Study of Anisotropy on Ferromagnetic Electrodes of a Magnetic Tunnel Junction (MTJ)-Based Molecular Spintronics Device (MTJMSD)
磁性隧道结分子自旋电子学器件（MTJMSD）是通过将顺磁性分子共价连接在磁性隧道结（MTJ）的两个铁磁体（FM）电极上而设计的。MTJMSD提供了将具有广泛各向异性特性的FM电极连接到各种长度尺度的分子的机会。我们的前期研究表明，顺磁性分子可以与FM电极产生强的反铁磁耦合。MTJMSD的器件性能取决于各种因素，如各向异性，自旋涨落，热能等，在本文中，我们报告了一个理论蒙特卡罗模拟（MCS）研究解释各向异性的影响MTJMSD的平衡性能。我们研究了作为FM电极各向异性的函数的MTJMSD系统的能量随时间的变化。实验设计的FM电极MTJMSD包含多层不同的铁磁材料。这些材料具有面内和面外磁各向异性特性。为了理解面内和面外各向异性的竞争效应，我们在左FM电极上计算应用了各向异性。对于MCS研究，器械的方向保持沿YZ平面。结果，沿X方向（\mathbit{A}_{\mathbit{Lx}}）和Y方向（\mathbit{A}_{\mathbit{Ly}}）施加的各向异性分别表示面外和面内各向异性。我们发现，增加各向异性强度开始表现出不同的域结构内FM电极。增加各向异性的大小被发现创建具有相反自旋的条形域。这些磁畴代表不同的磁相。然而，相等大小的面内和面外的应用取消了条带畴的形成并降低了整体MTJMSD的磁矩。
2021-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Sputtered terbium iron garnet films with perpendicular magnetic anisotropy for spintronic applications
我们报道了磁控溅射法制备的外延铽铁石榴石（TbIG）薄膜的结构、磁性和界面自旋输运性质。通过在高温下或在室温下在钆镓石榴石（GGG）衬底上生长膜，然后在两种情况下均高于750 °C进行热退火，来实现高结晶度。该薄膜显示出由压缩应变引起的大的垂直磁各向异性（PMA），并且通过生长条件或衬底晶格参数的选择来调节结构和磁性。利用Pt/TbIG异质结的温度相关反常霍尔效应（AHE）测量了TbIG薄膜的亚铁磁补偿温度（TM）。在所研究的膜中，发现TM在190-225 K之间，即，X射线光电子能谱学测量表明，该温度比体相温度低约25-60 K，这是由于石榴石晶格中Tb缺陷和氧空位的共同作用。本文报道的溅射TbIG薄膜具有大的PMA和高度可调的性能，可以为广泛的自旋电子学实验和器件应用提供合适的材料平台。
2023-02-07 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
Strain-Tunable Magnetocrystalline Anisotropy in Epitaxial Y3Fe5O12 Thin Films
我们证明了在晶格失配的Y3 Al 5 O 12衬底上生长的具有优良结晶质量的外延Y3 Fe 5 O 12薄膜中，磁晶各向异性的应变调谐范围超过一千高斯。铁磁共振（FMR）测量结果显示，Y3 Fe 5 O 12的应变引起的四元畸变的面外和面内单轴各向异性的线性依赖。重要的是，我们发现由逆自旋霍尔效应和FMR线宽展宽确定的自旋混合电导G_r仍然很大：Pt/Y3 Fe 5 O 12/Y3 Al 5 O 12异质结构中的G_r = 3.33 x 10^14 Ohm^-1 m ^-2，与在晶格匹配的Gd 3Ga 5 O 12衬底上生长的Pt/Y3 Fe 5 O 12中发现的值相当。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous GdFeCo Films Exhibiting Large and Tunable Perpendicular Magnetic Anisotropy
我们报告的非晶GdFeCo薄膜的磁补偿的成分和温度依赖性。磁性补偿是由于稀土离子与过渡金属离子之间的反铁磁耦合作用和过渡金属离子之间的铁磁相互作用之间的竞争。20 ~ 34at. %被发现表现出补偿现象，其特征在于低饱和磁化强度和垂直磁各向异性（PMA）附近的补偿温度。在52 ~ 59 ℃的高Gd区未观察到补偿温度。%，与最近的模型计算结果定性一致。然而，在室温下实现了低磁化，伴随着大的PMA，其磁化率达到~6.6 kOe。所观察到的垂直磁各向异性的非晶GdFeCo薄膜可能具有与原子尺度各向异性的某些方面相一致的结构起源。我们的研究结果拓宽了用于设计PMA薄膜的过渡金属-稀土合金的组成范围，使其在纳米器件中具有可调的磁各向异性。
2013-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Tunable ultrabroadband hybrid THz emitter combining a spintronic THz source and a GaSe crystal
提出基于自旋太赫兹发射器与GaSe非线性晶体的混合太赫兹发射器概念，通过参数调节实现1至40 THz无间隙超宽带光谱和32 fs超短脉冲，并展示载波包络相位的简便可调性。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Bending strain-tunable magnetic anisotropy in Co2FeAl Heusler thin film on Kapton
