Efficient thermo-spin conversion in van der Waals ferromagnet FeGaTe
本研究系统研究了范德华铁磁体FeGaTe中的反常霍尔与能斯特效应，发现高效自旋转换，室温热自旋极化超690%，低温达4690%，为自旋器件发展提供新途径。
2023-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Large spin-to-charge conversion at room temperature in extended epitaxial Sb2Te3 topological insulator chemically grown on Silicon
磁性材料和拓扑绝缘体（TI）之间的界面处的自旋-电荷相互转换现象在为未来信息和通信技术开发快速和超低功率器件的研究努力中吸引了巨大的兴趣。本文报道了在4英寸Si（111）衬底上用金属有机化学气相沉积法生长的Sb_2Te_3薄膜，在Au/Co/Au/Sb_2Te_3/Si（111）异质结中获得了很高的自旋-电荷转换效率。通过室温自旋抽运铁磁共振，我们测量到了最大为0.75nm的反Edelstein效应长度λIEE，这是三维硫系TI异质结构的最大值。我们的研究结果开辟了使用化学方法在大面积Si衬底上生产TI的道路，其特征在于高性能的自旋-电荷转换，从而标志着未来技术转移的里程碑。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stability of the In-Plane Room Temperature van der Waals Ferromagnet Chromium Ditelluride and Its Conversion to Chromium-Interleaved CrTe$_2$ Compounds
范德华磁性材料是新型自旋电子器件的基石，也是探索二维极限集体磁性现象的游乐场。铬-碲化合物与此相关。特别地，CrTe $_2$的1 $T$相已经被认为具有高于300 ° K的居里温度，这是层状材料类别中罕见且期望的性质，使其成为实际应用的候选物。然而，最近的文献揭示了一个强大的可变性，在报告的属性，包括磁性。使用电子显微镜，衍射和光谱技术，连同本地和宏观的磁力测量方法，我们的工作揭示了新的光散装1 $T$ -CrTe $_2$剥离的形式，具有从几个到几十个纳米的厚度范围内的薄片的结构，化学和磁性。我们明确地建立了1 $T$ $_2$薄片在室温以上是铁磁性的，具有面内易磁化轴，低磁化率，并且我们确认了它们的拉曼光谱特征是两个模式，$E_{2\text{g}}$（103.5 cm $^{-1}$）和$A_{1\text{g}}$（136.5 cm $^{-1}$）。我们还证明，热退火导致相变的单斜Cr $_5$ Te $_8$，并在较小程度上，三角形的Cr $_5$ Te $_8$。与1 $T$ $_2$形成鲜明对比的是，这些化合物都没有高于室温的居里温度，并且它们都具有垂直磁各向异性.我们的研究结果调和了文献中明显相互矛盾的报道，并为相位工程磁性能提供了机会。
2023-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Spin to Charge Conversion in Amorphous Topological Insulating Gd-Alloyed BixSe1-x/CoFeB Bilayers
研究溅射制备的非晶Gd合金化BixSe1-x/CoFeB双层膜，通过自旋泵浦和太赫兹时域光谱证实了室温自旋至电荷转换，为探索非晶固体拓扑系统提供新方向。
2023-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Dirac-Surface-State-Dominated Spin to Charge Current Conversion in the Topological Insulator $(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$ Films at Room Temperature
我们报道了室温下本征拓扑绝缘体（TI）$(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$薄膜中自旋-电荷电流的转换。在坡莫合金（Py）薄层中通过两种不同的过程产生自旋电流，自旋泵（SPE）和自旋塞贝克效应（SSE）。在第一种方法中，我们使用微波驱动的铁磁共振的Py膜，以产生一个SPE的自旋电流注入到TI $(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$层与Py直接接触。在第二种情况下，我们使用SSE在Py中的纵向配置，而不受Py和$(Bi_{0.22}Sb_{0.78})_2Te_3$层之间的薄NiO层的能斯特效应的污染。自旋-电荷电流转换归因于由于Rashba场导致的电子费米轮廓中的自旋-动量锁定所产生的逆Edelstein效应（IEE）。这两种技术的测量产生非常相似的IEE参数值，这是大于在以前的研究中的值拓扑绝缘体。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unraveling the Spin-to-Charge Current Conversion Mechanism and Charge Transfer Dynamics at Interface of Graphene/WS$_2$ Heterostructures at Room Temperature
该研究通过实验和DFT计算揭示了石墨烯/WS$_2$异质结构中自旋-电荷转换（源于逆Rashba-Edelstein效应）和电荷转移的高效性，为自旋电子器件优化提供指导。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Co-Fe substitutions on the room-temperature spin polarization in Co_3-xFe_xSi Heusler-compound films
