Temperature-Dependent Spin-Orbit Torque Generation in Perpendicularly Magnetized Topological Insulator-Magnetic Multilayer Heterostructures
University of Leeds（利兹大学）
该研究探究垂直磁化拓扑绝缘体-磁性多层异质结的温度依赖自旋轨道转矩，发现含Bi₂Se₃的异质结转矩显著增强，TI衍生的自旋动量锁定电流主导大阻尼类转矩，且受界面结构和缓冲层厚度影响。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall
Magnitude of Magnetic Field Dependence of a Possible Selective Spin Filter in ZnSe/Zn_{1-x}Mn_{x}Se Multilayer Heterostructure
研究了带隙匹配的ZnSe/ Zn_{1-x} Mn_{x} Se/ZnSe/ Zn_{1-x} Mn_{x} Se/ZnSe多层结构中的自旋极化输运.共振输运示出发生在不同的能量为不同的自旋由于分裂的自旋子带中的顺磁层。结果表明，在一定的磁场范围内，电流密度的极化方向发生逆转，极化峰向强磁场方向移动，增大了中心ZnSe层的宽度，而向相反方向移动，增大了顺磁层的宽度。这种反转在小尺寸系统中是有限的。在高磁场下，存在对电流密度的自旋向上分量的强抑制。预期这种极化反转可以作为选择性自旋过滤器装置的可能机制。
2008-01-18 cond-mat.mes-hall
Ultrafast THz probing of nonlocal orbital current in transverse multilayer metallic heterostructures
该研究利用飞秒光激发产生的太赫兹发射，探测金属多层异质结构中的非局域轨道电流及轨道—电荷电流转换，并通过温度依赖测量区分轨道与自旋贡献。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantized zero bias conductance plateau in semiconductor-superconductor heterostructures without non-Abelian Majorana zero modes
我们发现，部分分离的Andreev束缚态（ps-ABS），由重叠的马约拉纳束缚态（MBS）出现在量子点超导体异质结对，产生强大的零偏压电导平台线端电荷隧穿实验。这些平台在实验控制参数的大范围内保持在$2e^2/h$量化。在最近的实验报告中观察到的强大的$2e^2/h$量化的电导平台在本地电荷隧穿实验，我们进行了大量的数值计算，明确表明，这种量化的电导平台，这是通过改变控制参数，如隧道势垒高度，超级栅极电位，和所施加的磁场，可以出现作为结果的存在的PS-ABS。由于ps-ABS可以形成，而一般在拓扑平凡的制度，即使在没有障碍，我们的研究结果表明，一个强大的量化电导高原的观察并不代表足够的证据来证明存在非阿贝尔拓扑保护马约拉纳零模式本地化在电线的两端。
2018-04-09 cond-mat.mes-hall
Intrinsic quantized anomalous Hall effect in a moiré heterostructure
我们在扭曲双层石墨烯中观察到了量子反常霍尔效应，其霍尔电阻在零磁场下量子化到冯·克利青常数$h/e^2$的0.1%以内，这种效应是由内禀强关联驱动的，它将电子系统束缚在一个具有陈数$C=1$的单自旋和谷分辨的莫尔微带中.与非本征磁掺杂系统相比，测得的传输能隙$Δ/k_B\approx 27$ ~K大于磁有序$T_C\approx 9$ ~K的居里温度，霍尔量子化持续到几个开尔文的温度。值得注意的是，我们发现，小至1~nA的电流可以用来可控地切换相反极化状态之间的磁序，形成一个电可调的磁存储器。
2019-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing the Electron States and Metal-Insulator Transition Mechanisms in Atomically Thin MoS2 Based on Vertical Heterostructures
金属-绝缘体转变（MIT）是原子级薄二硫化钼（MoS 2）的显著电输运性质之一。虽然电子-电子相互作用理论已被用于模拟MoS 2中的MIT现象，但其潜在机制和详细的MIT过程仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们证明了垂直的金属-绝缘体-半导体（MIS）异质结构建立从原子级薄的二硫化钼（单层和多层）是理想的电容器结构，用于探测在二硫化钼的电子状态。垂直配置的MIS异质结构提供了额外的优势，消除了大阻抗的影响，在带尾，并允许在宽的激发频率（100 Hz-1 MHz）和温度范围（2 K- 300 K）内的充分激发的电子状态附近的MoS 2的表面的观察。通过结合电容和传输测量，我们已经观察到了一个双折射型MIT，驱动的电子态的密度不均匀性，在从单层和多层MoS 2的垂直异质结。此外，通过垂直异质结构，可以容易地获得并精确地确定薄MoS 2层的价带及其固有特性，例如厚度依赖性屏蔽能力和带隙宽度。
2014-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Two Types of 3D Quantum Hall Effects in Multilayer WTe$_2$
