们的研究结果表明，通过面石墨加工生产的外延石墨烯的结构均匀性有助于毫米级的输运均匀性，并将证明对科学和商业应用有用。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Phase Diagram of Mn3+xSn1-x Epitaxial Thin Films: Extending the Anomalous Hall Effect to Low Temperatures via Intrinsic Alloying
研究通过磁控溅射制备Mn3+xSn1-x外延薄膜，发现本征Mn合金化可将IT-AFM相和反常霍尔效应稳定至液氦温度，并构建了其磁相图，揭示了低温磁异常及TN降低与晶格参数变化的关联。
2024-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth and orientation-dependent anomalous Hall effect of noncollinear antiferromagnetic Mn$_3$Ni$_{0.35}$Cu$_{0.65}$N films
本文报道了非共线反铁磁（AFM）Mn $_3$ Ni $_{0.35}$ Cu $_{0.65}$ N薄膜的生长以及（001）和（111）薄膜由于非零Berry曲率引起的取向相关反常霍尔效应（AHE）。我们发现，在500 $^\circ$ C下的后退火可以显著改善AHE信号，尽管使用适当的后退火条件是重要的。在（111）薄膜中，AHE和磁化回线在矫顽场处显示出急剧的翻转，而（001）薄膜在磁场下难以饱和。（111）膜的反常霍尔电导率比（001）膜的反常霍尔电导率大一个数量级。本研究结果不仅提供了一个更好的理解的AHE在Mn $_3X$ N系统，但也进一步的机会，研究与非共线AFM的独特现象。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Role of La doping for Topological Hall Effect in Epitaxial EuO Films
报道了La掺杂对分子束外延LaxEu 1-xO薄膜（~ 50 nm）拓扑霍尔效应的影响。当La掺杂量超过0.036时，出现了拓扑霍尔效应，我们认为这是由于磁skyrmion的形成。此外，La掺杂对LaxEu（1-x）O薄膜中Skyrmion的物相、密度和尺寸有重要影响.在La_（0.1）Eu_（0.9）O薄膜上观察到Skyrmion相图的极大值区。随着La掺杂的增加，skyrmion密度增加，而skyrmion尺寸减小。我们的研究结果表明，La掺杂的重要作用，在EuO薄膜中的skyrmions，这可能是重要的海森堡铁磁体中的磁性skyrmions的未来研究。
2018-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metallicity and Anomalous Hall Effect in Epitaxially-Strained, Atomically-thin RuO2 Films
本研究通过混合分子束外延制备超薄全应变RuO2异质结构，在低于9 T磁场下观测到显著反常霍尔效应，证实外延应变稳定非补偿磁性，为应变工程磁性和自旋电子学提供新平台。
2025-01-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-Hall Topological Hall Effect in Highly Tunable Pt/Ferrimagnetic-Insulator Bilayers
拓扑磁纹理，如skyrmions的电检测目前仅限于导电材料。虽然磁性绝缘体为Skyrmion技术提供了高速和低损耗的关键优势，但它们尚未被电探索。在这里，我们报告了一个突出的拓扑霍尔效应在Pt/Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$双层，其中原始的Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$外延膜的厚度下降到1.25单位电池允许调谐拓扑霍尔稳定性在很宽的范围内从200到465 K通过原子尺度的厚度控制。虽然Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$是绝缘的，我们证明了通过一种新的现象：“自旋霍尔拓扑霍尔效应”（SH-THE），其中界面自旋轨道扭矩允许自旋霍尔效应产生的自旋在Pt中经历独特的拓扑结构的底层skyrmions在Tm $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$的拓扑磁纹理的检测。这种新颖的电检测现象为在未来的skyrmion技术中利用大家族的磁性绝缘体铺平了新的道路。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Large spin Hall conductivity in epitaxial thin films of kagome antiferromagnet Mn$_3$Sn at room temperature
Mn $_3$ Sn是一种非共线反铁磁量子材料，具有磁性外尔半金属态，在高效存储器件方面具有巨大的潜力。使用Ru种子层在蓝宝石衬底上生长了高质量的外延$c$平面Mn $_3$ Sn薄膜。利用自旋泵浦诱导的反自旋霍尔效应测量了Mn $_3$ Sn/Ni $_{80}$ Fe $_{20}$平面外延薄膜的自旋扩散长度（$λ_{\rm Mn_3Sn}$）和自旋霍尔电导率（$σ_{\rm{SH}}$）：$λ_{\rm Mn_3Sn}=0.42\pm 0.04$ nm和$σ_{\rm{SH}}=-702~\hbar/ e~Ω^{-1}$ cm $^{-1}$。虽然$λ_{\rm Mn_3Sn}$与早期研究一致，但$σ_{\rm{SH}}$的数量级更高，符号相反。过量的Mn，这改变了我们的薄膜中的费米能级，导致观察到的行为的基础上解释的行为。我们的研究结果表明，工程$σ_{\rm{SH}}$的Mn $_3$ Sn膜的技术，采用Mn组合物的功能自旋电子器件。
2022-09-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Giant anomalous Hall effect in epitaxial Mn$_{3.2}$Ge films with a cubic kagome structure
本文报道了立方L1_2结构Mn_{3+δ}Ge外延薄膜，其表现出巨大反常霍尔效应（低温霍尔电导率1587 S/cm），源于非共面自旋结构，为Kagome磁体研究提供新平台。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
ZrTe2/CrTe2: an epitaxial van der Waals platform for spintronics
二维（2D）范德华（vdW）量子材料的快速发现导致了集成不同量子功能（诸如拓扑相、磁性和超导性）的异质结构。在这种情况下，具有良好控制的界面的vdW异质结构的外延合成是一种有吸引力的途径，用于系统地探索基本特性和形成概念验证器件的晶片级平台。在这里，我们使用分子束外延合成的vdW异质结构，接口当代感兴趣的两个材料系统：一个二维铁磁体（1 T-CrTe 2）和拓扑半金属（ZrTe 2）。我们发现一个单胞（u.c.）在ZrTe 2上外延生长的厚1 T-CrTe 2是具有明显反常霍尔效应的二维铁磁体。在较厚的样本（12 u.c.厚CrTe 2），反常霍尔效应具有可能由实空间Berry曲率引起的特性。最后，在LiCrTe 2（3 u.c.厚度），我们证明了电流驱动的磁化开关在一个完整的vdW拓扑半金属/2D铁磁体异质结器件。
2021-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Effective reduction of PdCoO2 thin films via hydrogenation and sign tunable anomalous Hall effect
PdCoO2属于三角形氧化物家族，称为铜铁矿，是最导电的氧化物之一。它的面内电导率与最好的金属相当，并在低温下表现出具有极长平均自由程的流体动力学电子输运。尽管如此，尽管存在钴离子，它仍是稳定的。在这里，我们表明，一个温和的氢化过程减少PdCoO2薄膜的原子混合合金的PdCo具有强的面外铁磁性和符号可调的异常霍尔效应。考虑到许多其他化合物在类似的氢化条件下几乎没有受到影响，这一发现可能提供一种途径，以创造新的自旋电子异质结构结合强铁磁性，涉及氧化物和其他功能材料。
2021-04-28 cond-mat.mtrl-sci