本文用低温分子束外延技术研究了在Si和Ge衬底上生长的Co_3-xFe_xSi Heusler化合物薄膜中Fe原子对Co原子的替代。即使对于低温生长的Heusler化合物薄膜，也可以通过转换电子穆斯堡尔谱的测量来证实A和C位的Co-Fe原子替代。结果表明，由非局域自旋阀测量估计的磁矩和室温自旋极化随Co-Fe取代发生了系统的变化。实验证实了Co_3-xFe_xSi Heusler化合物中Co-Fe替代对室温自旋极化的影响。
2013-01-12 cond-mat.mtrl-sci
High intrinsic $ZT$ in InP$_3$ monolayer at room temperature
具有在室温下大于2.0的品质因数$ZT$的二维热电材料在能量转换中将是高度期望的，因为效率与常规能量转换技术竞争。在这里，我们建议，三磷化铟（InP $_3$）单层提供了一个非凡的$ZT$ 2.2在300 K通过使用量子计算内的弹道热输运区域。发现了一个非常低的各向同性声子热导率，这是由于平坦的晶格振动模式。这种低导热性是令人印象深刻的高$ZT$的主要原因。此外，即使在晶格上施加1%的机械延伸，也可以保持大于1.5的大的$ZT$。这些结果表明，InP $_3$单层是一个有前途的候选低维热电应用。
2018-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Element Doping Enhanced Charge-to-Spin Conversion Efficiency in Amorphous PtSn4 Dirac Semimetal
拓扑半金属（TS）由于具有很高的电荷-自旋转换效率，是低功耗自旋-轨道矩（SOT）器件的理想材料。在这里，我们研究了在室温下通过磁控溅射方法制备的非晶PtSn 4（5 nm）/CoFeB（2.5-12.5 nm）层状结构的电荷-自旋转换效率。用自旋矩铁磁共振（ST-FMR）技术表征了PtSn 4/CoFeB双层膜的荷自旋比为0.08。通过将掺杂剂如Al和CoSi引入PtSn 4中，该比率可以进一步增加到0.14。掺杂剂还可以降低（Al掺杂）或增加（CoSi掺杂）PtSn 4的电阻率。提出了一种掺杂增强非晶TS自旋轨道耦合的方法。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping and large field-like torque at room temperature in sputtered amorphous WTe$_{2-x}$ films
本文研究了溅射WTe_（2-x）（x=0.8）（t）/Co_（20）Fe_（60）B_（20）（6 nm）异质结在室温下的自旋-电荷和电荷-自旋转换。自旋泵浦测量用于表征自旋-电荷效率，并且计算出的自旋效率大于~0.035。进行二次谐波霍尔测量以估计电荷-自旋转换比。我们发现，该系统表现出较大的类场转矩（自旋转矩效率~ 0.1）和较小的类阻尼转矩（自旋转矩效率~0.001）相比，报告的重金属。高分辨率透射电子显微镜图像显示，WTe 2-x层是非晶的，这可能会通过诱导大的界面自旋轨道散射来增强自旋交换效应，从而有助于产生大的类场扭矩。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant spin-charge conversion in ultrathin films of the MnPtSb half-Heusler compound
本研究制备了1-6nm厚的外延MnPtSb半赫斯勒超薄膜，证实其即使低至1nm仍可高效产生自旋流，室温下界面起源的逆Edelstein效应自旋-电荷转换效率达λIEE~3nm，展现出自旋电子学应用潜力。
2023-07-26 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
In-situ monitoring of room temperature reactions of lanthanides with nitrogen and hydrogen at low pressures
研究了室温低压下氮分子在清洁镧系表面的解离化学吸附。原位电导测量跟踪从镧系金属到绝缘镧系氮化物的转化。在N $_2$的$10^{-4}$ mbar下，小的氧分压（$\sim 10^{-8}$ mbar）显示出抑制镧系元素的氮化。在低压下测量了一系列镧系元素钆、铽、镝、镱和镨的氮化速率与氮气压力的关系。镧系元素表面暴露于N $_2$和H $_2$两者导致NH $_3$的形成。
2019-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Large and Robust Charge-to-Spin Conversion in Sputtered Conductive WTex with Disorder
具有大自旋轨道耦合和对无序诱导对称性破缺免疫的拓扑材料在有效地将电荷转换为自旋方面显示出巨大的前景。在这里，我们报告，远程无序溅射WTex薄膜表现出局部的化学和结构秩序的Weyl半金属WTe 2和导电行为，是符合半金属Weyl费米子。我们发现大的电荷到自旋的转换性能和导电性在热退火溅射WTex薄膜中的结晶WTe 2薄片中的那些相媲美。此外，退火后的WTex/Mo/CoFeB异质结构的单向自旋霍尔磁电阻强度比室温下报道的典型SOT层/铁磁异质结构的大5 ~ 20倍。我们进一步证明了室温阻尼类SOI驱动的磁化翻转的面内磁化CoFeB。这些大的电荷到自旋的转换特性，是强大的存在下的长程无序和热退火铺平了道路，为工业应用的一类新的溅射半金属。
2021-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate-tunable Spin-Galvanic Effect in Graphene Topological insulator van der Waals Heterostructures at Room Temperature