用铁磁共振方法研究了在Kapton \textregistered{}上生长的20 nm Co $_{2}$ FeAl Heusler薄膜的弯曲效应。本文报道的结果表明，通过弯曲薄膜，该系统的磁各向异性发生了剧烈的变化。这种效应归因于从基底到薄膜的界面应变传递和Co $_{2}$ FeAl薄膜的磁弹性行为。此外，已经提出了两种方法来确定膜的面内磁致伸缩系数，导致接近$λ^{CFA}=14\times10^{-6}$的值。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Tunable dimensional crossover and magnetocrystalline anisotropy in Fe$_2$P-based alloys
电子结构计算被用来检查Fe $_2$ P-基合金的磁性能和居里温度和磁晶各向异性的机制，可以优化特定的应用。结果发现，在高温下，在纯Fe $_2$ P的磁相互作用开发了一个明显的二维字符，由于在一个子晶格的磁化抑制，但层间耦合是非常敏感的带填充和结构畸变。这一特征表明，通过与多种元素（如Co、Ni、Si和B）合金化，可以自然地解释所观察到的居里温度的急剧提高。磁晶各向异性也可通过电子掺杂来调节，在纯Fe $_2$ P的电子计数附近达到最大值。这些发现使得合金含量能够优化，表明Fe $_2$ P与Co（或Ni）和Si的共合金化作为在室温和室温以上使磁晶各向异性最大化的策略。
2017-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable magnetism and unique intralayer charge transfer in Janus monolayer MnSSe for spintronics applications
由于与磁场相比，电场可以容易地局部施加，因此通过纯电学手段控制二维（2D）材料的磁性和电子性质对于高效自旋电子器件是至关重要的并且是高度寻求的。最近发现的2D Janus晶体由于其破缺的反转对称性质，为纳米电子学和自旋电子学提供了一个新的平台。本征铁磁Jauns单层，因此，可调的物理性质，因此，极大的兴趣。通过全面的密度泛函理论计算和蒙特卡罗模拟，我们揭示了单层MnSSe是一种本征铁磁半金属，在自旋下降通道中的直接带隙为1.14 eV，居里温度约为72 K。交换耦合可以分别通过空穴和电子掺杂显著增强或淬灭。特别地，少量的空穴掺杂MnSSe可以在面外和面内方向之间调节其易磁化轴，这有助于设计用于自旋相关输运的2D自旋场效应晶体管。我们还发现了一个可逆的纵向层间电荷转移之间的S和Se层的第一次是高度敏感的外加电场。有趣的是，电荷流的方向和外加场的方向是相同的。这种行为起源于外部场和内部场的共存和/或竞争。这些发现，加上良好的稳定性和大的面内刚度，可以大大促进基于2D MnSSe晶体的纳米电子学和自旋电子学器件的发展。
2022-01-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Compensated ferrimagnetic tetragonal Heusler thin films for antiferromagnetic spintronics
近年来，反铁磁自旋电子学受到了广泛的关注，因为理想的反铁磁体不产生杂散场，并且与具有净磁化的材料相比，对外部磁场更稳定。类似于反铁磁体，补偿亚铁磁体具有零净磁化，但具有大自旋极化和强平面外磁各向异性的潜力，因此是高密度存储器应用的理想候选者。在这里，我们证明了一个完全补偿的磁状态与一个可调的磁各向异性实现在Mn-Pt-Ga基的四重Heusler薄膜。此外，我们表明，从完全补偿和部分补偿Mn-Pt-Ga层形成的双层，表现出大的界面交换偏置到室温。目前的工作建立了一个新的自旋电子器件的设计原则，形成的材料具有相似的元素组成和几乎相同的晶体和电子结构。这种器件由于其改进的性能如热稳定性而具有重要的实用价值。赫斯勒材料的柔性性质，以实现可调磁化，和各向异性内紧密匹配的材料提供了一个新的方向，反铁磁自旋电子学的增长领域。
2016-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular anisotropy of ultrathin epitaxial cobalt films on graphene
石墨烯由于其长自旋寿命和高迁移率而对自旋电子学具有吸引力。到目前为止，只有厚的多晶板被用作铁磁电极。我们报道了在石墨烯上生长的平坦的外延Co-Co薄膜。在0.5- 1 nm的厚度范围内，它们显示出垂直磁各向异性，这是由理论证实的。PMA、外延和石墨烯厚度为基于石墨烯的自旋电子器件带来了新的前景，例如任意磁化方向的零场控制、电极和石墨烯之间的能带匹配以及诸如Rashba和电场控制磁性的界面效应。
2010-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Controllable magnetic anisotropy and ferroelasticity in superconducting FeSe monolayer with surface fluorine adsorption
通过密度泛函理论计算，发现氟吸附可调控FeSe单层的磁各向异性并引入多铁性，且磁性与铁弹性耦合，为自旋电子学器件提供平台。
2024-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetic anisotropy, Curie temperature and band alignment of two-dimensional ferromagnet VSiSnN4 via non-volatile ferroelectrical control
本研究通过第一性原理计算，利用AlN铁电层的极化反转，实现了VSiSnN4/AlN异质结构中磁各向异性、居里温度（204K至284K）及能带排列的非易失调控，为低功耗数据存储与逻辑器件提供新途径。
