Signatures of higher order skyrmionic textures revealed by magnetic force microscopy
本研究利用高分辨率MFM在室温Co/Ni多层膜中可视化高阶斯格明子与反斯格明子，并经微磁模拟验证其特征衬度。
2025-01-08 cond-mat.mes-hall
X-ray holography of skyrmionic cocoons in aperiodic magnetic multilayers
利用X射线全息术研究非周期磁性多层膜中skyrmionic cocoons的3D特性，揭示了其在不同高度间的相互作用及室温下约100 nm的平均直径，结合磁力显微镜与微磁模拟证实其三维本质。
2023-02-06 cond-mat.mes-hall
Voltage-Controlled Skyrmionic Interconnect with Multiple Magnetic Information Carriers
自从在室温下在技术相关的系统中观察到磁性Skyrmion以来，它们一直是人们关注的焦点。最近，人们对可以作为磁体中的稳定/亚稳自旋织构存在的附加准粒子（诸如skyrmionium和反skyrmionite（即，双反斯凯尔米恩-斯凯尔米恩对），它们具有不同的拓扑特征。与此同时，下一个挑战和机遇是研究在下一代纳米计算的单个设备中使用多个磁性准粒子作为信息载体。在本文中，我们提出了一种自旋电子互连器件，其中多个序列的信息信号的编码和传输同时由skyrmions，skyrmioniums，和反skyrmionites。所提出的自旋电子互连器件可以通过作为中间寄存器的压控磁各向异性（VCMA）门控同步器进行流水线化。我们从理论上证明，互连吞吐量和传输能量可以有效地调整的VCMA栅极电压和适当的电流脉冲。通过仔细调整器件结构特性，我们的自旋电子互连器件具有与主流CMOS技术中的铜互连相当的能效。这项研究提供了新的见解skyrmionic设备在未来的自旋电子应用的可能性。
2023-02-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Layered Topological Antiferromagnetic Metal at Room Temperature -- YbMn$_2$Ge$_2$
本文研究了室温反铁磁体YbMn$_2$Ge$_2$，通过多轨道Hubbard模型计算揭示其稳健的金属反铁磁序源于电子关联与部分嵌套费米面，并发现其具有拓扑Dirac交叉点和偶数阶自旋极化表面态，为探索关联、拓扑与表面交替磁性提供了理想平台。
2025-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room-temperature Ferroelectric Control of 2D Layered Magnetism
本研究针对电压调控磁态的可逆稳定切换难题，在二维层状铁磁体中实现室温铁电磁性调控，具有超低功耗和显著磁化变化，为多类自旋电子器件提供新方向。
2024-09-13 cond-mat.mes-hall
Room temperature 2D ferromagnetism in few-layered 1$T$-CrTe$_{2}$
使用二维（2D）范德华（vdW）材料作为平台的自旋相关电子学被认为具有革命性的下一代自旋电子学的巨大希望。尽管在具有自旋长程有序的二维电子系统中已经发现了许多新的现象，但迄今为止还没有报道的室温磁性vdW材料阻碍了相关的应用。在这里，我们表明，内在的铁磁性对齐的自旋极化可以保持高达316 K的金属相1 $T$ -CrTe $_{2}$在几层的限制。这种室温二维长程自旋相互作用可能是有益的巡回增强。自旋输运测量表明，在几层CrTe $_{2}$中存在负的室温各向异性磁电阻（AMR），但在较低温度下AMR的符号发生变化，在300 K时为-0.6 $\%$，在10 K时为+5 $\%$.这一现象可能源于CrTe $_{2}$特殊的自旋极化能带结构。我们的研究结果提供了深入了解磁性的几层碲化铬$_{2}$，这表明未来的室温自旋电子应用的2D VDW磁铁的潜力。
2019-09-21 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Electrocaloric Effect in Layered Ferroelectric CuInP2S6 for Solid State Refrigeration
在外部电场下具有可逆温度变化能力的材料，称为电热效应（ECE），长期以来一直被认为是有前途的固态冷却解决方案。然而，EC材料的电热（EC）性能对于实际冷却应用而言通常不够高。因此，开发高性能的电致变色材料具有重要意义。在这里，我们报告的ECE与范德华层状结构的铁电材料（CuInP 2S 6或CIPS在这项工作中特别）。在居里温度下，在10 K的温度变化范围内，观察到超过60%的极化电荷变化。大绝热温度变化（|ΔT| 3.3 K的等温熵变（|ΔS|）的5.8 J kg-1 K-1，|ΔE| =142.0 kV cm-1，具有较大的EC强度（|ΔT|/|ΔE|）的29.5 mK cm kV-1。通过数值模拟，对CIPS系统的能量效率进行了理论分析，并给出了进一步的能量效率预测。
2019-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Signature of large-gap quantum spin Hall state in the layered mineral jacutingaite