物质拓扑态中独特的电子自旋织构对于新兴的自旋轨道驱动存储器和逻辑技术是有希望的。然而，有几个挑战与增强其性能，电栅极可调谐性，从平凡的体状态的干扰，和异质结构接口。我们通过将二维石墨烯与三维拓扑绝缘体（TI）集成在范德华异质结构中来解决这些挑战，以利用其显着的自旋电子学特性和工程师邻近诱导的自旋电荷转换现象。在这些异质结中，我们实验证明了在室温下的栅极可调自旋电流效应（SGE），允许有效地转换成横向电荷电流的非平衡自旋极化。通过自旋开关、自旋进动和磁化旋转实验对各种器件几何结构中的SGE进行系统测量，建立了Gr-TI异质结构中自旋-电荷转换的鲁棒性。重要的是，使用栅极电压，我们揭示了一个强大的电场可调性的幅度和符号的自旋电流信号。这些发现为利用TI和石墨烯异质结构实现全电和栅极可调自旋轨道技术提供了一条有效的途径，可以提高自旋电子电路的性能并降低功耗。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Highly efficient, dual state emission from an organic semiconductor
我们报告高效，同时荧光和磷光（74%的产率）在室温下从一个单一的分子系综（BzP）PB分散到一个聚合物主机。慢磷光（208 ms寿命）在室温下非常有效（50%），并且仅可能是因为三重态的非辐射率极低。有机分子在室温下作为有效的双态发射体的能力是不寻常的，并开辟了新的应用领域，包括用作宽带下转换发射体，光学传感器和衰减器，激子探针和用于Förster共振能量转移的自旋独立中间体。
2013-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Spin-To-Charge Conversion at the Surface of Topological Insulator Thin Films
强自旋-轨道耦合导致自旋-动量锁定表面态的形成，赋予拓扑绝缘体优越的自旋-电荷转换特性，尽管支配它的动力学仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一种全光学方法，使前所未有的跟踪超快动力学的自旋-电荷转换的原型拓扑绝缘体Bi $_2$ Se $_3$ /铁磁Co异质结构，下至亚皮秒的时间尺度。与纯Bi $_2$ Se $_3$或Co相比，我们观察到异质结构中的巨太赫兹发射，而不是源于自旋-电荷转换，其中拓扑表面态起着至关重要的作用。我们确定了一个0.12皮秒的时间尺度，设定了拓扑绝缘体的自旋到电荷转换过程的技术速度限制。此外，我们表明，自旋-电荷转换效率是温度无关的Bi $_2$ Se $_3$预期从表面状态的性质，铺平了道路，为设计下一代高速光自旋电子器件的基础上拓扑绝缘体在室温下。
2018-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional charge-spin conversion in Weyl-semimetal WTe2
拓扑量子材料的一个突出特点是在电子能带结构中具有新颖的自旋拓扑结构，具有很高的电荷-自旋转换效率。在这里，我们报告了电荷电流诱导的自旋极化在II型外尔半金属候选WTe 2和有效的自旋注入和检测在石墨烯通道高达室温。与传统的自旋霍尔和Rashba-Edelstein效应相反，我们的测量表明WTe 2中的非常规电荷-自旋转换，这主要是由系统的晶体对称性所禁止的。这种大的自旋极化在WTe 2中是可能的，这是由于降低的晶体对称性与其大的自旋Berry曲率、与费米态的新颖自旋织构的自旋轨道相互作用相结合。我们展示了一个强大的和实用的方法，用于电创建和检测这样的自旋极化使用电荷到自旋转换及其逆现象，并利用它在石墨烯通道中的有效自旋注入和检测到室温。这些发现为利用拓扑Weyl材料作为全电范德华自旋电子电路中的非磁性自旋源以及低功率和高性能非易失性自旋电子技术提供了机会。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin transport and spin conversion in compound semiconductor with non-negligible spin-orbit interaction
在室温下对n-GaAs中自旋泵浦诱导的自旋输运进行了定量研究。GaAs具有不可忽略的自旋轨道相互作用，使得由于GaAs的逆自旋霍尔效应（ISHE）引起的电动势对用铂（Pt）自旋检测器检测到的电动势有贡献。由Pt自旋检测器检测到的电动势具有相反的极性，由于自旋电流流动的相反方向，这表明成功的自旋输运的n-GaAs沟道中的Ni 80 Fe 20/GaAs双层测量。考虑了n-GaAs沟道中ISHE效应的二维自旋扩散模型揭示了室温下n-GaAs（NSi = 4 × 10^16 cm-3）中自旋扩散长度的精确值t_s = 1.09 μ m，约为传统模型估计值的一半。
2015-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Spin-mediated charge-to-heat current conversion phenomena in ferromagnetic binary alloys
自旋介导的电荷-热电流转换现象，即，研究了室温下Ni-Fe、Ni-Pt、Ni-Pd和Fe-Pt等铁磁二元合金的反常Ettingshausen效应（AEE）和各向异性磁珀耳帖效应（AMPE）。当充电电流施加到铁磁导体时，AMPE根据充电电流和磁化方向之间的角度调制Peltier系数，而AEE在垂直于充电电流和磁化的方向上产生热流。我们观察到这些现象的热电转换系数和品质因数的强烈材料依赖性。在本研究中使用的铁磁合金中，Ni $_{95}$ Pt $_{5}$表现出最大的AMPE，其Peltier系数的各向异性为$\sim 12\%$。相比之下，Ni $_{95}$ Pt $_{5}$中的AEE信号幅度适中，但Ni $_{75}$ Pt $_{25}$和Ni $_{50}$ Fe $_{50}$中的AEE信号幅度最大。我们通过探索这些电荷-热流转换现象与其他输运和磁性之间的关系来讨论这些行为。该系统的研究将为阐明AMPE和AEE的机理和提高这些现象的热电转换效率提供线索。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric control of charge-to-spin conversion in WTe$_{2}$