2024-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Tunable high-temperature tunneling magnetoresistance in all-van der Waals antiferromagnet/semiconductor/ferromagnet junctions
该研究构建全vdW反铁磁体/半导体/铁磁体隧道结，在近室温保持显著TMR，并实现低至1 mV的电场调控。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Giant magnetic anisotropy of transition-metal dimers on defected graphene
自旋电子学和量子计算器件中磁性单元的不断小型化激发了人们寻找具有大磁各向异性能（MAE）的磁性纳米结构的努力。典型的纳米结构包括分子磁体、磁性纳米团簇和磁性纳米线具有几meV的MAE，因此它们的阻断温度大多低于50 K。在这项工作中，我们证明了在系统中实现巨大的MAE的过渡金属二聚体的缺陷和修饰的石墨烯，基于密度泛函理论计算的可行性。特别是，无论是Pt-Ir二聚体上的单空位或Os-Ru二聚体上的氮装饰的双空位具有大于60 meV的MAE和高的结构稳定性。有趣的是，它们的磁各向异性可以方便地通过使用外部电场来操纵。这些特性使它们成为室温自旋电子学和量子计算设备的良好候选者。
2014-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Electrically-Tunable High Curie Temperature Two-Dimensional Ferromagnetism in Van der Waals Layered Crystals
识别具有高转变温度和电可调磁性的本征低维铁磁体对于小型化自旋电子学和磁电学的发展至关重要。最近在范德华晶体CrI $_3$和Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$中观察到了长程二维铁磁性，然而当减小到单层/几层时，它们的居里温度显著降低。本文利用重整化自旋波理论和第一性原理电子结构理论，对具有较高居里温度（~ 150 K）和较大带隙的van der Waals层状CrSBr和CrSeBr半导体的电调谐二维铁磁性进行了理论研究。高转变温度归因于强阴离子介导的超交换相互作用和由于大交换和单离子各向异性而引起的相当大的自旋波激发间隙。值得注意的是，空穴和电子掺杂可以将磁化易轴从面内方向切换到面外方向。这些独特的特性使单层CrSBr和CrSeBr成为实现2D自旋电子学和磁电学的有前途的平台，例如2D自旋场效应晶体管。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity and tunable thermal anisotropy of magnetic CrSBr monolayer
University of Valencia（瓦伦西亚大学）
研究通过第一性原理计算揭示了磁性CrSBr单层的热导率及可调热各向异性机制。
2026-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin-gaps in a quantum-confined geometry
我们研究了人工Bi-Ag-Si三层结构中巨自旋轨道分裂和量子限制的相互作用。角分辨光电子能谱学（ARPES）揭示了一个复杂的自旋相关的间隙结构的形成，这可以通过改变Ag缓冲层的厚度来调整。这提供了一种手段，以定制的费米能的电子结构，与硅兼容的自旋电子器件的潜在应用。
2008-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Electric-Field-Tunable Luttinger compensated antiferromagnetism in double CrCl2 chains
本研究通过第一性原理计算，证明电场可将反铁磁CrCl2双链转化为一维卢廷格补偿反铁磁体，并利用界面电荷转移实现高效调控，为纳米自旋电子学提供新设计思路。
2025-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Cooperatively Modulating Magnetic Anisotropy and Colossal Magnetoresistance via Atomic-Scale Buffer Layers in Highly Strained La0.7Sr0.3MnO3 Films
本研究通过在高应变 LSMO 薄膜中插入原子尺度钙钛矿缓冲层，协同调控磁各向异性与 CMR，实现10,000%的磁电阻调制及锐利的面外至面内各向异性转变。
2024-03-01 cond-mat.mtrl-sci
First-principles predictions of tunable half metallicity in zigzag GaN nanoribbons with possible applications in CO detection and spintronics
基于系统的第一性原理密度泛函理论（DFT）模拟，我们预测锯齿形GAN纳米带（ZGaNNR）既可以用作高效CO探测器，也可以用作自旋过滤器。我们对无限长的纳米带和有限股进行的计算表明：（a）CO在ZGaNNRs的边缘强烈结合，以及（b）几种所得的配置表现出半金属行为。我们考虑了不同的边缘钝化位点，发现所有的结构都是稳定的。的金属，半金属，和半导体的配置被观察到作为一个功能的CO钝化覆盖。我们还计算了各种结构的电流-电压（I-V）特性，使用Landauer形式主义，并发现由半金属配置的设备作为高效的自旋过滤器。CO浓度的影响也进行了研究，这表明一个可行的方法，不仅调整ZGaNNRs的电子带隙，但它们的半金属。因此，我们的模拟提出了一个新的研究方向可能的器件应用的III-V族异质结构。