量子自旋霍尔（QSH）绝缘体是一种具有绝缘体和受时间反转对称性保护的主体边缘态的材料。在这些状态下，自旋和动量的螺旋锁定抑制了电荷载流子的背散射，从低功率电子学到量子计算都有着广阔的应用前景。应用的一个主要挑战是大间隙QSH材料的识别，这将使室温下无耗散传输在其边缘状态。在这里，我们表明，层状矿物jacutingaite（Pt $_2$ HgSe $_3$）是一个候选的QSH材料，实现了长期追求的凯恩-梅勒绝缘体。使用扫描隧道显微镜，我们测量的带隙为110毫电子伏，高于室温，并确定了标志性的边缘状态。通过计算$\mathbb{Z}_2$不变量，我们确认了能隙的拓扑性质。作为一种层状矿物，它在空气中是稳定的，可以通过机械剥离减薄到几个原子层。此外，我们证明，它可以集成到异质结构与其他二维材料。这将拓扑绝缘体添加到2D量子材料库中，极大地扩展了使用分层材料堆叠来调谐2D电子系统的可能性。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From the spin eigenmodes of isolated Néel skyrmions to the magnonic bands of a skyrmionic crystal: a micromagnetic study as a function of the strength of both the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya and the exchange constants
界面间的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）可能导致铁磁薄膜中出现Néel skyrmion。这些拓扑保护结构，其直径小至几纳米，现在可以在室温下稳定，并已被提出用于实现人工磁振子晶体和新的自旋电子器件，如赛道存储器。从这个角度来看，分析它们在GHz范围内（即在当前通信设备的操作范围内）的动态特性是至关重要的。在这里，我们利用软件MuMax 3计算Néel skyrmions在1和30 GHz之间的范围内的动力学，首先考虑孤立skyrmions的本征模，然后考虑两个相互作用skyrmions的情况，最后考虑线性链，代表一维磁振子晶体，其磁振子能带结构已被计算为π-和交换常数的强度的函数，即D和A。磁振子带可以解释为来自孤立的Skyrmions的本征模，即使在特定的D和A值范围内发生杂交和反交叉现象。因此，改变后者的参数，例如通过适当选择材料和厚度，可以使人们能够微调相应的磁振子晶体的允许和禁止频率间隔。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall
Broadband pump-probe study of biexcitons in chemically exfoliated layered WS$_{2}$
层状过渡金属二硫属化物（TMD）中强的光-物质相互作用为新颖的激子基器件开辟了生动的可能性。TMD的光学性质主要由紧密束缚的激子和更复杂的准粒子双激子控制。这些2D晶体的溶剂介导的化学剥离而不是物理剥离的单层，是一种具有成本效益的大规模生产方法，适用于实际设备应用。我们在室温下利用宽带飞秒泵浦-探测光谱研究了WS $_{2}$色散中的超快激子过程。我们检测到的双激子实验和计算它们的结合能，在很好的协议与早期的理论预测。利用多体物理，我们表明，激子的行为像Weiner-Mott激子和解释激子的起源通过第一性原理计算。我们详细的时间分辨研究提供了WS $_{2}$中激子和双激子的超快辐射和非辐射寿命。事实上，我们的研究结果表明，激子准粒子控制的TMD为基础的设备在室温下工作的潜力。
2018-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin-Flip Current Switching in Layered Diluted Magnetic Semiconductors for Ultralow-Power Spintronics
本文在V掺杂WSe2层状稀磁半导体中实现室温电驱动自旋翻转开关，临界电流密度低至10^-1 A cm^-2且功耗达皮瓦级，为超低功耗自旋电子器件提供新平台。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and phonon dispersion of van der Waals layered ferromagnet Fe3GaTe2
该研究结合宽温压范围拉曼光谱与第一性原理计算，揭示 Fe3GaTe2 的声子模式来源，并首次观测到 vdW 铁磁体中的室温自旋—声子耦合。
2025-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Site-specific stable deterministic single photon emitters with low Huang-Rhys value in layered hexagonal boron nitride at room temperature
本研究针对六方氮化硼（h-BN）单光子发射器的制备难题，通过低能电子束辐照结合退火工艺，制备出室温下位点稳定、高发射速率、HR值低至0.6的单光子发射器，为量子技术发展提供了新的材料基础。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Complex magnetic exchange, anisotropy and skyrmionic textures in two-dimensional FeXZ$_{2}$ (\textit{X} = Nb, Ta and \textit{Z} = S, Se, Te) ferromagnets