本文报道了多层WTe2中由磁场调控的两类三维量子霍尔效应：低场下体态层堆叠的QHE与高场下Weyl轨道表面输运的QHE，为拓扑半金属量子化输运研究提供平台。
2022-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-assisted carrier cooling in h-BN/graphene van der Waals heterostructures
作为超薄导体-绝缘体结应用于光电子器件中，需要详细研究h-BN和石墨烯究竟如何杂化。在这里，我们提出了一个全面的从头算研究的热载流子动力学的电子-声子散射在h-BN/石墨烯界面，使用石墨（散装），单层和双层石墨烯作为基准材料。与单层石墨烯相反，所有多层结构都具有促进载流子热化的低能光学声子模式。我们发现，h-BN/石墨烯界面代表了一个例外，低能光学声子和电子之间的耦合相对较弱。因此，从石墨烯已知的热化瓶颈效应在与h-BN的杂交中幸存下来，但在考虑的所有其他双层和多层情况下大大减少。此外，我们还表明，与石墨相比，双层石墨烯中的量子限制对热化时间没有显着影响，因此双层石墨烯可以作为体相对应物的极小模型。
2022-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-quantized anomalous Hall conductance in topological insulator/ferromagnet van der Waals heterostructures
Linnaeus University（林奈大学）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（北欧原子理论中心，皇家理工学院和斯德哥尔摩大学）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；University of Texas at El Paso（德克萨斯大学埃尔帕索分校）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究通过第一性原理和紧束缚模型探讨了铁磁层与拓扑绝缘体异质结中磁化诱导的能隙、侧壁态性质及Hall导电性，揭示了实现精确半量子化面临的挑战及其对量子反常Hall效应和拓扑磁电效应的影响。
2026-04-12 cond-mat.mes-hall
Microwave-driven ferromagnet--topological-insulator heterostructures: The prospect for giant spin battery effect and quantized charge pump devices
我们研究的异质结构中，一个二维的拓扑绝缘体（TI）连接到两个正常的金属（NM）电极，而一个岛的铁磁绝缘体（FI）旋进磁化覆盖其横向边缘的一部分，通过磁邻近效应诱导下的时间相关的交换场。当FI岛覆盖两个横向边缘时，这种装置在没有任何偏置电压的情况下泵送纯自旋电流，从而充当即使在非常小的微波功率输入下也具有巨大输出电流的有效自旋电池，从而驱动进动。当只有一个横向边缘被FI岛覆盖时，电荷和自旋电流都被泵送到NM电极中。我们描绘了相应的电导（电流-微波频率比）的条件下进行量化的进动锥角，这是强大的相对于弱无序，并可以进一步扩展设备的几何形状的变化在一个很宽的区间。
2010-05-20 cond-mat.mes-hall
Phonon and Raman scattering of two-dimensional transition metal dichalcogenides from monolayer, multilayer to bulk material
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）纳米片具有显著的电学和光学性质。具有代表性的MoS $_2$、WS $_2$、WSe $_2$和MoSe $_2$ TMD的2D特征、相当大的带隙以及在合成、表征和器件制造方面的最新进展使得TMD在纳米电子学和光电子学中非常有吸引力。与石墨和石墨烯类似，2D TMD中每层内的原子通过共价键连接在一起，而范德华相互作用将层保持在一起。这使得2D TMD的物理和化学性质依赖于层。在这篇综述中，我们讨论了单层，多层和体TMD的基本晶格振动，包括高频光学声子，层间剪切和层呼吸声子，拉曼选择规则，声子的层数演化，多重声子副本，以及在布里渊区边缘的声子。拉曼光谱的广泛的能力，在调查的TMD的属性进行了讨论，如层间耦合，自旋轨道分裂，和外部扰动。层间振动模式用于快速和无衬底表征多层TMD的层数和探测TMD异质结构中的界面耦合。拉曼光谱在研究TMD纳米片方面的成功为其他二维晶体和相关范德华异质结构的实验铺平了道路。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional satellite resistance peaks in moiré superlattice of h-BN/ AB-stacked tetralayer-graphene heterostructure
大多数关于由h-BN和石墨烯堆叠形成的莫尔超晶格的研究都集中在单层石墨烯上;对多层石墨烯的了解较少。在这里，我们表明，多层石墨烯的莫尔超晶格显示出由超晶格结构影响的各向异性费米表面产生的新特征。h-BN/AB堆叠的四层石墨烯异质结构的莫尔超晶格表现出电阻率峰，其显示出对垂直电场的复杂依赖性。这些峰不是由于二次狄拉克锥的形成，而是由于各向异性费米面的折叠而导致的能隙的打开。此外，超晶格峰是由轻质量和重质量的双层带通过超晶格势混合而产生的。间隙不是在超晶格布里渊区的边界上打开，而是在其内部打开，这反映了多层石墨烯费米表面的各向异性。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dzyaloshinskii-Moriya interaction and spin-orbit torque at the Ir/Co interface