2022-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Continuous Electrical Manipulation of Magnetic Anisotropy and Spin Flopping in van der Waals Ferromagnetic Devices
控制铁磁材料的磁各向异性在磁开关器件和自旋电子学应用中起着关键作用。具有不同磁各向异性几何形状（面内或面外方向）的自旋-轨道扭矩器件的示例已经被证明具有用于扩展器件功能的新型磁化切换机制。通常，铁磁材料中的内禀磁各向异性在固定方向内是不变的，因此，难以实现多功能器件。因此，铁磁材料中的磁各向异性的连续调制是高度期望的，但仍然具有挑战性。在这里，我们证明了一个门可调的磁各向异性转变，从出平面倾斜，并最终在层状Fe $_5$ GeTe $_2$通过结合测量的角度依赖的异常霍尔效应和磁光克尔效应与定量Stoner-Wohlfarth分析。易磁化轴通过门控或温度调制在自旋翻转路径中连续旋转。这些观测结果为探索磁化翻转机制和实现新的自旋电子学功能提供了新的途径。
2022-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the perpendicular anisotropy of ferromagnetic films by thickness, width, and profile
垂直磁各向异性被发现是高度敏感的标称厚度和形态的横向异质CoPd膜附近的金属绝缘体过渡。我们利用该效应通过具有不均匀横截面厚度轮廓的光刻图案化条纹的宽度来调整各向异性。该现象和方法可适用于通过自旋电子逻辑电路元件的形状和横向尺寸来控制自旋电子逻辑电路元件的局域各向异性。
2022-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetic properties of arrays of Fe(110) nanowires grown on kinetically-grooved W(110) self-organized templates
我们报告了一个详细的磁性研究的一种新型的自组织纳米线简要披露以前[B。Borca等人，应用物理信函90，142507（2007）]。在蓝宝石晶片上以动力学限制的方式制备的模板由单轴开槽的W（110）表面组成，其中横向周期在这里被调谐到15nm。Fe的沉积导致在沟槽底部形成（110）7 nm宽的线。研究了覆盖层（Mo、Pd、Au、Al）和底层（Mo、W）对丝的磁各向异性的影响。显着差异与数字已知的薄平面膜的步骤各向异性和应变相关的表面各向异性的证明和讨论。还计算了具有三角形等腰截面的圆柱体的退磁系数，以估计偶极各向异性的贡献。最后，磁各向异性与界面元件的依赖性被用来调整线的阻断温度，这里从50 K到200 K。
2009-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic Double Perovskite Semiconductors with Tunable Properties
我们成功地掺杂磁性沉默的双钙钛矿半导体Sr 2GaSbO 6诱导铁磁性和调整其带隙，与Ga 3+部分取代的磁性三价阳离子Mn 3+，在一个刚性的阳离子序与Sb 5+。我们的新的铁磁半导体Sr 2Ga 1-xMnxSbO 6双钙钛矿，它在四重对称性（空间群I4/m）结晶，并具有可调的铁磁有序温度和带隙，表明双钙钛矿的磁性离子掺杂是一个生产性的途径，获得材料的应用在下一代氧化物为基础的自旋电子器件。
2021-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Domain Wall Control via the Surface Spin Flop in Fully Tunable Synthetic Antiferromagnets with Perpendicular Magnetic Anisotropy
反铁磁（AF）畴壁最近引起了人们的重新关注，不仅在新兴的AF自旋电子学领域，而且更具体地说，提供快速的畴壁速度和动态激发到太赫兹频率制度。在这里，我们介绍了一种方法，在合成反铁磁体（SAF）中的AF畴壁的成核和稳定。我们目前的实验和微磁学研究的磁化反转[（Co/Pt）$_{X-1}$ /Co/Ir] $_{N-1}$（Co/Pt）$_X$ SAF，其中界面诱导垂直磁各向异性（PMA）和AF层间交换耦合（IEC）完全控制通过多层堆叠内的各个层的厚度。通过将强PMA与更强的AF IEC相结合，SAF揭示了对垂直于表面施加的外部磁场的集体响应，并且我们稳定了偶数N个AF耦合（Co/Pt）$_{X-1}$ /Co多层块的特征表面自旋翻转（SSF）状态。在SSF状态下，我们的系统提供了良好控制和完全可调的垂直AF畴壁，易于集成，因为不需要单晶衬底，并且在膜平面中具有均匀的2D磁化，用于进一步的功能化选择，例如通过光刻的横向图案化。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Silicene Spintronics