本研究基于第一性原理DFT分析了二维FeXZ$_{2}$铁磁体的磁交换、各向异性及稳定性，发现其次近邻相互作用主导磁有序，并具备高达41°的易轴偏转，且Janus结构FeNbSeTe在无外磁场下可容纳Néel型斯格明子。
2025-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quenching the Non-Collinear Spin Order in High-Tc Layered Ferromagnet Fe5GeTe2
Morgan State University（摩根州立大学）
通过取代Fe5GeTe2中的40% Ni，抑制其非共线自旋有序，揭示高临界温度层状铁磁体的磁性机制。
2025-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure-enhanced ferromagnetism in layered CrSiTe3 flakes
范德华层状铁磁体的研究促进了纳米自旋电子学及其应用的发展。然而，这些材料的低温铁磁特性极大地阻碍了它们的应用。在这里，我们报告的压力增强的铁磁行为在层状CrSiTe 3薄片揭示了高压磁圆二色性（MCD）测量。在环境压力下，CrSiTe 3在32.8 K时发生顺磁-铁磁相变，磁滞回线可忽略不计，表明具有软铁磁行为。在4.6GPa压力下，软铁磁体转变为硬铁磁体，在零磁场下表现为矩形磁滞回线。有趣的是，随着压力的进一步增加，矫顽场（H_c）从4.6GPa时的0.02T急剧增加到7.8GPa时的0.17T，居里温度（Tc ^h：磁滞回线闭合的温度）也从4.6GPa时的~36 K增加到7.8GPa时的~138 K。通过密度泛函理论计算进一步研究了压力对交换相互作用的影响，发现面内最近邻交换相互作用和磁晶各向异性随着压力的增加而同时增加，从而导致实验中H_c和T_c^h的增加.磁耦合与外压之间的有效相互作用为室温层状铁磁体的研究和压敏磁功能器件的设计提供了新的契机。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Photoresponsivity and Short Photo Response Times in Few-Layered WSe$_2$ Transistors
在这里，我们报告的光导响应的场效应晶体管的基础上的三个原子层的化学气相传输生长的WSe $_2$晶体机械剥离到SiO $_2$。我们发现，三层WSe $_2$场效应晶体管，建立了最简单的可能架构，在室温下可以显示出350 cm $^2$ /Vs的高空穴迁移率（在低于50 K的~500 cm $^2$ /Vs的值处饱和）显示出强的光电流响应，这导致高达7 A/V的异常高的光响应。W在白光照射下，对于功率密度p < 10 $^2$ W/m $^2$的整个通道。在固定波长为$λ$ = 532 nm和激光光斑尺寸小于导电通道面积的情况下，我们在室温下提取了接近100 mA/W的光响应率，同时具有高达~ 40%的高外量子效率。这些值超过了最近报道的更复杂的架构，如石墨烯和过渡金属二硫属化物的异质结构的值。而且，三层WSe $_2$光电晶体管显示10微秒量级的光响应时间。我们的研究结果表明，添加几个原子层大大降低了光响应时间，可能是通过最大限度地减少与基板的相互作用，同时保持非常高的光响应度。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall
Thickness-Driven Control of Room Temperature Ferrimagnetic Skyrmions and their Topological Hall signature in GdFe Single Layers
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
通过控制GdFe单层薄膜厚度，实现室温下铁磁Skyrmion的尺寸和密度调控，并观察到拓扑Hall特征的增强。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall
Two-Dimensional hybrid perovskites sustaining strong polariton interactions at room temperature
极化激子器件利用激子和光子自由度之间的相干耦合，以低输入功率执行高度非线性操作。目前的大多数结果利用激子在外延生长的量子阱，并需要低温操作，而可行的替代方案尚未在室温下找到。在这里，我们表明，大的二维层状钙钛矿单晶片能够在室温下维持强极化激元非线性，而不需要嵌入在光学腔中。特别是，激子-激子相互作用能被测量为显着类似于已知的无机量子阱在低温下，和一个以上的数量级大于替代的室温极化激元设备迄今报道。由于它们易于制造，大的偶极振子强度和强的非线性，这些材料在室温下实现实际的极化激元器件方面具有很大的希望。
2018-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Room-Temperature Quantum-Confined Stark Effect in Atomically Thin Semiconductor