研究了含Ir和Co界面异质结构的自旋矩效率和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，利用电流诱导的反常Hall环位移，测定了[Pt/Co/X]多层膜（X=Ir，Cu）以及Ir/Co和Pt/Ir/Co参比膜的自旋矩效率和Dzyaloshinski-Moriya相互作用.我们发现Ir的有效自旋霍尔角和自旋扩散长度分别为~0.01和小于~1 nm。短的自旋扩散长度和高导电性使Ir成为有效的自旋吸收层。这样的自旋下沉层可以用于控制异质结构中的自旋电流的流动并且在磁性层上引起足够的自旋轨道扭矩。Ir和Co界面的能量密度在1.4 ~ 2.2mJ/m2之间，与Pt和Co界面的能量密度相近。Ir/Co和Pt/Co界面具有相同的双折射符号，导致[Pt/Co/Ir]多层膜的双折射比[Pt/Co/Cu]多层膜的双折射降低。这些结果显示了Ir层在定义薄膜异质结构中的自旋-轨道矩和手性磁性方面所起的独特作用。
2019-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of Domain Walls in Quantum Anomalous Hall Insulator/Superconductor Heterostructures
在最近的实验中，在量子反常霍尔（QAH）绝缘体/超导体异质结构输运测量中观察到高度为$\frac{e^2}{2h}$的半量子化纵向电导平台（HQCP）。据预测，这些HQCP是手征马约拉纳边缘态的签名。HQCP应该出现在霍尔电导$σ_{xy}$被量化的区域。然而，实验上，当霍尔电导$σ_{xy}$仅为体中出现耗散通道时量子化值的80%时，出现一对HQCP。体中的耗散通道预计会引起Andreev反射并破坏HQCP。在这项工作中，我们解释了如何域墙可以导致$σ_{xy}$偏离其量化值，并在同一时间保持量化的HQCP。我们的工作支持这样的说法，即实验观察到的HQCP确实是由QAH绝缘体/超导体异质结构中的手性Majorana模式引起的。
2016-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing La(0.7)Sr(0.3)MnO3 multilayers via spin wave resonances
在SrTiO 3衬底上生长了La（0.7）Sr（0.3）MnO 3/BiFeO 3和La（0.7）Sr（0.3）MnO 3/PbZr 20 Ti 80 O3外延异质结构。利用自旋波共振研究了铁磁La（0.7）Sr（0.3）MnO 3的界面性质。我们发现BiFeO 3或PbZr 20 Ti 80 O3的加入导致La（0.7）Sr（0.3）MnO 3的面外表面钉扎。我们能够将新的限制在这些衬底上生长的La（0.7）Sr（0.3）MnO 3的交换常数D，并确认由SrTiO 3衬底引起的单轴和双轴各向异性的存在。
2010-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dislocations in twistronic heterostructures
本文为具有平行和反平行晶胞排列的扭转双层异质结构中的位错网络发展了介观理论，求得了不全位错和全位错的位移场、能量及宽度的解析或半解析解，并确定了moire图案强/弱弛豫的参数空间区域。
2024-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Swapping Exchange and Spin-Orbit Coupling in 2D van der Waals Heterostructures
基于二维多层范德华异质结构，提出了交换和自旋轨道耦合两种最重要的自旋相互作用的概念。具体而言，我们表明，通过执行现实的从头算模拟，由双层石墨烯夹在一个2D铁磁体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$（CGT）和单层WS $_2$，是一个单一的设备，不仅能够产生，而且还交换两个相互作用。通过双层石墨烯中的栅极依赖层极化和短程自旋轨道和交换邻近效应的相互作用来实现高效交换，所述短程自旋轨道和交换邻近效应仅影响与石墨烯材料接触的层。我们称这些结构为ex-so-tic，用于通过门控在单个设备中提供交换（ex）或自旋轨道（so）耦合。这种双功能器件展示了使用2D晶体多层膜的范德华自旋电子学工程的潜力。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall
Manipulation of Topological States and Bulk Band Gap Using Natural Heterostructures of a Topological Insulator
我们对（PbSe）5（Bi_2Se_3）_3 m进行了角分辨光电子能谱研究，该材料形成了由拓扑绝缘体（TI）和普通绝缘体组成的天然多层异质结构.对于m = 2，我们观察到一个带隙的Dirac-cone状态的体带隙内，这表明拓扑界面态被有效地封装块层;此外，有人发现，量子限制效应的Bi 2Se 3层的带色散的有效体带隙提高到0.5 eV，有史以来最大的TI中观察到的。此外，我们发现系统在m = 1时不再处于拓扑相，指向在m = 1和2之间的拓扑相变。这些结果表明，利用自然发生的异质结构是一个新的有前途的战略，实现奇异的量子现象和器件应用的TI。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum spin Hall phase in multilayer graphene