自旋电子学涉及对固态系统中自旋自由度的主动控制和操纵的研究。石墨烯的自旋分辨特性激发了众多研究人员对石墨烯和其他二维材料的自旋电子学进行研究。硅烯是石墨烯的硅类似物，被认为是一种很有前途的自旋电子学材料。本文综述了硅烯的自旋相关性质，包括电场和交换场可调的拓扑性质以及相应的自旋电子器件模拟的理论进展。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Barium Hexaferrite Thin Films as a Scalable Magnetic-Insulator Platform for Proximity-Engineered Spintronics
Indian Institute of Science（印度科学学院）；Birla Institute of Technology & Science Pilani - K K Birla Goa Campus（比拉理工学院皮拉尼分校-K K 比尔拉果阿校区）
本研究确立无需应变工程的溅射生长六方钡铁氧体（BaM）薄膜为具有本征垂直各向异性的可扩展磁绝缘体，可用于邻近工程自旋电子学及拓扑异质结构器件。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain Tunable Intrinsic Ferromagnetic in 2D Square CrBr$_2$
本文通过第一性原理计算预测单层方形 CrBr2 为本征铁磁半金属，Tc 达212 K，并发现应变可调控其磁相变与电子结构，表明其在自旋电子学中具有应用潜力。
2021-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-confinement and Structural Anisotropy result in Electrically-Tunable Dirac Cone in Few-layer Black Phosphorous
众所周知，2D材料由于量子限制而表现出有趣的现象。在这里，我们表明，量子限制，加上结构各向异性，导致在二维黑磷电场可调狄拉克锥。利用密度泛函理论计算发现，垂直于二维黑磷薄膜施加的电场E_ext，可以减小少层黑磷的直接带隙，导致在临界电场E_c处发生绝缘体-金属转变。当黑磷膜足够薄时，增大E_ext，使之超过E_c，可以在系统中诱导出狄拉克锥。电场强度可以调节狄拉克锥的位置和狄拉克-费米速度，后者的大小与石墨烯中的相似。我们表明，狄拉克锥产生于各向异性之间的相互作用项的前沿轨道，空间上分离，由于所施加的字段，在不同的一半的2D板。当这种相互作用项变得非常小，较厚的膜，狄拉克锥不再可以诱导。自旋-轨道耦合可以在一定的电场下使狄拉克锥产生间隙;然而，场强的进一步增加会减小自旋-轨道诱导的间隙，最终导致拓扑绝缘体到狄拉克半金属的转变。
2015-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Near room temperature magnetoelectric response and tunable magnetic anisotropy in the two-dimensional magnet 1T-CrTe2
利用ab initio密度泛函理论，研究证实二维1T-CrTe2的磁晶各向异性、居里温度等性质可通过应变或电场调控，为自旋电子学器件应用提供了近室温磁电响应基础。
2025-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong and Tunable Spin Lifetime Anisotropy in Dual-Gated Bilayer Graphene
我们报告发现了一个强大的和可调的自旋寿命各向异性具有良好的自旋寿命高达7.8 ns的双栅双层石墨烯。值得注意的是，这实现了通过电控自旋轨道场来操纵石墨烯中的自旋，这是由于石墨烯的弱固有自旋轨道耦合而意想不到的。我们利用面内磁场Hanle进动和倾斜Hanle进动测量直接比较面外与面内自旋的寿命。我们发现，在电荷中性点附近，垂直电场的应用打开了带隙，并产生了一个面外自旋轨道场，该场使面外自旋稳定，从而导致大的自旋寿命各向异性。这种有趣的行为发生是因为双层石墨烯独特的自旋谷耦合能带结构。我们的研究结果表明，高度可调的自旋电子器件的基础上的双栅二维材料的潜力。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicting New Iron Garnet Thin Films with Perpendicular Magnetic Anisotropy
垂直磁各向异性（PMA）是自旋电子学应用的必要条件，如自旋轨道转矩开关、逻辑和存储器件。在室温下具有低吉尔伯特阻尼的一类重要的磁性绝缘体是铁石榴石，其仅具有少数PMA类型，例如铽和钐铁石榴石。更多和稳定的PMA石榴石的选择是必要的，研究人员能够研究新的自旋电子现象。在这项研究中，我们预测20个新的基板/磁性铁石榴石薄膜对在室温下稳定的PMA。利用形状、磁弹性和磁晶各向异性项计算了10种不同石榴石薄膜与5种不同市售石榴石衬底晶格匹配的有效各向异性能。应变类型，拉伸或压缩取决于衬底的选择，以及石榴石的磁致伸缩常数的符号和大小决定了石榴石薄膜是否具有PMA。我们显示的条件，其中钐，钆，铽，钬，镝和钍石榴石可能具有PMA的调查石榴石衬底类型。获得低阻尼石榴石薄膜的准则。具有可调饱和磁矩和磁场的新型PMA石榴石薄膜可以改善自旋-轨道矩存储器和补偿磁振薄膜器件。
2019-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional ferromagnetic semiconductor VBr3 with tunable anisotropy