铁电材料在替代存储器和计算方面具有巨大的潜力，但在将这些想法应用于实际应用之前，还需要克服一些挑战。在这种情况下，最近发现的电极化的强度和自旋织构之间的联系，在某些类别的铁电体扩展的前景设计的设备，可以同时受益于铁电和自旋电子性能。在这里，我们探讨的概念，非易失性铁电控制的电荷到自旋转换在半金属WTe $_2$，这可能提供一种非破坏性读出的极性状态。基于第一性原理模拟，我们表明，Rashba-Edelstein效应（REE），将电流转换为自旋积累开关后的电极化的强度反转其符号。稀土元素的数值，计算的第一次为散装和双层WTe $_2$，表明转换是相当大的，甚至在室温下可能仍然很大。非磁性材料中自旋输运的铁电控制提供了类似于多铁性的功能，并且允许设计将低功率下的信息铁电写入与状态的自旋轨道读出相结合的存储器或存储器中逻辑器件。
2022-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of charge-to-spin conversion in rhombohedral (110) bismuth thin film
Kyoto University（京都大学）；The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Kobe University（神户大学）；Saitama University（埼玉大学）；Center for Spintronics Research Network (CSRN), Kyoto University（京都大学自旋电子学研究网络中心）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）
研究菱面体(110)铋薄膜中电荷到自旋转换的温度依赖性，采用二次谐波霍尔方法，发现自旋霍尔电导率和自旋扩散长度随温度降低而增加，揭示其自旋散射机制及电荷到自旋转换的主要归因。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Room-Temperature Processing of Inorganic Perovskite Films to Enable Flexible Solar Cells
无机卤化铅钙钛矿材料最近引起了极大的关注，这是由于它们与杂化有机钙钛矿相比具有更大的热稳定性的潜力。然而，在许多这些体系中，从非钙钛矿相转化为立方钙钛矿相的高加工温度限制了它们在柔性光电子器件中的应用。在这里，我们报告了室温处理的无机PSC的基础上CsPbI2Br作为光捕获层。通过将这种组合物与关键的前体溶剂相结合，我们表明可以在室温条件下在空气中通过真空辅助方法制备无机钙钛矿薄膜。未封装的器件实现了功率转换效率高达8.67%时，测量下1太阳照射。利用这种室温工艺，展示了基于无机金属卤化物钙钛矿材料的柔性无机PSC。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Voltage-driven charge-mediated fast 180 degree magnetization switching in nanoheterostructure at room temperature
电压驱动的180 $^\circ$磁化切换没有电流提供了革命性的自旋电子学的可能性。通过结合第一性原理计算和温度相关磁化动力学模拟，我们证明了室温下电压驱动电荷介导的180 $^\circ$磁化翻转。发现电场（$E$）诱导的界面电荷允许纳米磁体的磁各向异性（$K$）的巨大调制。特别是$K$被揭示为相对于$E$和外延应变线性变化。使用如此获得的$K$的磁化动力学模拟表明，平面内和垂直180 $^\circ$开关可以通过$E$脉冲来实现。温度效应使180 $^\circ$切换成为概率事件。统计分析表明，通过控制$E$的幅度和脉冲宽度，可以在室温下实现快速（约4 ns）和低错误概率的180 $^\circ$切换。该研究为合理设计受热涨落影响较大的小型化纳米自旋电子器件提供了理论依据。
2017-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Field-induced ultrafast modulation of Rashba coupling at room temperature in ferroelectric $α$-GeTe(111)
Rashba材料已经成为自旋电子学原型设备中自旋-电荷转换的理想场所。其中，$α$ -GeTe（111）是一种非中心对称的铁电（FE）半导体，其强自旋-轨道相互作用引起巨Rashba耦合。它的室温铁电性最近被证明是一种基于可切换极化的新型高能效非易失性存储器件。目前基于电场的应用，写入和读取过程可以通过使用飞秒（fs）光脉冲来胜过，这需要探索在该时间尺度上对铁电性的可能控制。本文利用时间和角度分辨光电子能谱（tr-ARPES）研究了$α$ -GeTe（111）的电子能带结构的室温瞬态动力学。我们的实验揭示了由表面光电压（SPV）介导的fs时间尺度上的Rashba耦合的超快调制，即对应于晶格畸变增强13%的增加。这为控制$α$ -GeTe（111）和量子异质结构中的FE半导体材料中的FE极化开辟了途径。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Generation of broadband THz pulses in organic crystal OH1 at room temperature and 10 K
研究了低温冷却2-[3-（4-羟基苯乙烯基）-5，5-二甲基环己-2-烯叉基]丙二腈（OH 1）晶体对1350 nm飞秒激光共线光整流产生宽带太赫兹脉冲的影响。OH 1晶体从室温冷却到10 K导致泵浦到THz能量转换效率增加约10%，并且THz脉冲光谱向更高频率范围移动。这两种效应是由于太赫兹吸收的温度变化和OH 1晶体的折射率。这一结论已被THz频率范围内线性吸收随温度变化的测量所证实。
2014-03-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ab initio optimization of phonon drag effect for lower-temperature thermoelectric energy conversion