所谓的量子自旋霍尔相是一种拓扑非平凡的绝缘相，预计将出现在石墨烯和石墨烯类系统中。在这项工作中，我们解决的问题，这种拓扑性质是否持续多层系统。我们考虑两种情况：纯多层石墨烯和其中石墨烯被具有强自旋-轨道耦合的普通绝缘体封装的异质结构。我们采用四轨道紧束缚模型，包括全原子自旋轨道耦合，我们计算的$Z_{2}$拓扑不变量的体态以及边缘态的扶手椅终端的半无限晶体。对于均匀的多层膜，我们发现，即使当自旋轨道相互作用打开所有可能的堆叠的间隙，只有那些奇数层主机无间隙的边缘状态，而那些偶数层是平凡的绝缘体。对于石墨烯被平凡绝缘体封装的异质结构，事实证明，层间耦合能够诱导拓扑间隙，其大小由封装材料的自旋轨道耦合控制，这表明量子自旋霍尔相可以通过接近平凡绝缘体来诱导。
2015-03-23 cond-mat.mes-hall
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
Giant Tunneling Magnetoresistance in Spin-Filter van der Waals Heterostructures
利用磁阻效应的磁性多层膜器件是磁传感和数据存储技术的支柱。在这里，我们报告新的多自旋过滤器磁性隧道结（sf-MTJ）的基础上范德华（vdW）异质结构，其中原子薄的三碘化铬（CrI 3）作为自旋过滤器隧道势垒夹在石墨烯接触。我们证明了隧穿磁电阻，这是急剧增加CrI 3层厚度，达到创纪录的19,000%的磁性多层结构，使用四层SF-MTJ在低温下。这些器件还示出了作为磁场的函数的多个电阻状态，表明了使用单个vdW sf-MTJ的多位功能的潜力。使用磁性圆二色性测量，我们将这些影响归因于原子级薄CrI 3的内在逐层反铁磁有序。我们的工作揭示了将磁信息存储推向原子薄极限的可能性，并强调了CrI 3作为vdW异质结自旋电子器件的最高级磁隧道势垒。
2018-01-26 cond-mat.mes-hall
Control of transport phenomena in magnetic heterostructures by wavelength modulation
我们证明了超快能量流在磁性/非磁性双层结构的可调谐性，通过改变光激发的波长。这是通过基于温度的$μ$ T模型的高级描述来实现的，该模型明确地考虑了多层结构内的波长和层依赖的吸收曲线。对于Ni/Au双层的示例性情况，我们的模拟预测，当将激发的波长从红外光谱范围改变到紫外光谱范围时，从Ni到Au的能量流被反转。这些预测完全支持的Ni/Au模型系统的磁光克尔痕迹的特征签名。我们的研究结果将开辟新的途径，以引导和控制设计的磁性多层膜的超快自旋电子应用的能量输运。
2021-12-09 cond-mat.mes-hall
Terahertz spin currents and inverse spin Hall effect in thin-film heterostructures containing complex magnetic compounds
磁性和重金属多层膜的太赫兹发射光谱最近引起了人们的极大兴趣。这种方法不仅提供了光致自旋输运和自旋轨道相互作用在最高频率的基本见解，但也铺平了道路，如太赫兹电磁辐射的高效和超宽带发射器的应用。到目前为止，主要是标准的铁磁材料已被利用。在这里，通过引入合适的品质因数，我们系统地比较了X/Pt双层的太赫兹发射强度，X是一个复杂的铁，铁和反铁磁金属，即镝钴（DyCo $_5$），钆铁（Gd $_{24}$ Fe $_{76}$），磁铁矿（Fe $_3$ O $_4$）和铁铑（FeRh）。我们发现，在自旋电流产生方面的性能不仅取决于自旋极化的磁体的传导电子，但也对特定的接口条件，从而表明太赫兹发射光谱是一个高度表面敏感的技术。在一般情况下，我们的研究结果是相关的所有应用程序，依赖于在自旋电子金属多层膜的超快自旋电流的光学产生。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal in Py/Gd heterostructures
采用磁测量和磁输运技术相结合的方法，研究了Py/Gd异质结的磁化强度的温度和磁场行为。定量地表明，接近Py增强Gd的磁序。微磁学模拟表明，在Py/Gd双层中观察到的自旋翻转转变是由于Gd层中磁化的交换弹簧旋转。输运测量表明，在补偿温度和低于20 K时，[Py（2 nm）/Gd（2 nm）]25多层膜的磁电阻变号。补偿温度以上的正磁阻效应可以归因于面内畴壁，这是由于薄膜在其厚度上的结构不均匀性而出现的。通过测量电阻的角度依赖性，我们能够确定在不同温度下多层膜中的磁化和磁场之间的角度。测量结果表明，由于化学厚度分布的变化，非共线的磁化结构仅在10 kOe以上的磁场中是稳定的。
2017-03-24 cond-mat.mes-hall
Quantized conductance doubling and hard gap in a two-dimensional semiconductor-superconductor heterostructure
将二维（2D）半导体异质结构耦合到超导体的前景开辟了新的研究和技术机会，包括介观超导性，可扩展超导电子学和新的物质拓扑状态中的基本问题。例如，实现拓扑物质的一种途径是将具有强自旋轨道相互作用的2D电子气（2DEG）耦合到s波超导体。先前沿着这些路线的努力受到界面无序和不稳定门控的阻碍。在这里，我们报告的测量可门InGaAs/InAs 2DEG图案化外延铝，产生多层器件与原子原始半导体和超导体之间的接口。利用表面栅形成量子点接触（QPC），在隧穿区发现了一个硬超导能隙，克服了二维超导体-半导体混合系统中的软能隙问题.当QPC处于开放状态时，我们在4e^2/h处观察到第一个电导平台，这与理论上对正常QPC超导体结构的预期一致。硬带隙超导体-超导体系统的实现提供了一种用于低耗散电子学和拓扑量子信息的可扩展多组分混合系统的制造方法。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall
Exciton-based sensing of remote electron correlations in 2D heterostructures
本文提出激子频移理论，用于定量解释二维异质结构中远程电子关联的传感实验，并以WSe₂邻近石墨烯为例验证。
2025-10-24 cond-mat.mes-hall
High Chern number van der Waals magnetic topological multilayers MnBi$_2$Te$_4$/hBN
陈式绝缘体是一种二维磁性拓扑材料，它通过一维手征模沿其边缘导电。这些模式的数量是一个拓扑不变量，称为第一陈数$C$，它定义的量子化霍尔电导为$S_{xy}= C e^2/h$。增加$C$是实现低功耗拓扑电子学的关键，但到目前为止，这个问题还没有明确的解决方案，大多数现有的陈式绝缘体显示$C=1$。在这里，通过使用国家的最先进的理论方法，我们提出了一种有效的方法来实现高$C$陈绝缘体状态的MnBi $_2$ Te $_4$ /hBN的范德华多层异质结构。我们发现，堆叠的$n$ MnBi $_2$ Te $_4$薄膜与$C=1$插入hBN单层引起高陈数态与$C=n$，其特征在于由$n$手性边缘模式。这种状态可以在外部磁场和没有外部磁场的情况下实现，两种情况都导致量子化霍尔电导$S_{xy}= C e^2/h$。因此，我们的结果为实用的高- $C$量化霍尔系统铺平了道路。
2022-12-27 cond-mat.mes-hall
Particle-in-cell simulation of ultrafast hot-carrier transport in Fe/Au-heterostructures
我们描述了自旋极化热电子输运的理论方法，因为它发生后，由铁磁和正常金属形成的异质结构的超快光脉冲激发。我们制定了一个自旋相关的粒子在细胞模型，解决了玻尔兹曼方程的激发电子。它包括寿命和传输系数作为参数，可以从从头计算或实验，并可以很容易地扩展到多层系统。这种方法能够描述电子输运在弹道，超扩散和扩散制度，包括二次载流子的产生。我们将该模型应用于Fe/Au双层膜和Fe/Au/Fe自旋阀结构中的光激发载流子。我们获得微观洞察热电子输运动力学探测在最近的实验自旋阀。我们发现贡献的Fe/Au/Fe三层中诱导的退磁动力学，无论平行或反平行的Fe层的磁性排列。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large gap quantum spin Hall insulator, massless Dirac fermions and bilayer graphene analogue in InAs/Ga(In)Sb heterostructures
量子自旋霍尔绝缘体（QSHI）态已经在两个半导体系统- HgTe/CdTe量子阱（QWs）和InAs/GaSb量子阱双层中得到证实。与HgTe/CdTe量子阱不同，InAs/GaSb量子阱双层结构的反向带隙在布里渊区的$Γ$点处不开放，从而阻止了无质量狄拉克费米子的实现。在这里，我们提出了一类新的半导体系统的基础上InAs/Ga（In）Sb多层膜，托管QSHI状态，石墨烯类相和双层石墨烯类似物，这取决于它们的层厚度和几何形状。QSHI间隙在新的结构可以达到60 meV的现实设计和参数。该值是室温下热能的两倍，显著扩展了基于III-V族晶闸管的拓扑器件的应用潜力。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3D Hypersound Microscopy of Van der Waals Heterostructures
我们在这里采用皮秒超声波技术来研究范德瓦耳斯异质结构。采用具有空间分辨率的干涉测量技术，测量了蓝宝石衬底上覆盖Van der Waals hBN/WSe $_2$ /hBN异质结构的Al膜在飞秒激光脉冲激发后反射系数的时间变化。激光脉冲在铝膜中产生宽带声波包，声波包垂直于平面方向传播，部分从异质结界面反射。所证明的技术具有足够的灵敏度来分辨包埋在hBN中的WSe $_2$单层。我们应用多层模型的光学和声学响应，允许评估的机械参数，特别是，接口的刚度，从其他测量无法访问。响应的傅立叶频谱的映射清楚地可视化不同的组成区域，因此可以作为声学层析成像工具。我们的研究结果表明，在150 GHz以下的界面和层，使范德华异质结构的纳米声学应用前景声学声子耗散几乎为零。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transport Theory of Half-quantized Hall Conductance in a Semi-magnetic Topological Insulator
最近，在半磁性拓扑绝缘体异质结构中实验观察到半量子化霍尔电导（HQHC）平台。然而，异质结构是金属的，具有非零的纵向电导，这与通常在绝缘体中观察到量子化霍尔电导的观点相矛盾。在本工作中，我们系统地研究了具有带隙和无带隙Dirac表面的半磁性拓扑绝缘体的表面输运。特别地，我们揭示了HQHC与沿强退相金属边缘的半量子化手征电流直接相关。霍尔电导保持一个半量子化的值大的退相强度，而纵向电导随费米能量和退相强度。此外，我们还计算了电导和电阻随温度的变化关系，这与实验结果一致，不仅提供了HQHC的微观输运机制，而且对今后HQHC的研究具有指导意义.