二维铁磁体因其在自旋电子学中的应用前景而受到广泛关注。在这里，我们探索的电子结构和单层的VBr $_{3}$在蜂窝晶格中的磁性，使用第一性原理计算，晶体场能级分析，和Monte Carlo模拟。结果表明，VBr $_{3}$块材具有$e'_{g}$ $^2$（$S$ =1）基态，轨道磁矩小，面内磁各向异性弱.这些结果很好地解释了最近的实验。更有趣的是，我们发现，拉伸应变的半导体VBr $_{3}$单层调谐到$a_{1g}$ $^1$ $e'_{g}$ $^1$的基态，从而产生一个大的轨道时刻和强大的面外各向异性。然后，在2.5 $\%$ -5 $\%$应变下，显著增强的FM超交换和单离子各向异性（SIA）将使$T_{\rm C}$从裸VBr $_{3}$单层的20 K提高到100-115 K。因此，VBr $_{3}$将是一种有前途的具有可调各向异性的二维FM半导体。
2020-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Recent progress in perpendicularly magnetized Mn-based binary alloy films
本文综述了具有垂直磁各向异性的四元MnxGa和MnxAl薄膜的生长、结构表征、磁性及相关自旋电子器件的研究进展。本文第一部分简要介绍了垂直磁化材料在自旋电子学、磁纪录和永磁体等领域的应用需求，以及具有强垂直各向异性的四相MnxGa和MnxAl材料。第二部分和第三部分分别介绍了垂直磁化MnxGa和MnxAl的最新研究进展，包括它们的晶格结构、体合成、外延生长、结构表征、磁性和其他自旋相关性质，以及磁隧道结、自旋阀和自旋注入器等自旋电子器件。最后，对垂直磁化锰基二元合金薄膜的研究进行了总结和展望。
2013-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Novel Heusler Materials for Spintronic Applications: Growth, Characterizations and Applications
本文综述了新型Heusler合金（如半金属铁磁体、自旋无隙半导体等）的合成、表征与输运性质，强调其可调谐特性对下一代自旋电子器件的关键作用。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Large magnetic anisotropy energy and robust half-metallic ferromagnetism in 2D MnXSe$_4$ (X = As, Sb)
近年来，二维内禀磁性因其在自旋电子器件中的潜在应用而引起了人们的极大兴趣。但低居里温度（\emph{T} $_c$）和磁各向异性能（MAE）限制了其应用前景。在这里，我们使用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，预测了一系列稳定的MnXSe $_4$（X=As，Sb）单层。单层MnAsSe $_4$和MnSbSe $_4$的MAE分别为648.76和808.95 $μ$ eV/Mn原子。MonteCarlo（MC）模拟表明，单层MnAsSe $_4$和MnSbSe $_4$的\emph{T} $_c$分别为174和250 K.用混合Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE 06）能带计算表明，Mn XSe $_4$（X = As，Sb）是铁磁半金属.在费米能级上，自旋极化率为100%。对于MnAsSe $_4$和MnSbSe $_4$，自旋带隙分别为1.59和1.48 eV。这些优异的磁性使得MnXSe $_4$（X = As，Sb）成为二维自旋电子学应用的有希望的候选材料。
2020-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarization anisotropy included by mechanical bending in tungsten diselenide nanoribbons and tunable excitonic states
WSe $_2$单分子膜由于其自旋轨道耦合引起的费米能级附近带的自旋分裂和自旋谷结构而显示出许多有趣的性质。自旋极化在相关能带中的取向对于激子态的性质和光谷选择性至关重要。本文采用密度泛函理论研究了不同弯曲曲率和电子/空穴掺杂下的WSe $_2$纳米带，采用多体微扰GW和BSE（Bethe-Salpeter方程）方法研究了其光吸收和激子态。我们发现，WSe $_2$纳米带在弯曲时可以表现出增强的SOC效应和费米能级附近的带的空间变化的自旋极化。自旋极化可以在这些近简并带中表现出各向异性（或不对称性），从而通过弯曲和电子/空穴掺杂到纳米带中而导致可控的磁性，这表明在紧凑和可控的磁性纳米器件和自旋电子学中的潜在应用。纳米颗粒的光学吸收光谱呈现出在约0.4至1.5eV的近红外区域内弯曲的大的可调谐性，在大的弯曲条件下显示出增强的吸收。激子态通常在电子和空穴对中表现出混合或各种自旋构型，这些构型由弯曲控制，潜在地可用于基于自旋的量子信息过程中的应用。
2022-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and Magnetic Anisotropy of Transition Metal-Phthalocyanine Molecules
寻找高阻断温度的单分子磁体在磁纪录、分子自旋电子学和量子计算等领域具有重要的应用价值。基于第一性原理计算，研究了过渡金属酞菁（TM-Pc）分子的磁各向异性能（MAE），建立了影响TM-Pc分子MAE的机理.特别地，通过在RuPc和OsPc上添加Os原子可以获得大于100 meV的巨大MAE，因此这些分子可以在器件中提供高热稳定性。
2014-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Strong and Tunable Electrical-Anisotropy in Type-II Weyl Semimetal Candidate WP2 with Broken Inversion Symmetry