电场控制下过渡金属二硫属化物单分子膜中的二维激子动力学是当前凝聚态物理的研究热点。我们已经实验研究了光谱和时间特性的A-激子在二硒化钼（MoSe 2）单层下的垂直，直流电场在室温下的控制变化。通过使用稳态和时间分辨的光致发光光谱，我们已经观察到直流场诱导的光谱位移和线宽加宽，这是一致的激子的非辐射寿命缩短，由于场诱导的解离。我们讨论的影响，在纳米尺度计量和探索，光电子技术的基础上分层，二维半导体的未来发展的结果。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall
Macroscopic, layered onion shell like magnetic domain structure generated in YIG film using ultrashort, megagauss magnetic pulses
研究大尺度有序结构的形成和演化是科学中一个永恒的主题。大尺寸磁畴的产生、演化和控制是一项有趣且具有挑战性的任务，因为在任何磁系统中存在复杂的竞争相互作用。在这里，我们展示了大规模的非共面有序的自旋，驱动皮秒，兆高斯磁脉冲来自高强度，飞秒激光。我们对一种特殊设计的钇铁石榴石（YIG）/电介质/金属膜夹层靶的研究表明，该靶产生了复杂的、大的、同心的、椭圆形的磁畴，类似于洋葱的层状壳结构。最大的壳具有超过数百微米的长轴，与在磁性材料中发现的常规亚微米尺度多边形、条纹状或气泡状磁畴或在用基于加速器的相对论性电子束照射的磁性膜中产生的大哑铃状磁畴形成鲜明对比。通过微磁学模拟，我们发现，巨大的磁场脉冲产生超快太赫兹（THz）自旋波。这些快速传播的自旋波的快照被存储为YIG膜中的分层洋葱壳形域。通常，在兆子器件中通过自旋波的信息传输发生在千兆赫（GHz）范围内，其中器件在室温下容易受到热干扰。我们的强激光脉冲- YIG夹层靶组合为室温桌面THz自旋波器件铺平了道路，该器件的工作温度刚好高于或在热噪声基底范围内。这种无耗散的设备提供了在几百微米的距离上对自旋信息的超快控制。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall
Room-temperature optically detected magnetic resonance of single defects in hexagonal boron nitride
材料中的光学可寻址自旋是量子技术的重要平台，如中继器和传感器。在二维（2D）分层材料中识别这样的系统提供了优于它们的大块对应物的优势，因为它们的降维使得能够更可行地在芯片上集成到设备中。在这里，我们报告光学检测磁共振（ODMR）从以前确定的碳相关的缺陷在二维六方氮化硼（hBN）。我们发现，单缺陷ODMR对比度可以高达6%，并显示磁场依赖性与每个缺陷的正负号。这种双极性可以揭示到低对比度最近报道的系综ODMR测量这些缺陷。此外，ODMR线形包括一个双重共振，表明低零场分裂或超精细耦合。我们的研究结果提供了一个有前途的路线实现室温自旋光子量子界面在六方氮化硼。
2021-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
An Integrated Tantalum Sulfide - Boron Nitride - Graphene Oscillator: A Charge-Density-Wave Device Operating at Room Temperature
电荷密度波（charge-density-wave，CDW）相是一种宏观的量子态，它由准一维或二维层状金属晶体中的电子电荷密度的周期性调制和原子晶格的周期性畸变组成。几种层状过渡金属二硫属化物，如1 T-TaSe 2，1 T-TaS 2和1 T-TiSe 2，表现出异常高的转变温度，以不同的CDW还原相。这些转变可以受到环境条件、膜厚度和施加的电偏压的影响。然而，这些有趣的系统在室温下的器件应用或与其他2D材料的集成尚未被探索。在这里，我们表明，在2D CDW 1 T-TaS 2中，电导率和滞后在近公度和不公度电荷密度波相位之间的过渡点处的突变可以用于构建在室温下工作的振荡器。六方氮化硼覆盖在1 T-TaS 2薄膜上以提供抗氧化保护，并且集成的石墨烯晶体管提供电压可调谐、匹配的低电阻负载，使得能够对振荡器频率进行精确的电压控制。这三种不同的二维材料的集成，以利用每一种材料的独特性质的方式，产生了一个简单的，小型化的压控振荡器设备。理论上的考虑表明，振荡频率的上限是在太赫兹制度。
2016-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Extraordinary room-temperature photoluminescence in WS2 monolayers
金属二硫属化物的单个单层是原子级薄的二维晶体，具有不同于其块状层状对应物的吸引人的物理性质。在这里，我们描述了直接合成的WS 2单分子膜与三角形的形态和强室温光致发光（PL）。体WS 2由于其间接带隙性质而不呈现PL。这些单分子膜的边缘显示出强度非常高的PL信号，比血小板中心强约25倍。血小板边缘的结构和组成似乎是PL增强效应的关键。电子衍射显示，血小板目前锯齿形的边缘，而第一性原理计算表明，富含硫的锯齿形WS 2边缘具有金属边缘状态，这可能会调整这里报道的光学响应。这些新颖的2D纳米级光源可以找到不同的应用，包括柔性/透明/低能量光电子器件的制造。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall
Thermal dynamics and electronic temperature waves in layered correlated materials
我们探索分层强相关材料作为一个平台，以识别和控制非常规的传热现象。我们证明，这些系统可以定制，以维持广泛的热传输制度，从弹道，流体动力学所有的方式扩散。在流体动力学制度，波浪状的温度振荡预测到室温。所有上述现象都有一个纯粹的电子起源，源于电子系统中存在两个组件，每个组件在不同的温度下热化。可以利用相互作用强度作为旋钮来控制不同的热传输机制。目前的研究结果铺平了道路过渡金属氧化物异质结构作为构建模块的纳米器件，利用在皮秒时间尺度上的热传递的波动性质。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Topological spin-torque diode effect in skyrmion-based magnetic tunnel junctions
本研究提出并验证了基于斯格明子的磁性隧道结中的拓扑自旋扭矩二极管，实现了室温下对斯格明子动力学的电激发与检测，为节能微波器件提供了新方案。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall
Tunable and high purity room-temperature single photon emission from atomic defects in hexagonal boron nitride
二维范德瓦尔斯材料已经成为固态量子信息处理设备的有前途的平台，具有不寻常的异质组装潜力。最近，报道了来自层状六方氮化硼（hBN）中的原子缺陷的明亮且光稳定的单光子发射体，但是控制不均匀的光谱分布和减少多光子发射提出了公开的挑战。在这里，我们证明了应变控制允许hBN单光子发射器的光谱可调谐性超过6 meV，并且材料处理急剧提高了单光子纯度。我们报告了饱和时超过10^7计数/秒的高单光子计数率，据我们所知，这是室温单光子发射器的最高单光子探测率。此外，这些发射器对于材料转移到其他衬底是稳定的。室温下的高纯度和光稳定单光子发射，以及光谱可调谐性和可转移性，为光子量子技术中高质量量子发射器的可扩展集成打开了大门。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Exploring Layer Thinning of Exfoliated \b{eta}-Tellurene and Room Temperature Photoluminescence with Large Exciton Binding Energy Revealed in TeO2
本研究提出氧气环境热退火实现碲烯纳米片可控减薄的技术，制备出具有宽光致发光谱和大激子结合能的二维β-TeO₂，为碲基纳米材料厚度调控及光电器件应用提供支撑。
2023-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of heavy metal materials on magnetic properties of Pt/Co/heavy metal tri-layered structures
具有界面垂直磁各向异性（PMA）的Pt/Co/重金属（HM）三层结构目前正处于对几种新兴自旋电子效应（如自旋轨道力矩、畴壁运动和室温Skyrmions）的深入研究中。HM材料被用作覆盖层，以产生结构不对称性并增强界面效应。例如，Pt/Co/Ta结构吸引了很多关注，因为它可能表现出大的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。然而，不同的盖帽材料的磁性能的依赖性还没有被系统地研究。在本文中，我们通过时间分辨的磁光克尔效应测量以及磁强计测量，实验显示的界面PMA和阻尼常数的Pt/Co/HM三层结构，其中盖HM材料是W，Ta，和Pd。我们发现Co/HM界面对磁性起着重要的作用。特别地，具有W覆盖层的磁性多层膜具有最低的有效阻尼值，这可能归因于Co和HM材料之间不同的自旋轨道耦合和界面杂化。我们的研究结果使我们对Pt/Co/HM三层结构有了更深入的了解。这样的结构可能会带来一个更好的数据存储和处理设备时代。
2017-03-01 cond-mat.mes-hall
Magnetostatics of Room Temperature Compensated Co/Gd/Co/Gd-based Synthetic Ferrimagnets
灵活的接口工程，并获得全光开关的磁化，使合成亚铁磁体先进的光自旋电子器件的一个有趣的候选人。此外，由于它们的层状结构和无序界面，它们也有望成为新兴的梯度磁性材料领域。在这种材料系统中，最快和最有效的自旋轨道扭矩驱动的磁序操纵通常发生在补偿处。在这里，我们提出了一个系统的实验和建模研究的条件下的磁化补偿和垂直磁各向异性的合成亚铁磁Co/Gd/Co/Gd系统。建立了一个基于该系统Co/Gd界面部分混合的模型，很好地解释了实验结果，并为了解其磁特性提供了新的工具。更具体地说，这项工作提供了新的见解在衰减的Co邻近感生的磁化强度的Gd，和帽层中的Gd磁化的作用。
2022-09-23 cond-mat.mes-hall
Impact of substrates and quantum effects on exciton line shapes of 2D semiconductors at room temperature
研究了衬底反射干涉和量子效应对单层TMDs激子线型的影响，提出利用折射率匹配油消除衬底贡献，通过室温反射测量提取激子衰减率，为纳米光子系统的激子线型工程提供指导。
2022-10-05 cond-mat.mes-hall
Room temperature cavity polaritons with 3D hybrid perovskite - Towards low-cost polaritonic devices
混合卤化物钙钛矿现在被认为是用于当代光致发光和纳米光子学研究的低成本材料。特别是，由于这些材料可以进行溶液处理，它们代表了获得低成本器件的巨大希望。虽然在过去已经证明了2D层状混合钙钛矿用于在室温下操作的极化激元器件的潜力，但是对于该特定应用，3D钙钛矿的潜力已经被探索得少得多。在这里，我们报告了强激子光子耦合与三维溴混合钙钛矿。在室温下，在含有大面积旋涂$CH_3NH_3PbBr_3$薄膜的3 $λ$/2平面微腔中，通过反射率和光致发光实验研究了腔极化激元。一个微腔品质因数为92，并测量了70 meV的大拉比分裂。这一结果为在室温下操作的低成本极化激元器件铺平了道路，由于3D混合钙钛矿具有良好的传输特性，因此可能是电可注射的。
2018-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Crystal Hall effect in Collinear Antiferromagnets
通常沿外加电场运动的电子在某些磁铁中获得无耗散的横向速度。这种自发的霍尔效应在一个多世纪前就被发现了，人们一直用铁磁、非共线反铁磁或skyrmionic形式的内部自旋结构的时间反演对称性破缺来理解。在这里，我们确定了以前被忽视的强大的霍尔效应机制所产生的共线反铁磁性结合在非中心对称的位置的双金属原子。我们预测一个大幅度的这种晶体霍尔效应在室温共线反铁磁体RuO $_2$和目录，根据我们的对称性规则，广泛的家庭的材料候选人。我们表明，晶体的霍尔效应是伴随着可能性控制其符号的晶体手性。我们说明，占完整的磁化强度密度分布，而不是简化的自旋结构揭示了新的光对称性破缺现象在复杂的磁铁，并打开了一个替代途径，量子材料工程的低耗散纳米电子学。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Room temperature nanocavity laser with interlayer excitons in 2D heterostructures
原子级薄的层状二维（2D）材料为基础研究和器件应用提供了丰富的库。其中一个特别的优点是，可以通过堆叠不同的2D材料来实现带隙工程和受控的材料响应。最近几种类型的激子激光器已被报道基于过渡金属二硫属化物（TMDC）单分子膜，然而，发射仍然是本征的能带隙的单分子膜和激光器利用的灵活性的范德华异质结尚未被证明。本文首次报道了MoS_2/WSe_2异质结室温层间激子激光器。激光作用的开始是由“L-L”曲线中的明显扭结和光谱线宽的明显塌陷相结合来确定的。与MoS 2和WSe 2的层内激子的可见光发射不同，我们的层间激子激光器在红外范围内工作，这与硅光子学中成熟的技术完全兼容。由于层间激子的长寿命，腔品质因数的要求放宽了几个数量级。室温层间激子激光器的演示为在硅光子学平台上开发具有定制光学特性的相干光源开辟了新的前景。
2019-11-28 cond-mat.mes-hall
Hall and field-effect mobilities in few layered $p$-WSe$_2$ field-effect transistors
在这里，我们提出了一个温度（$T$）依赖于场效应晶体管的场效应和霍尔迁移率之间的比较基于几层WSe $_2$剥离到SiO $_2$。在没有电介质工程和超过$T$依赖的阈值栅极电压的情况下，我们观察到在$T$ =300 K下接近350 cm $^2$ /Vs的最大空穴迁移率。当$T$降低到低于$\sim$ 150 K时，空穴霍尔迁移率达到650 cm $^2$ /Vs的最大值，这表明基于WSe $_2$的场效应晶体管（FET）在过渡金属二硫属化物中显示出最大的霍尔迁移率。从霍尔效应中提取的栅极电容揭示了沟道中寄生电荷的存在，而两端的薄层电阻率显示二维可变范围跳跃行为，表明WSe $_2$和SiO $_2$之间的界面处的无序引起的载流子局域化。我们认为，制造方案的改进，例如使用不含悬挂键的衬底，可能会生产出基于WSe的$_2$的FET，其显示出更高的室温迁移率，即接近那些$p$ -掺杂的Si，这将使其成为高性能光电子学的合适候选者。
2015-02-02 cond-mat.mes-hall
Symmetry-Breaking Interlayer Dzyaloshinskii-Moriya Interactions in Synthetic Antiferromagnets
多层薄膜中的磁界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction）可以导致奇异的手征自旋态，这对未来的自旋电子学技术至关重要。在缺乏反转对称性的系统中，界面重金属通常表现为层内相互作用，通过顺磁性重金属介导。在这里，我们将展示如何通过设计具有倾斜磁化状态的合成反铁磁体，也可以在室温下观察到界面层间非线性。层间介电层通过非共线自旋态的出现打破了磁反转过程的对称性，从而导致手性交换偏置磁滞回线。这项工作开辟了尚未探索的途径，在多层薄膜系统中的新的手性自旋纹理的发展。
2018-10-29 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Reversible Rashba-Edelstein Effect in a Few-Layer Graphene/2H-TaS2 Heterostructure at Room Temperature
我们报道了室温下在几层石墨烯/2 H-TaS 2异质结构中观察到的电流诱导自旋极化，即Rashba-Edelstein效应（REE），及其Onsager互易现象，即自旋电流效应（SGE）.自旋敏感的电测量揭示了完整的自旋极化反转所施加的栅极电压。所观察到的栅极可调电荷-自旋转换由2 H-TaS 2和石墨烯之间的理想功函数失配来解释，这允许强界面诱导的Bychkov-Rashba相互作用，自旋隙达到70 meV，同时保持光谱的狄拉克性质在电子和空穴扇区之间完好无损。非平衡自旋极化矢量的可逆发电和控制，以前没有观察到在一个超导材料，是优雅的表现出新兴的2D狄拉克费米子具有强大的自旋螺旋结构。我们的实验结果，支持第一性原理相对论电子结构和输运计算，展示了一条路线，设计低功耗的自旋逻辑电路的分层材料。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall
Room Temperature Formation of Carbon Onions via Ultrasonic Agitation of MoS2 in Isopropanol
超声波搅拌是一种将层状材料（如MoS2）分解为单层或几层纳米颗粒的成熟方法。在该实验中，将MoS2粉末在异丙醇中超声处理延长的时间段，以试图产生尽可能小尺寸的颗粒。正如预期的那样，该过程产生了大量的纳米级MoS2，其形式为横向尺寸小至几十纳米的有限层片。尽管没有发现证据表明越大越长的超声处理时间导致单层MoS2产率的显著增加，但是增加的超声处理确实导致除了MoS2片之外的几种类型的碳同素异形体的形成。这些碳结构似乎起源于异丙醇的分解，由有限层石墨片以及大量多壁富勒烯（也称为碳洋葱）组成。发现有限层石墨和MoS2纳米片都被碳洋葱大量修饰。我们的研究结果表明，MoS_2的液相剥离不仅有利于形成有限层MoS_2，而且在室温下也能形成碳洋葱。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall
Room-temperature giant Stark effect of single photon emitter in van der Waals material
单光子发射器（SPE）是量子科学和技术所需的关键构建模块。对于实际应用，需要大规模的室温固态平台。层状六方氮化硼（hBN）中的色心最近被发现在室温下是超亮和稳定的SPE。然而，为了扩大固态量子信息处理，波分复用量子密钥分发需要大范围的单光子能量，其中不需要不可分辨性，并且用于来自多个发射器的不可区分的单光子产生。斯塔克效应可以通过电场来调节单光子能量，但目前为止，这一效应仅在低温下才能实现。在这里，我们报告的第一个室温斯塔克效应的SPE利用hBN色心。令人惊讶的是，我们观察到一个巨大的单光子斯塔克位移超过30毫电子伏，约一个数量级以上，比以前报道的色心发射器。此外，第一次，在固态SPE的电永久偶极矩的取向是通过角分辨斯塔克效应，揭示了内在的破缺对称性在这样的色心。在此发现的显著斯塔克位移及其原子结构理解的重大进展为室温下可扩展的固态片上量子通信和计算铺平了道路。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Field-Effect Transistors Based on Few-Layered alpha-MoTe_2
本文报道了在SiO_2上用机械剥离法生长的几层化学气相传输法生长的α- MoTe_2晶体的场效应晶体管的特性。我们进行了场效应和霍尔迁移率测量，以及拉曼散射和透射电子显微镜。与MoS_2和MoSe_2相比，我们的MoTe_2场效应晶体管（FET）被观察到是空穴掺杂的，显示超过106的开/关比和典型的亚阈值摆幅为每十倍约140 mV。场效应迁移率和霍尔迁移率的最大值接近或超过10 cm ^2/Vs，这与以前报道的室温下单层或双层MoS_2和/或MoSe_2在SiO_2上剥离的数据相当。拉曼散射揭示了尖锐的模式与以前的报告，其频率被发现显示很少或没有依赖于层数。由于两种MoS_2都是电子掺杂的，MoTe_2在MoS_2上的堆叠可以产生双极场效应晶体管和间隙调制。尽管MoTe_2的总体电子性能与MoS_2和MoSe_2相当，但较重的元素Te应该会导致更强的自旋轨道耦合，并可能伴随着更长的激子谷和自旋指数的退相干时间。
2014-06-01 cond-mat.mes-hall
Erbium Probes of Magnetic Order in a Layered van der Waals Material
CUNY-City College of New York（纽约市立学院）；CUNY-Graduate Center（纽约市立大学研究生中心）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Stony Brook University（石溪大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本研究利用CrSBr中嵌入晶格的Er³+缺陷作为原子尺度探针，通过光谱和温度依赖的共聚焦成像揭示了材料内部的磁序特征，并发现磁性特征在更宽温度范围内持续，暗示了纳米尺度的磁序存在。
2026-01-24 cond-mat.mes-hall
Large interfacial spin-orbit torques in layered antiferromagnetic insulator NiPS$_3$/ferromagnet bilayers
寻找操纵磁性比特的有效方法是自旋电子学研究的核心目标之一。电产生的自旋轨道转矩（SOTs）是很好的候选者，近年来，对能够产生高效SOTs的材料的研究已经获得了很大的吸引力。虽然反铁磁体/铁磁体双层结构已被广泛用于无源应用，例如通过使用交换偏置场，但它们的有源特性尚未被广泛采用。在这里，我们显示了大的界面SOT的存在下，在双层的铁磁体和二维层状反铁磁绝缘体NiPS $_3$。我们观察到一个大的面内阻尼样界面扭矩，显示了扭矩传导率的$σ_\mathrm{DL} \approx 1 \times 10^{5} \mathrm{(\frac{\hbar}{2e}) /(Ωm)}$，即使在室温下，在文献中报道的最好的设备相比，标准的重金属为基础的和拓扑绝缘体为基础的设备。此外，我们的设备还显示出从NiPS $_3$ /铁磁体界面产生的面外场状扭矩，进一步表明在我们的结构中存在界面自旋轨道耦合。温度依赖性的测量揭示了随着温度的降低，SOT的增加，低于NiPS $_3$（$T_N \approx 170 \mathrm{K}$）的Néel温度，指出磁有序对我们测量的SOT的可能影响。我们的研究结果显示了反铁磁绝缘体和二维材料在未来自旋电子学应用中的潜力。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall
Fullerene antiferromagnetic reconstructed spinterface subsurface layer dominates multi-orbitals spin-splitting and large magnetic moment in C60
具有层状反铁磁有序结构的有机分子与金属表面之间的界面是反铁磁自旋电子学研究的热点。C60层状AFM spinterfaces已被研究为C60键合到最外面的铁磁层。使用密度泛函理论计算，在这里，我们证明了C60吸附可以重建层状AFM Cr（001）表面，使C60键的顶部两个Cr层与相反的自旋方向。表面重构极大地改变了C_（60）的自旋电子学性质：（1）自旋分裂p-d杂化涉及C_（60）和金属双层的多轨道;（2）次表面层控制了C_（60）的自旋性质;（3）重构在C_（60）中诱导了0.58 B的大磁矩，这是由于磁直接交换相互作用导致的顶部两层的协同效应。理解这些复杂的spinterfaces现象是其器件应用的关键一步。在实验中，在室温以上退火可以实现表面重构。
2016-10-26 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Tailoring dispersion of room temperature exciton-polaritons with perovskite-based subwavelength metasurfaces
激子-极化激元是由绝缘体或半导体中的激子和光子之间的强耦合机制产生的基元激发，代表了研究光的量子流体和实现有前景的全光学器件的有希望的平台。在用于室温极化激子器件的不同材料中，二维（2D）层状钙钛矿最近因其在室温下突出的激子特性而成为有希望的候选材料之一。在这里，我们报告的激子极化激元在室温下的共振超颖表面从亚波长的2D晶格的钙钛矿柱的实验演示。这些超颖表面通过旋涂获得，然后在预图案化的玻璃骨架中结晶钙钛矿溶液。强耦合制度揭示的角度分辨反射率和光致发光测量，显示anticrossing光子模式和激子共振与拉比分裂在200毫电子伏的范围内。此外，我们表明，极化激子色散可以通过定制的光子布洛赫模式耦合到钙钛矿激子。线性，抛物线，和多谷极化激元色散实验证明。我们所有的结果都完美地再现了基于严格的耦合波分析和辐射-物质相互作用的量子理论的基础上的基本模型的数值模拟。我们的研究结果提出了一种新的方法来研究激子极化激元，并铺平了道路，在室温下运行的大规模和低成本的集成极化激元器件。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
All-optical stochastic switching of magnetization textures in Fe$_3$Sn$_2$
本研究利用飞秒光脉冲在室温无外加磁场下实现了kagome磁体Fe$_3$Sn$_2$中偶极skyrmions手性Néel盖的随机切换及I型与II型构型的相互转换，为拓扑磁结构的全光控制提供了新途径。
2025-03-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast near-field imaging of exciton-polariton dynamics in WSe_2 waveguides at room temperature
范德华（vdW）材料，弱结合的层状化合物，已经收到了巨大的兴趣，因为它们提供了一个可塑的操场，在热，电子和光学器件的广泛的物理性能。特别是，由于它们固有的深亚波长光限制，它们支持各种光-物质相互作用现象，如等离子体激元，激子和声子作为极化激元模式传送。具体地，半导体vdW材料如WSe_2对于光子和量子集成技术特别有吸引力，因为它们在室温下维持VIS-NIR激子-极化激元模式。在寻求解开这些有趣的现象的基础物理，先进的subdiffraction成像技术，如SNOM提供了宝贵的见解EP耦合机制的性质，以波导模式持续在VDW材料。虽然大多数这些工作集中在稳态的EP，EP形成的时空动力学，发生在亚皮秒政权，仍然在很大程度上未被探索。因此，直接成像在飞秒-纳米尺度的EP演变是至关重要的理解这些耦合的光-物质状态。在这里，我们报告的第一次超快和深亚波长成像EP的形成和传播WSe 2波导。我们的方法，基于一种新的超快泵浦探测近场成像，允许直接可视化的EP在室温下的时间演变。更具体地说，与我们的含时模型一致，我们直接观察到一个明显慢的EP波包群速度v_g~ 0.017 c，这是由于激子跃迁附近的光耦合引起的带隙重整化。这些发现表明，vdW材料可用于慢光，应用于光存储、增强光学非线性、传感等。
2017-11-19 cond-mat.mes-hall