2022-01-29 cond-mat.mes-hall
Spin separation in digital ferromagnetic heterostructures
在平均场和有效质量近似下研究多层数字铁磁半导体的铁磁相时，我们发现交换相互作用具有问题的主导能量尺度，有效地控制了数字铁磁异质结构中载流子自旋的空间分布。在铁磁相中，多数载流子和少数载流子倾向于在空间的不同区域中（自旋分离）。因此，载流子的电荷分布也从铁磁相到顺磁相显著变化。利用这些现象的设计的一个例子。
2002-01-18 cond-mat.mes-hall
Anatomy and giant enhancement of the perpendicular magnetic anisotropy of cobalt-graphene heterostructures
我们从第一性原理和实验两个方面报道了石墨烯涂层对Co薄膜垂直磁各向异性的增强作用。我们的计算表明，石墨烯可以显着提高钴膜的表面各向异性高达其原始对应物的两倍，并可以扩展面外有效各向异性高达前所未有的厚度25纳米。这些发现支持我们的实验上生长在Ir衬底上的Co膜上的石墨烯涂层。此外，我们报告层分辨和轨道杂化分辨各向异性分析，这有助于理解PMA的物理机制，更实际地可以帮助设计结构与巨大的PMA。作为一个例子，我们提出了超交换稳定的Co-石墨烯异质结构，其具有稳健的面外恒定有效PMA和线性增加的界面各向异性作为膜厚度的函数。这些发现指出了工程石墨烯/铁磁金属异质结构的可能性，其巨大的磁各向异性比传统多层膜大20倍以上，这构成了未来石墨烯和传统自旋电子技术的标志。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cross-sectional imaging of individual layers and buried interfaces of graphene-based heterostructures and superlattices
通过将各种二维（2D）原子晶体[1]堆叠在彼此的顶部，可以创建具有设计的电子特性的多层异质结构和器件[2-5]。然而，在组装过程中，各种吸附物被困在层之间，这不仅影响了所得的质量，而且还阻止了由范德华相互作用维持的真正的人造层状晶体的形成，而是通过污染物形成胶合在一起的层压材料。透射电子显微镜（TEM）显示，石墨烯和氮化硼单层（两种最佳表征的2D晶体）被碳氢化合物密集覆盖（即使在高真空中热退火后），并且仅显示出适合原子分辨率成像的小的干净斑块[6-10]。这一观察似乎不利于创造具有原子级尖锐界面的范德华材料和异质结构的任何现实前景。在这里，我们采用横截面TEM来观察几种石墨烯-氮化硼异质结构的侧视图。我们发现，被困的碳氢化合物分离成孤立的口袋，离开界面原子清洁。此外，我们观察到一个明确的界面粗糙度和封装的石墨烯的电子质量之间的相关性。这项工作证明了原子层精度组装异质结构的概念，并提供了他们的第一个TEM图像。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Josephson Effect in S/SO/F/S heterostructures
本文研究了S/N/S结中的反常约瑟夫森效应，以及临界约瑟夫森电流方向对反常约瑟夫森效应的依赖性，其中正常部分由交替的自旋轨道耦合层和铁磁层实现.我们发现，要观察到这些效果，它是足够的，以打破自旋旋转和时间反转对称性在空间上分离的区域的结。此外，我们讨论了如何进一步改善这些效果的工程多层结构与一对夫妇的交替层。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall
Tunable Topological Phases in Multilayer Graphene Coupled to a Chiral Cavity
该研究分析手性 THz 腔中多层石墨烯的光–物质耦合，揭示腔频率与层间隧穿竞争引发的拓扑相变，并证明双层石墨烯中可通过位移场实现栅压可调的谷 Chern 到 Chern 绝缘体转变。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Resistance in Multilayer Graphene-BiFeO3 Memristor for Brain-Inspired Computing
Institute of Physics（印度物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Sambalpur University（桑巴尔普尔大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学纳米科学和纳米技术中心，法国国家科学研究中心）；Institute of Nano Science and Technology（纳米科学与技术研究所）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）
本研究通过多层石墨烯-铁改性氧化铋忆阻器实现量子抗性，展示了高阶可调性及在类脑计算中的应用潜力。
2026-02-25 cond-mat.mes-hall
Synthesizing Weyl semimetals in weak topological insulator and topological crystalline insulator multilayers
我们提出了一种不同的路线，时间反演不变Weyl半金属采用多层异质结构，包括普通的“平凡”绝缘体和非平凡绝缘体与\textit{pairs}的保护狄拉克锥的表面上。我们认为这两种情况下的弱拓扑绝缘体，表面狄拉克锥被钉扎到时间反演不变动量，和拓扑晶体绝缘体与unpinned表面狄拉克锥。对于这两种实现，我们解释现象学如何建议建设导致外尔半金属相的出现。我们进一步制定有效的低能量模型，我们证明了存在的半金属相与四个孤立的外尔点。最后，我们讨论了如何提出的设计可以实现实验与国家的最先进的技术。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall
Layer-resolved conductivities in multilayer graphenes
通过计算多层石墨烯的霍尔电导率和纵向电导率随费米能级的变化关系，研究了具有不同堆叠结构（AB、ABC和AA型）的多层石墨烯在磁场中的层间输运。它们的行为强烈地依赖于堆叠结构和层的选择。不同层之间的霍尔电导率不再量子化。此外，对于AB堆叠，层间电导率随着层间距的增加而在零能量附近消失，并且在特定情况下显示负值。磁场对纵向层间电导率的抑制表明该系统可用作开关器件。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
Interface states at the boundary between ABC and ABA multilayer graphene structures
我们研究了多层石墨烯中ABC和ABA区域之间的界面，特别是我们考虑了ABA和ABC结构之间的过渡是由于锯齿形界面的石墨烯层之一的局部压缩而产生的区域，以及扶手椅界面的原子的局部剪切。当我们考虑一个无限的带状配置，我们发现，界面带形成在这些地区，更明显的扶手椅型接口。我们注意到这些状态不是拓扑的。对于完全有限尺寸的结构，连续的界面带转换成一组量化的水平。
2021-06-29 cond-mat.mes-hall
Nonvolatile Memory Cells Based on MoS2/Graphene Heterostructures
存储器单元是数字电子学的重要构建块。我们将半导体单层MoS2的独特电子特性与石墨烯的高导电性相结合，以构建能够存储信息的2D异质结构。在场效应晶体管几何结构中，MoS2充当与石墨烯电极紧密接触的沟道。我们的原型全2D晶体管进一步与多层石墨烯电荷捕获层集成到可以作为非易失性存储器单元操作的设备中。由于其带隙和2D性质，单层MoS2对电荷捕获层中的电荷的存在高度敏感，导致存储器编程和擦除状态之间的差异为10000倍。接触和通道的二维性质可以用于制造具有大规模集成的柔性纳米电子器件。
2013-03-20 cond-mat.mes-hall
Chiral Decomposition in the Electronic Structure of Graphene Multilayers
我们发现，任意堆叠的石墨烯多层膜的低能电子结构与最近邻层间隧穿由手征赝自旋二重态。虽然在$N$ -层系统中的双峰数取决于堆叠顺序，但赝自旋手征和总是$N$。$N$ -层堆叠具有对于每个自旋和谷在E=0处的$N$不同的朗道能级，以及量子化霍尔电导率$σ_{xy} = \pm(4 e^2/h)(N/2+n)$，其中$n$是非负整数。
2008-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantized heat flow in graphene quantum Hall phases: Probing the topological order
本文回顾了利用石墨烯范德瓦尔斯异质结构中的量子化热流探测整数和分数量子霍尔态拓扑序的研究进展。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall
Transversal transport and topological properties of binary heterostructures of topological insulators
该研究针对拓扑材料二元异质结，通过调控层状排布优化边缘态电导，结合一维模型与格林函数方法表征边缘态、计算拓扑不变量构建相图，还得到相界解析结果并验证了边缘态隧穿的微分电导特性。
2023-06-14 cond-mat.mes-hall
High magnetocaloric efficiency of a NiFe/NiCu/CoFe/MnIr multilayer in a small magnetic field
研究了在Ni 67 Cu 33间隔层居里点附近，施加几十奥斯特的磁场，对Ni_（80）Fe_（20）/Ni_（67）Cu_（33）/Co_（90）Cu_（10）/Mn_（80）Ir_（20）叠层的等温磁熵变的影响。这样的低场足以切换软铁磁（FM）层（Ni 80 Fe 20）中的磁矩。它被发现，这种开关提供的磁熵变，这是高达20倍以上，比在一个单一的Ni 67 Cu 33膜受到这样的低场可实现的。我们的发现有望用于基于FM/PM/FM异质结构的磁热器件，并在中等磁场下工作。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall
The gate-tunable strong and fragile topology of multilayer-graphene on a transition metal dichalcogenide
我们分析了夹在相同的过渡金属二硫属化物之间的多层石墨烯的相图。最近在所有范德瓦尔异质结构中实现，这些三明治在石墨烯中诱导了相当大的（1-15 meV）自旋轨道耦合，提供了一种在原始和栅极可调平台中设计拓扑能带结构的方法。我们发现一个丰富的相图，取决于层的数量$N$和门可调垂直电场。对于$N > 1$和奇数，系统是一个强的二维拓扑绝缘体，其带隙等于邻近诱导的伊辛自旋轨道耦合的强度，在中等电场下，该耦合恢复到平凡相。对于$N$ -偶，低能量带表现出最近提出的“脆弱”晶体拓扑结构的形式，以及电场调谐不同的原子绝缘体之间的保护相变。因此，AB-堆叠的双层和ABC-堆叠的三层石墨烯被预测提供易碎和强拓扑的可控实验实现。