本文通过多种实验与第一性原理研究证实WP2中空间反演对称性破缺，发现其具有强面内电各向异性（10 K时Rc/Ra达8.0）且该各向异性可通过磁场调控，为II型外尔半金属的电子应用提供新自由度。
2025-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Switching intrinsic magnetic skyrmions with controllable magnetic anisotropy in van der Waals multiferroic heterostructures
基于第一性原理研究，提出在二维范德华多铁异质结构CrSeI/In2Te3中通过反转铁电极化调控磁各向异性，实现本征磁性斯格明子与高温铁磁态的切换，为自旋电子学提供节能高效策略。
2024-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Tunable conductance of magnetic nanowires with structured domain walls
我们发现，在具有双磁畴壁的磁性纳米线中，量子干涉导致自旋分裂准稳态主要位于畴壁之间。当这些尺寸量子化状态被调谐到与费米能量共振时，例如在改变导致线电导的共振型峰值的畴壁之间的距离时，通过畴结构的自旋翻转辅助传输强烈增加。这种新的现象被证明是可利用的操纵域附近的自旋密度。畴壁参数是容易控制的，因此预测的效果是可利用的自旋电子器件。
2006-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic field sensor with voltage-tunable sensing properties
报道了一种基于CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结的磁场传感器。通过利用CoFeB/MgO界面的垂直磁各向异性，传感层的磁化倾斜到面外，从而导致对面内磁场的线性响应。在场传感器的MgO隧道势垒两端施加偏置电压影响磁各向异性，从而影响其感测特性。最大灵敏度的增加和同时减少的磁场的工作范围由一个因素的两个被测量。基于这些结果，我们提出了一种电压可调传感器的设计，允许主动控制的灵敏度和工作领域的范围与所施加的偏置电压的强度和极性。
2012-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics and its scattering mechanism in thin CoFeB films with interfacial anisotropy
磁化动力学的研究不断促进了新的物理现象的发现，使磁性和自旋电子学器件的发展稳步前进。这种动力学可以通过电学感应和检测，为纳米级的先进电子学提供新的功能。然而，它的散射机制仍有争议。理解薄膜中的机制尤其重要，因为大多数自旋电子器件是由纳米厚度的多层膜堆叠而成的。已知叠层具有界面磁各向异性，这是应用的核心属性，其对动力学的影响仍然未知。在这里，我们调查的界面各向异性的影响，采用CoFeB/MgO作为模型系统。通过对一系列薄膜的铁磁共振（FMR）的系统和互补测量，我们确定了在较高温度下较窄的FMR线宽。我们明确排除了温度依赖性的内在阻尼作为一个可能的原因，它也不是预期从现有的非本征散射机制的铁磁体。我们将这一观察归因于运动窄化，这是一个在FMR谱分析中被忽视的老概念。这种效应被证实源于界面各向异性，影响了室温下基于自旋的纳米器件的实用技术。
2017-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain-Tunable Spin Filtering and Valley Splitting Coexisting with Anomalous Hall Effect in 2D Half-Metallic VSe2/VN Heterostructure: Toward a Unified Spintronic-Valleytronic Platform
本文通过第一性原理计算证明二维VSe2/VN异质结同时具备能谷劈裂、高自旋过滤效率和反常霍尔效应，且可通过应变调节自旋过滤性能与居里温度，为集成valleytronic和spintronic器件提供了统一平台。
2025-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus quant-ph
Magnetocrystalline anisotropy of the easy-plane metallic antiferromagnet Fe$_2$As
磁晶各向异性是磁性材料的基本性质，其决定磁旋进的动力学、自旋波的频率、磁畴的热稳定性和自旋电子器件的效率。我们结合转矩磁强计和密度泛函理论计算来确定金属反铁磁体Fe $_2$ As的磁晶各向异性。Fe $_2$ As具有Néel矢量位于（001）面的四方晶系晶体结构。我们报道了Fe $_2$ As（001）面的四重磁晶各向异性非常小，在T = 4 K时为${K_{22}} = - 150~{\rm{ J/}}{\rm{m}^{\rm{3}}}$，远小于自旋电子学器件中广泛使用的铁磁结构的垂直磁晶各向异性。${K_{22}}$具有很强的温度依赖性，在T > 150 K时接近于零。在（010）面的各向异性${K_1}$太大而不能用转矩磁强计测量，我们用第一性原理密度泛函理论确定了${K_1} = -830~{\rm{ kJ/}}{\rm{m}^{\rm{3}}}$。我们的模拟结果表明，从经典的磁偶极-偶极相互作用的各向异性的贡献是从自旋轨道耦合的贡献相媲美。计算出的（001）平面${K_{22}}$中的四重各向异性范围从$- 292~{\rm{ J/}}{\rm{m}^{\rm{3}}}$到$280~{\rm{ J/}}{\rm{m}^{\rm{3}}}$，与测量值相同的数量级。我们从理论上用${K_1}$预测了最低频率的反铁磁共振模式的频率和极化，发现该模式在$f = $ 670 G…
2020-06-07 cond-mat.mtrl-sci
First and second order magnetic anisotropy and damping of europium iron garnet under high strain
本研究通过脉冲激光沉积制备不同应变的外延EuIG薄膜，发现其磁各向异性含线性应变依赖的一阶项与二次应变依赖的二阶项，且Gilbert阻尼基本恒定，为自旋电子材料研发提供指导。
2021-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Equiatomic quaternary Heusler alloys: a material perspective for spintronic applications
半金属铁磁（HMF）材料显示出高自旋极化，因此由于其在自旋电子器件中的可能应用而引起研究人员的兴趣。在这些材料中，虽然一个自旋子带在费米能级处具有有限的态密度，但另一个子带具有带隙。HMF Heusler合金由于其高的居里温度和可调的电子结构，在HMF材料中具有特殊的重要性。化学计量组成为X2YZ（其中X和Y为过渡金属，Z为sp元素）的全Heusler合金具有四个相互贯穿的fcc亚晶格的立方结构。当这四个fcc亚晶格中的每一个被不同的原子占据时，得到具有不同结构对称性的四元Heusler结构。近年来，这些化学计量比为1：1：1：1的等原子四元Heusler合金（EQHA）由于其优异的磁性和输运性质而引起了人们的广泛关注。
2016-08-10 cond-mat.mtrl-sci
In-situ tunable giant electrical anisotropy in a grating gated AlGaN/GaN two-dimensional electron gas
本文提出通过光栅门控AlGaN/GaN二维电子气产生原位可调的巨电各向异性，利用正交电流方向下巨正、负磁阻的协同效应，为多端忆阻晶体管和仿生突触等新型器件提供基础。
2024-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Cryogenic Magnetization Dynamics in Chemically Stabilized, Tensile-Strained Ultrathin Yttrium Iron Garnets with Tunable Magnetic Anisotropy
Chung-Ang University (CAU)（中央大学）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微结构物理研究所）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过化学稳定性驱动降低低温损耗，揭示超薄YIG薄膜在低温下具有超低损耗和可调磁各向异性，强调化学和动力学因素对 cryogenic 磁性应用的重要性。
2026-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control Grain Dimensionality with Multilevel Magnetic Anisotropy
本文展示了通过电场控制晶粒维度来调控界面磁各向异性，实现铁磁与超顺磁态间可逆转变及矫顽力非易失调控，并将其拓展至多级磁存储和突触器件应用。
2024-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Electrically Tunable Spin Exchange Splitting in Graphene Hybrid Heterostructure
石墨烯混合异质结构中通过电场调控实现了可调自旋交换分裂，为自旋电子器件提供新机遇。
2025-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Compensation-Like Temperature and Spin-Flip Switch in Strained Thulium Iron Garnet Thin Films: Tuning Sublattice Interactions for Ferrimagnetic Spintronics
本文研究30 nm厚拉伸应变铥铁石榴石（TmIG）薄膜的磁特性，发现类补偿温度（Tcomp-like）和场诱导Tm亚晶格自旋翻转转变，为亚铁磁自旋电子学中亚晶格相互作用调控提供新见解。
2025-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Beyond the upper limit of magnetic anisotropy in two-dimensional transition metal dichalcogenides
探索二维材料（如石墨烯和过渡金属二硫属化物）中磁各向异性的上限是自旋电子学研究的核心。在本文中，原子尺度的垂直磁各向异性高达每原子100毫电子伏的数量级，这是远远超过通常获得的值在石墨烯和原始的过渡金属二硫属化物，证明在个别钌和锇吸附原子在二硫化钼中的单硫空位。我们进一步提出了一个唯象模型，其中涉及钼a1和吸附原子e'轨道之间的杂化的自旋态转变是磁化重取向的一种可能机制。
2016-04-16 cond-mat.mtrl-sci