虽然最近在300 K以上的热电优值zT已经有了显著的改善，但在较低温度下的进展一直很缓慢，主要受到相对较低的塞贝克系数和高热导率的限制。在这里，我们报告，第一次，成功的声子拖曳效应的第一性原理计算-电子和非平衡声子之间的耦合现象-在重掺杂区和其优化，以提高塞贝克系数，同时降低声子的热导率的纳米结构。我们的模拟定量地确定了主要的声子贡献的声子阻力，这是从那些携带热量的光谱不同，并进一步揭示，而声子阻力减少在重掺杂的样品，一个显着的贡献塞贝克系数仍然存在。提出了一种理想的声子滤波器，它可以使硅的室温zT提高20倍，在100 K时可提高70倍。这项工作开辟了一个新的场地，以更好的热电利用非平衡声子。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of spin waves at room temperature in multiferroic BiFeO3
为了面对当前基于CMOS的技术之外的挑战，需要新的信息处理范例。Magnonics提出使用自旋波来携带和处理信息，类似于依赖于光波的光子学，具有几个有利的特征，例如在THz范围内的潜在操作和与自旋电子学的良好耦合。已经提出了几种磁振子模拟和数字逻辑器件，其中一些已经得到了验证。正如自旋电子学一样，磁振子学的一个关键问题是控制/写入信息所需的大功率（传统上通过带状线施加的磁场或通过大自旋极化电流的自旋转移来实现）。在这里，我们表明，在BiFeO 3，一种室温磁电材料，自旋波频率（>600 GHz）可以通过电调谐超过30%，在一个非易失性的方式，几乎没有功耗。理论计算表明，这种效应来源于一种与自旋轨道耦合有关的线性磁电效应，这种耦合是由外加电场引起的。我们认为，这些属性使BiFeO 3的自旋波产生，转换和控制在未来的磁振子架构的一个有前途的介质。
2010-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Charge-spin conversion signal in WTe2 van der Waals hybrid devices with a geometrical design
在拓扑半金属中通过电荷-自旋转换有效地产生和控制自旋极化对于未来的自旋电子学和量子技术是期望的。在这里，我们报告了在具有几何设计的Weyl半金属候选WTe 2混合石墨烯器件中测量的电荷-自旋转换（CSC）信号。值得注意的是，石墨烯自旋阀通道上的WTe 2的几何角度产生对对称和反对称CSC信号分量的贡献。在不同的栅极电压和铁磁体磁化强度下的CSC信号的自旋进动测量显示了室温下WTe 2中CSC的鲁棒性。这些结果对异质结器件的设计和二维自旋电子学电路的结构设计具有一定的指导意义。
2020-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficient Soft-Chemical Synthesis of Large van-der-Waals Crystals of the Room-Temperature Ferromagnet 1T-CrTe2
本文提出一种快速便捷的软化学合成方法，利用稀释酸在2小时内将LiCrTe2转化为纯相1T-CrTe2大型范德华单晶，首次确认其晶体结构，测得居里温度318 K并揭示其磁结构，扩展了该材料在室温自旋电子学中的应用前景。
2024-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Deformation-induced charge redistribution in Ceria thin film at room temperature
通过金属氧化物的应变工程调整电子特性是理解能量存储和转换装置中的电化学和催化反应的重要一步。传统上，应变工程研究的重点是氧离子在高温（500 °C及以上）下的运动，通过引入混合的电子和离子导电性使电学性质复杂化。在这项研究中，我们证明了室温下的电荷重新分配的CeO 2薄膜作为一个局部区域的机械变形的相变的结果。CeO 2薄膜在室温下的机械压痕导致不可逆变形。导电针尖原子力显微镜（C-AFM）分析表明，通过CeO 2薄膜的局部变形区域的电流增加。电子能量损失谱（EELS）分析配备了透射电子显微镜（TEM）表明，在变形区域中的电流对比度的增加来自于Ce 3+离子浓度的增加。基于分子动力学（MD）模拟和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的原子尺度计算工作，我们讨论了变形区域中Ce 3+离子量增加的根本原因。塑性形变诱导立方萤石CeO 2相变为新形成的T-CeO 2结构。这种相变主要通过氧离子移动靠近铈离子以释放CeO 2薄膜中吸收的机械能，随后电荷从初始CeO 2重新分布到新产生的T-CeO 2结构而发生。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Observation of room temperature intrinsic nonlinear thermoelectric effects in low-dimensional semimetals
Zernike Institute for Advanced Materials, University of Groningen（格罗宁根大学泽尔尼克高级材料研究所）
研究低维半金属中室温本征非线性热电效应，利用梯度反转技术谐波检测，在$T_\mathrm{d}$-WTe$_2$和TaIrTe$_4$中实现，解析二阶热电张量分量，证明相关贡献支配响应，为探索高阶热到电荷电流转换提供平台。
2026-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Observation of Inverse Edelstein Effect in Rashba-Split 2DEG between SrTiO3 and LaAlO3 at Room Temperature
Rashba物理在自旋轨道电子学领域得到了深入的研究，目的是寻找新的物理性质和FM磁化开关的技术应用。在这里，我们报告的观察逆Edelstein效应的Rashba分裂2DEG之间的两个绝缘氧化物SrTiO 3和LaAlO3的LaAlO3层厚度从3到40个单位电池（UC）的室温。我们进一步证明，自旋电压可以显着操纵的电场效应之间的SrTiO 3和3 UC LaAlO 3的2DEG。这些结果表明，在复合氧化物界面处的Rashba分裂2DEG可以用于室温有效的电荷和自旋转换，用于自旋电流的产生和检测。
2017-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of the inverse spin Hall effect in silicon
固体中的自旋-轨道相互作用将电子的自旋与其动量耦合起来。这种耦合引起自旋电流和电荷电流之间的相互转换：直接和反向自旋霍尔效应。自旋霍尔效应已在金属和半导体中观察到。然而，在最基本的半导体之一硅中尚未实现自旋/电荷转换，其中由于其非常弱的自旋-轨道相互作用，认为难以获得自旋霍尔效应。本文报道了室温下在硅中观察到的逆自旋霍尔效应。对于p型硅膜，自旋/电荷电流转换效率（自旋霍尔角）为0.0001。尽管自旋霍尔角很小，但我们在p-Si膜中发现了由于逆自旋霍尔效应而产生的清晰的电压，这表明硅可以用作自旋电流检测器。
2011-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Billion-Fold Enhancement of Room-Temperature Ionic Conductivity in h-RMnO3/YSZ Heterostructures via Electric-Field-Assisted Oxygen Deficiency Engineering
本研究通过电场辅助氧缺陷工程在h-RMnO3/YSZ异质结构中实现室温离子电导率十亿倍增强，归因于YSZ氧损耗，可通过膜厚和电压调控，为低温能源技术提供新途径。
2024-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On Tailoring Structural and Optoelectronic Properties of TiO2 Thin Films Synthesized via 'Room' Temperature High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS)
本研究针对TiO₂集成柔性/温度敏感器件需低温沉积的问题，通过近室温HiPIMS调控总压力和氧气流量实现TiO₂薄膜相比例与结晶质量可调，为其在能源领域的应用提供低温制备方案。
2025-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Flexoelectric effect mediated spin-to-charge conversion at amorphous-Si thin film interfaces
由于垂直于界面的电势而产生界面自旋到电荷的转换。电势可以人工诱导，例如，在界面处使用铁电和压电薄膜。诱导电势的替代方式可以是挠曲电场。在所有具有或不具有反转对称性的材料中都可以观察到挠曲电性，另外不需要大的栅极偏压。在这项实验研究中，我们报告了大的自旋电荷转换（自旋霍尔角-0.578）在Ni 80 Fe 20/非晶Si接口归因于挠曲电介导的Rashba自旋轨道耦合。在界面处的挠曲电性也引起了层间自旋声学声子或挠曲磁弹性耦合。除了自旋-电荷转换外，应变界面还导致反常能斯特效应增加近三倍。这种室温下自旋相关热电行为的应变工程为实现自旋电子学和自旋热电子学器件打开了一扇新的窗口。
2020-06-20 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
Mixed Magnetism for Refrigeration and Energy Conversion
磁性材料中晶格自由度和自旋自由度之间的有效耦合可以用于制冷和能量转换。这种耦合在表现出巨磁热效应的材料中得到增强。第一性原理电子结构计算揭示了六方晶系MnFe（P，Si）磁性的一种新形式：交替原子层中强磁性和弱磁性共存。Fe层的弱磁性（在居里温度下局部磁矩的消失）导致与晶格的强耦合，而相邻Mn层中的强磁性确保居里温度足够高以使得能够在室温和高于室温下操作。改变这些磁性亚晶格上的组成给出了调整工作温度并实现强烈降低不期望的热滞后的手柄。通过这种方式，我们设计了基于大量可用元素的新型材料，这些元素具有与高效制冷或能量转换循环的要求相匹配的特性。
2012-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoinduced Rashba spin to charge conversion via interfacial unoccupied state
在具有反转对称性破缺的界面处，Rashba效应将电子的运动耦合到它们的自旋，因此，可以发生自旋-电荷相互转换机制。这些相互转换机制通常利用自旋泵或自旋扭矩铁磁共振在费米能级的Rashba自旋分裂。在此，我们报道了在Cu（111）/ $α$ -Bi $_{2}$ O $_{3}$界面上费米能级以上的未占据态中通过Rashba自旋分裂进行的显著的光致自旋-电荷转换的证据.我们预测的平均Rashba系数$1.72\times 10^{-10}eV.m$在1.98 eV以上的费米能级，通过完全相对论第一性原理分析的界面电子结构与自旋轨道相互作用。我们发现协议与我们的观察螺旋度依赖于光致自旋电荷转换激发在1.96 eV，在室温下，与自旋电流产生的$J_{s}=10^{6}A/m^{2}$。本信显示了有效的自旋电荷转换的证据，利用Rashba自旋分裂在激发态，收获光能没有磁性材料或外部磁场。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Over 1% magnetoresistance ratio at room temperature in non-degenerate silicon-based lateral spin valves
为了提高n型非简并Si基横向自旋阀（Si-LSV）的磁电阻（MR）比，我们通过改变Si层的掺杂分布，并在Si沟道中引入更大的局部应变来提高MR比.通过这些改进，在Si-LSV中实现了1.4%的最高MR比，其中通过减少铁磁接触的电阻-面积积和增强Si沟道中的动量弛豫时间发挥了重要作用。
2020-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Efficient Charge-Spin Conversion and Magnetization Switching though Rashba Effect at Topological Insulator/Ag Interface
利用自旋矩铁磁共振技术在三维拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3和Ag双层膜中观察到了有效的电荷-自旋转换. Bi 2Se 3/Ag/CoFeB异质结构中的自旋轨道扭矩比随着Ag厚度增加到约2nm而显示出显著增强，并且对于5 nm的Ag达到0.5的值，其在室温下比Bi 2Se 3/CoFeB的自旋轨道扭矩比高约3倍。结果表明，Bi 2Se 3/Ag的界面效应超过了Bi 2Se 3层的拓扑表面态（TSS），并在Bi 2Se 3/Ag/CoFeB系统的电荷-自旋转换中起主导作用.基于第一性原理计算，我们将我们的观察归因于大的Rashba分裂带包裹TSS带，并具有相同的净自旋极化方向的TSS的Bi 2 Se 3。随后，我们第一次证明了在5.8 × 10^5 A/cm 2的低电流密度下Bi 2Se 3/Ag/Py中的Rashba诱导磁化翻转。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-induced inverse spin Hall effect in permalloy at room temperature
逆自旋霍尔效应（ISHE）是自旋轨道相互作用（SOI）导致的自旋电流向电荷电流的转变。在铁磁材料（FM）中，已知SOI有助于反常霍尔效应（AHE）、各向异性磁阻（AMR）和其它自旋相关输运现象。然而，在自旋电子器件的ISHE研究中，FM中的SOI一直被忽略，FM中的“自诱导ISHE”的可能性至今尚未被探索。在本文中，我们演示了FM中ISHE的实验验证。我们发现，自旋泵浦在坡莫合金（Py）薄膜中诱导的自旋电流在薄膜中产生横向电动势（EMF），这是自旋电流与SOI耦合的结果。对照实验排除了自旋整流效应和反常能斯特效应是产生电动势的原因。
2014-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation and enhancement of room temperature bilinear magnetoelectric resistance in sputtered topological semimetal Pt3Sn
本研究在室温单层溅射半金属Pt3Sn中观察到双线性磁电电阻，证实了自旋动量锁定，并通过添加CoFeB磁性层使BMER值翻倍，拓宽了材料体系并促进了自旋器件应用。
2023-05-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nonlinear Seebeck effect in Ni$_{81}$Fe$_{19}$|Pt at room temperature
本文在室温 NiFe|Pt 双层膜中观测到非线性塞贝克效应，发现其电压正比于温度梯度平方并具有独特长度标度律，并提出自旋流调制塞贝克系数的唯象模型成功解释实验现象。
2025-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin transport in non-degenerate Si with a spin MOSFET structure at room temperature
非简并半导体中的自旋输运有望为自旋晶体管、自旋逻辑器件和可重构逻辑电路的产生铺平道路，因为Si中的室温（RT）自旋输运已经实现。然而，RT自旋输运已被限制于简并Si，这使得难以产生基于自旋的信号，因为栅极电场不能用于操纵这样的信号。在这里，我们报告的自旋输运在非简并硅自旋金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）结构的实验演示。我们成功地观察到了Hanle型自旋进动信号的调制，这是非简并半导体中的一种特征自旋动力学。在室温下，我们获得了大于20 μm的长自旋输运和大于4π的自旋旋转.我们还观察到了室温下自旋输运信号的门诱导调制.我们成功地观察到了自旋扩散长度随门电压的变化，并将其归因于Elliott-Yafet自旋弛豫机制.这些成果有望为研制实用的Si基自旋MOSFET开辟道路。
2014-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of Spin Hall Effect in Weyl Semimetal WTe2 at Room Temperature
拓扑Weyl半金属的发现为实现凝聚态物理中的一些特殊物理现象提供了可能。具体地说，这些具有强自旋轨道耦合、破缺反转对称性和新颖自旋织构的半金属被预测表现出大的自旋霍尔效应，可以有效地将电荷电流转换为自旋电流。本文报道了在室温下服从Onsager倒易关系的Weyl半金属WTe 2中直接观察到的大自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应。利用石墨烯的长自旋相干长度和异质结界面处的自旋传输特性，通过制作具有石墨烯的范德华异质结，实现了对WTe 2中自旋霍尔现象产生的纯自旋电流的探测.这些实验结果得到了从头计算的很好支持，表明WTe 2具有很高的电荷-自旋转换效率，这为自旋-轨道诱导现象在自旋电子存储器和逻辑电路结构中的应用铺平了道路。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Prominent room temperature valley polarization in WS2/graphene heterostructures grown by chemical vapor deposition
我们研究了不同情况下的异质结构组成的WS 2单层生长的化学气相沉积（CVD）作为光学活性物质。我们发现，WS 2的谷极化的程度是由用于形成异质结构的材料类型的影响很大。我们的研究结果表明，WS 2和石墨烯（WS 2/Gr）之间的相互作用对温度相关的去极化（即随着温度的升高极化降低）有很强的影响，在近共振激发下，室温下的极化度达到24%。这与hBN包封的WS 2形成对比，其表现出仅11%的室温极化度。WS 2/Gr异质结构中观察到的低去极化速率归因于由于声子和从WS 2到石墨烯的快速电荷和能量转移过程而导致的几乎与温度无关的散射速率。在不同的异质结构配置之间的偏振度的显着变化也观察到在4K。在WS 2的K点和Γ点之间的价带附近的谷间空穴散射对直接环境敏感，导致观察到的变化。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning-Assisted 3D Printing of Thermoelectric Materials of Ultrahigh Performances at Room Temperature
本文提出机器学习辅助的挤出打印方法，通过高通量实验与贝叶斯优化协同搜索墨水配方和打印参数，打印出室温zT达1.3的BiSbTe基热电材料，为复杂三维热电材料与器件制造提供了通用策略。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Terahertz signatures of ultrafast Dirac fermion relaxation at the surface of topological insulators at room temperature
拓扑保护的表面态提供了丰富的物理和有前途的自旋电子学，光电和光子应用，需要正确理解其超快载流子动力学。在这里，我们调查这些动态的拓扑绝缘体（TI）的铋和锑的硫族化物的家庭，在那里我们隔离狄拉克费米子的响应在表面的散装载流子的响应相结合的光激发与带隙以下的太赫兹（THz）光子与TI样品具有不同的费米能级，包括一个样品的费米能级位于带隙内。我们确定明显更快的弛豫载流子的拓扑保护狄拉克表面状态（几百飞秒），相比散装载体（几皮秒）。与这种快速冷却动力学一致，我们观察到太赫兹谐波产生没有任何饱和效应，增加入射场，不像石墨烯表现出强饱和。这为提高THz非线性转换效率以及高带宽光电和自旋电子信息和通信应用开辟了有希望的途径。
2021-03-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-to-charge-current conversion in altermagnetic candidate RuO$_2$ probed by terahertz emission spectroscopy
Charles University（查理大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Czech Academy of Science（捷克科学院）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）；Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Materials Science Institute of Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
通过太赫兹发射光谱研究RuO₂中自旋到电荷电流转换，分析各向异性太赫兹发射的竞争效应，发现主要贡献来自各向异性反自旋霍尔效应，测得平均自旋霍尔角为2.4×10⁻³。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh Charge-to-Spin Conversion and Tunneling Magnetoresistance in Quasi-Two-Dimensional d-wave Altermagnet
School of Physics and Wuhan National High Magnetic Field Center, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院与武汉国家强磁场科学中心）
研究准二维d波交替磁体KV₂Se₂O的非相对论自旋输运特性及其在AFMTJs中的巨TMR效应，揭示其高自旋极化和稳定TMR性能。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Efficient Edelstein effects in one-atom-layer Tl-Pb compound
我们研究了具有大的Rashba型自旋分裂的单原子层Tl-Pb化合物中的正Edelstein效应和逆Edelstein效应。在室温下的自旋抽运实验中，在Py/Cu/Tl-Pb三层样品中清楚地观察到由于逆Edelstein效应引起的自旋-电荷转换电压。为了确认有效的自旋-电荷相互转换在Tl-Pb化合物，直接Edelstein效应也研究了在相同的三层样品通过测量调制的有效磁化阻尼在Py层通过在Tl-Pb层的电荷-自旋转换。利用Edelstein正效应和逆效应的结果，估算了Tl-Pb化合物的Edelstein长度约为0.1nm。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-electrical creation and control of giant spin-galvanic effect in 1T-MoTe2/graphene heterostructures at room temperature
通过电场设计新的物质状态并控制其电子和自旋电子学性质的能力是现代信息技术的核心，也是二维材料的范德华（vdW）异质结构的最新进展背后的驱动力。在这里，我们利用邻近诱导的Rashba-Edelstein（REE）效应在VDW异质结构的Weyl半金属候选MoTe 2和CVD石墨烯，在那里出现了前所未有的栅极控制开关的自旋电流效应，由于在室温下的有效的自旋-电荷转换。所测得的自旋电流信号的大小被发现是一个数量级大于其他系统，从而产生一个巨大的稀土元素。自旋电流信号的幅度和符号被示出为强烈调制的栅极电场附近的电荷中性点，这可以理解考虑的Rashba自旋轨道耦合诱导的自旋分裂的自旋织构的传导和价带的异质结构。这些发现打开了利用自旋电子存储器和逻辑技术中的自旋电流效应的门控开关的机会，以及在具有门可调功能的vdW异质结构中实现具有新颖自旋纹理的新物质状态的可能性。
2019-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