2019-01-09 cond-mat.mes-hall
Band offset and negative compressibility in graphene-MoS2 heterostructures
我们使用电子输运来表征单层石墨烯-多层MoS 2异质结构。我们的样品显示双极特性和电导率饱和的电子分支，这标志着发病的二硫化钼导带人口。令人惊讶的是，一旦填充MoS 2，石墨烯中的载流子密度随着栅极偏压而降低，证明了MoS 2中的负可压缩性。我们能够解释我们的测量定量占无序和使用随机相位近似（RPA）的狄拉克和抛物线带二维电子气体的交换和相关能量。这种解释使我们能够提取MoS 2的导带边缘和石墨烯的狄拉克点之间的能量偏移。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exchange-dominated frequency shift of spin-wave nonreciprocal dispersion relation in planar magnetic multilayers
Universidad Católica del Norte（天主教辅仁大学北部分校）；Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf, Institute of Ion Beam Physics and Materials Research（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心离子束物理与材料研究所）
研究揭示了平面磁性多层中非 reciprocity 折射率的频率偏移主要由层间交换主导，提供了工程大频率偏移的定量框架。
2026-03-07 cond-mat.mes-hall
Single-parameter quantized charge pumping in high magnetic fields
研究了强磁场中半导体量子点的单参数量子化电荷泵。该量子点被限定在AlGaAs/GaAs异质结构中的两个顶栅之间。将振荡电压施加到栅极之一导致栅极特性中的泵浦电流平台，对应于每个周期整数倍电子的受控转移。在平行于平面的磁场中，平台变得更加明显，指示改进的电流量化。电流量子化持续到磁场，其中可以预期设备的全自旋极化。
2008-11-07 cond-mat.mes-hall
Laser induced THz emission from femtosecond photocurrents in Co/ZnO/Pt and Co/Cu/Pt multilayers
超短激光激发Co/Pt磁性异质结构可以有效地在磁性层和非磁性层的界面处产生自旋电流和电荷电流。这些光电流的方向可以通过圆偏振激光的螺旋度和外部磁场来控制。在这里，我们采用太赫兹时域光谱进一步研究这些光电流现象中的接口的作用。特别地，通过改变中间层的厚度至5 nm，研究了Cu或ZnO中间层对Co/X/Pt（X = Cu，ZnO）中光电流的影响。结果进行了讨论的自旋扩散现象和界面自旋轨道力矩。
2018-01-31 cond-mat.mes-hall
Tunable Magnonic Chern Bands and Chiral Spin Currents in Magnetic Multilayers
本研究发现反平行磁性多层膜中长程手性偶极相互作用可产生非零陈数体带与手性自旋流表面态，且表面态可通过外磁场切换相态，为可调拓扑磁振子表面态与低耗散自旋流输运提供了易实现的系统。
2022-01-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quasi-stationary near-gate plasmons in van der Waals heterostructures
近门等离子体激元是在均匀二维电子系统中出现的一种新型等离子体振荡，其中门提供了电子-电子相互作用的部分屏蔽。在这里，我们开发了一个理论的近栅极等离子体在范德华异质结构包括一个导电层分离的薄绝缘体从不带电的盘形栅极。我们表明，在这些结构中的近门等离子体形成门尺寸量子化的准静态离散模式，即使在碰撞限制。近栅等离子体属于盘栅外二维等离子体激元的连续谱，表现为频率上的类Fano共振和散射截面的磁色散。这使得能够使用近场成像技术恢复范德华异质结构中的近门等离子体激元的光谱。
2021-12-02 cond-mat.mes-hall
Topological Corner States in Bilayer and Trilayer Systems with Vertically Stacked Topological Heterostructures
本文研究基于 Benalcazar-Bernevig-Hughes 模型的垂直堆叠拓扑异质结构双层与三层系统，发现层间耦合诱导的拓扑相变改变角态数量，并提出多极手性数作为更准确的拓扑不变量，可精确分类 $\mathbb{Z}$ 类高阶拓扑绝缘体相并对应零能角态数目。
2025-04-14 cond-mat.mes-hall
Quantized topological magnetoelectric effect of the zero-plateau quantum anomalous Hall state
三维拓扑绝缘体中的拓扑磁电效应是一种新颖的现象，即电场在三维拓扑绝缘体中感应出方向相同的磁场，其普适比例系数以$e^2/2h$为单位进行量子化。本文提出在磁性拓扑绝缘体或铁磁-拓扑绝缘体异质结构的零平台量子反常霍尔态中可以实现拓扑磁电效应。数值研究了有限尺寸效应，发现随着拓扑绝缘体薄膜厚度的增加，磁电系数趋于量子化。我们进一步提出了一个设备设置，以消除非拓扑的贡献，从侧面。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall
