Surprisingly large inverse spin Hall effect and systematic variation of spin-orbit coupling with d-orbital filling in 3d transition metals
一般认为，自旋轨道耦合（SOC）遵循Z4（原子序数）依赖性，并且仅在重元素中变得重要。因此，考虑到3d过渡金属的小Z，它们的SOC应该可以忽略不计。使用动态自旋泵的Y3 Fe 5 O 12为基础的结构，我们发现了一个系统的演化自旋霍尔角与d-轨道填充在一系列的3d金属，让人想起在5d金属中观察到的行为。特别地，Cr和Ni显示出非常大的自旋霍尔角（Pt的自旋霍尔角的一半），表明d轨道填充而不是Z在3d金属中的自旋霍尔效应（SHE）中起主导作用。这一结果丰富了我们对SHE的理解，拓宽了可用于探索SOC所能实现的丰富现象的材料范围，并为测试过渡金属中自旋轨道耦合的理论模型提供了指导。
2014-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Absence of the Ordinary and Extraordinary Hall effects scaling in granular ferromagnets at metal-insulator transition
测试了颗粒状三维Ni-SiO2薄膜在金属-绝缘体转变过程中异常霍尔效应标度的普遍性。已经确定了三种类型的磁输运行为：金属，弱绝缘和强绝缘。普通和非凡的霍尔效应和材料电阻率之间的缩放是不存在的弱绝缘范围内的对数温度依赖性的电导率为特征。结果提供了令人信服的实验证实，最近的模型预测过渡从对数指数电导率的温度依赖性时，颗粒间的电导低于量子电导值和损失的霍尔效应缩放时，颗粒间的电导高于量子之一。这种效应是在高温下发现的，反映了材料的颗粒结构，而不是低温量子修正。
2014-10-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles theory of intrinsic spin and orbital Hall and Nernst effects in metallic monoatomic crystals
自旋和轨道流的产生在自旋轨道电子学领域中是至关重要的。本文利用相对论密度泛函理论和Kubo线性响应理论，系统地研究了40种单原子金属的自旋霍尔效应和轨道霍尔效应.计算了自旋霍尔电导率（SHC）和轨道霍尔电导率（OHC）随电化学势的变化关系，并研究了自旋轨道相互作用强度的影响.我们的计算预测在$sp$金属中OHC相当小，但在$d$带金属中OHC大得多，最大值[ $\sim 8000\,(\hbar/e)Ω^{-1}{\rm cm}^{-1}$ ]接近$d$系列的中间。利用Mott公式计算了自旋和轨道霍尔效应、自旋能斯特效应（SNE）和轨道能斯特效应（ONE）的热对应。我们发现，尚未观察到的ONE是显着大于（$\sim 10 \times$）比SNE和第10族元素（Ni，Pd和Pt）的最大值。我们的工作提供了一个广泛的概述电和热诱导自旋和轨道输运在单原子金属。
2022-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Orbital Hall Effect in Metallic Nanoribbons
本研究将轨道霍尔效应扩展到时间域，通过飞秒激光脉冲在铜纳米带中诱导轨道角动量电流，揭示了超快轨道霍尔效应与静态图像一致但存在电荷与角动量电流差异，为受限金属系统超快霍尔效应研究奠定基础。
2023-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Hall carrier density and magnetoresistance measurements in thin film vanadium dioxide across the metal-insulator transition
在高达12特斯拉的磁场中，对薄膜二氧化钒（VO 2）的金属-绝缘体转变（MIT）进行了温度相关的磁输运测量。霍尔载流子密度在MIT处增加了4个数量级，并且几乎完全解释了电阻变化。霍尔迁移率在MIT上变化很小，并且保持较低，约为0.1cm 2/V sec。发现电子是MIT两侧的主要载流子。测量了半导体相的小正磁阻。
2010-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall effect in 3d ferromagnetic metals for field-free switching of perpendicular magnetization: A first-principles investigation
本文通过第一性原理研究3d铁磁金属中自旋轨道耦合驱动和非相对论两种自旋霍尔机制，揭示其自旋霍尔电导率与温度、成分的关系，并证明可利用3d铁磁金属实现垂直磁化的无外磁场确定性翻转。
2025-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Exploring interfacial exchange coupling and sublattice effect in heavy metal/ferrimagnetic insulator heterostructures using Hall measurements, x-ray magnetic circular dichroism, and neutron reflectometry
我们使用随温度变化的霍尔测量，以确定贡献的自旋霍尔，磁接近，和亚晶格效应的异常霍尔信号在重金属/亚铁磁绝缘体异质结垂直磁各向异性。这种方法能够检测磁邻近效应起始温度和磁化补偿温度，并提供关于界面交换耦合的基本信息。磁邻近效应的发生在温度相关的异常霍尔信号中产生局部极值，该信号随着磁绝缘体厚度的增加而发生在更高的温度下。这种磁邻近效应开始发生在Pt比W高得多的温度下。磁化补偿点是由一个尖锐的异常霍尔符号变化和发散的矫顽场确定的。利用X射线磁性圆二色性和极化中子反射仪直接探测了磁性邻近效应，揭示了W和磁性绝缘体之间的反铁磁耦合。最后，我们总结了各种重金属/磁性绝缘体异质结构中磁化重金属的交换耦合组态和反常霍尔效应符号。
2019-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Electrical Detection of Ferroelectric-like Metals through Nonlinear Hall Effect
类铁电金属是一类相对罕见的具有类铁电畸变和金属导电性的材料。LiOsO $_3$是第一个被证实的和研究最多的类铁电金属。自由载流子的存在使得传统的铁电技术很难对其进行研究。本文通过对称性分析和第一性原理计算，证明了LiOsO $_3$的类铁电相变可以用一种基于非线性霍尔效应的电输运方法来研究。在类铁电相中存在Berry曲率偶极子，利用常规的实验装置，可以得到可测量的非线性霍尔电导。然而，类顺电相LiOsO $_3$的对称性使Berry曲率偶极子消失。Berry曲率偶极子对极位移有很强的依赖性，这可能有助于极序的检测。非线性霍尔效应为类铁电金属研究中相变的检测提供了一种有效的方法，促进了类铁电金属在类铁电电子器件中的应用。
2020-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Localization and the Anomalous Hall Effect in a "Dirty" Metallic Ferromagnet
我们报告在一个广泛的温度范围内（0.1 K $\leq T \leq$-100 K）在无序铁磁半导体（\gma）的磁阻测量。研究的重点是一系列的金属\gma ~外延层，位于附近的金属-绝缘体转变（$k_F l_e\sim 1$）。在低温下（$T < 4$ K），我们首先确认了早期研究的结果，即纵向电导率显示出$T^{1/3}$依赖性，与载流子在"脏“金属中定位的量子校正一致。此外，我们发现，反常的霍尔电导率在这个温度范围内表现出普遍的行为，没有明显的量子校正。我们认为，所观察到的低温纵向和横向电阻率之间的标度关系，结合量子校正的异常霍尔电导率的情况下，是一致的侧跳机制的异常霍尔效应。相反，在高温（$T \gtrsim 4$ K），无论是纵向还是异常霍尔电导率表现出普遍的行为，表明主导地位的非弹性散射贡献下降到液氦温度。
2010-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Mid-infrared Hall effect in thin-film metals: Probing the Fermi surface anisotropy in Au and Cu
利用灵敏的中红外（MIR，900-1100 cm-1，112-136 meV）光弹偏振调制技术同时测量金属薄膜的法拉第旋转和圆二色性。这两个量决定了复杂的交流霍尔电导率。这种新的技术被应用于研究Au和Cu薄膜的温度低至20 K和磁场高达8 T。霍尔频率与能带理论预测一致。我们报告的第一次测量的MIR霍尔散射率，这是显着低于来自德鲁德分析零磁场MIR传输测量。这种差异定性地解释在Au和Cu的费米面的各向异性。
1999-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the intrinsic framework of the Hall-Petch relationship of metals from the view of the electronic-structure level
本文提出基于电子结构的内在描述符，揭示 Hall-Petch 系数 σ0 和 k 分别由元素电子属性与内聚能决定，并建立预测金属尺寸依赖屈服强度的结构–性能关系。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Anomalous Hall and Half-metallic Phases in Ferromagnetic (111) Bilayers of 4d and 5d Transition Metal Perovskites
在人工氧化物异质结构中可以形成特殊的电子相，这将为新的物理学提供肥沃的土壤，也会产生新的器件功能。基于系统的第一性原理密度泛函理论研究了4d和5d过渡金属钙钛矿（111）超晶格（ABO 3）2/（AB'O3）10的磁性和电子性质（B = Ru，Rh，Ag，Re，Os，Ir，Au; AB'O_3 = LaAlO_3，SrTiO_3），我们证明了由于量子限制，双层（LaBO_3）_2（B = Ru，Re，Os）和（SrBO_3）_2（B = Rh，Os，Ir）是铁磁性的，有序化温度可达室温。特别是，双层（LaOsO 3）2是一种奇异的自旋极化量子反常霍尔绝缘体，而其他铁磁双层金属具有大霍尔电导可比的电导量子。此外，双层（LaRuO 3）2和（SrRhO 3）2是半金属，而双层（SrIrO 3）2具有独特的巨大的磁各向异性。因此，我们的研究结果表明，4d和5d金属钙钛矿（111）双层是一类准二维材料，可用于探索奇异量子相，也可用于低功率纳米电子学和氧化物自旋电子学等高级应用。
2016-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature intrinsic anomalous Hall effect in disordered half-metallic ferromagnetic quaternary Heusler alloy CoRuFeSi
National Institute of Technology Andhra Pradesh（安得拉邦国立技术学院）；Indian Institute of Technology Hyderabad（海德拉巴印度理工学院）；Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院低温结构研究所）；Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；UGC-DAE Consortium for Scientific Research, Kolkata Centre（UGC-DAE科学研究中心加尔各答中心）
研究发现四元Heusler合金CoRuFeSi在室温下具有显著的内在异常霍尔效应，其源于Berry曲率机制，为自旋电子器件提供了新机遇。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Deficiency of the Bulk Spin Hall Effect Model for Spin-Orbit Torques in Magnetic Insulator/Heavy Metal Heterostructures
在磁性绝缘体/重金属异质结构中，电流可以同时引起两种效应，即重金属侧的自旋霍尔磁电阻（SMR）和磁性绝缘体侧的自旋轨道力矩（SOTs）。在基于体自旋霍尔效应（SHE）的纯自旋流模型框架内，自旋霍尔诱导反常霍尔效应（SH-AHE）与SMR的比值应等于类场力矩（FLT）与类阻尼力矩（DLT）的比值。本文对不同厚度的Tm_3Fe_5O_（12）/Pt或Tm_3Fe_5O_（12）/Pt异质结构的SMR、SH-AHE和SOT进行了定量研究，其中Tm_3Fe_5O_（12）是一种具有垂直磁各向异性的亚铁磁绝缘体。我们发现FLT和DLT的测量有效场之间的比率至少是SH-AHE与SMR的比率的2倍。此外，体SHE模型严重低估了FLT的自旋力矩效率。我们的研究结果揭示了体SHE模型的不足之处，也解决了界面效应的重要性，如Rashba和磁性绝缘体/重金属异质结构中的磁邻近效应。
2017-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Spin-reorientation Driven Temperature Dependent Intrinsic Anomalous Hall Conductivity in Fe$_3$Ge, a Ferromagnetic Topological Metal
本文研究铁磁拓扑金属Fe$_3$Ge中反常霍尔电导率的温度依赖性，揭示其内禀贡献随温度降低因自旋重取向而变化，并给出外禀贡献随温度下降的定量规律。
2025-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Spin transport in half-metallic ferromagnets
本文从理论上研究了有限温度下半金属铁磁体中的自旋输运。侧跳和斜散射自旋霍尔电导率的贡献推导出使用久保公式。电子-磁振子相互作用导致少数自旋带的能隙中的有限态密度，并诱导自旋霍尔电导。我们表明，自旋霍尔电导率是成正比的$T^{3/2}$，与$T$是温度和敏感的$T$。我们认为自旋霍尔电导率可能是研究少数自旋态的一个工具。
2016-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Tuning topologically nontrivial states in the BHT-Ni metal organic framework
本研究通过第一性原理计算，在BHT-Ni金属有机框架中实现了不同掺杂浓度下的多种拓扑量子态，并揭示了几何对称性破缺对量子霍尔效应及谷霍尔效应的调控作用。
2025-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Valve-Like Magnetoresistance and Anomalous Hall Effect in Magnetic Weyl Metal Mn$_2$PdSn
本研究报道了反Heusler结构铁磁性Weyl金属Mn$_2$PdSn在室温下表现出自旋阀类磁电阻和反常霍尔效应，其源于拓扑非平凡能带与磁性的相互作用，为磁性Weyl金属的应用提供了平台。
2024-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Electromotive forces generated in 3d-transition ferromagnetic metal films themselves under their ferromagnetic resonance
报道了3d过渡铁磁金属（FM = Fe，Co，Ni_（80）Fe_（20））薄膜在铁磁共振（FMR）作用下产生的电动势（EMF）特性。对于Fe和Co薄膜，由于反常霍尔效应产生的电动势主要是在它们的铁磁电阻下产生的。同时，对于Ni 80 Fe 20薄膜，主要是由于FMR下Ni 80 Fe 20薄膜本身的逆自旋霍尔效应产生的电动势。这种趋势定性地解释了不同的自旋极化，自旋霍尔电导率，反常霍尔电导率，磁化饱和，和FM膜的电阻率。
2016-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal spin Hall effect and spin-orbit interaction in nonmagnetic metals
对非局域自旋注入器件中的自旋霍尔效应进行了理论研究。利用非定域自旋注入技术，在非定域金属（N）中产生纯自旋电流。在N中流动的自旋电流通过自旋轨道散射而偏转，以在横向方向上感应霍尔电流并在N的边缘处积累电荷，从而产生自旋电流感应的霍尔效应。本文提出了一种提取金属自旋轨道散射信息的方法。
2006-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Colossal Spin Hall Effect in Ultrathin Metallic Films
我们预测自旋霍尔角高达80%的替代铋杂质的贵金属薄膜。巨大的自旋霍尔效应是由自旋霍尔电导率在减少样品尺寸的增强和共振杂质散射的电荷电导率的强烈降低引起的。这些发现可以被利用来通过应变工程来创建具有高效率的电荷到自旋电流转换的材料。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thickness dependence of unidirectional spin-Hall magnetoresistance in metallic bilayers
最近在实验上发现了一种非线性磁电阻--单向自旋霍尔磁电阻--存在于由重金属和铁磁金属组成的双层金属膜中。为了研究USMR的基本机制，在室温下，在Pt/Co/AlOx三层中，提出了USMR的铁磁和重金属层厚度依赖性。为了避免歧义，二次谐波霍尔测量用于分离自旋霍尔和热贡献的非线性磁阻。实验结果拟合通过使用漂移扩散理论，与参数提取的纵向电阻率的Co层的Fuchs-Sondheimer模型的框架内的分析。结果表明，超磁电阻不仅受重金属层中自旋霍尔效应的影响，而且受铁磁层中金属扩散过程的影响.
2017-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Relation between spin Hall effect and anomalous Hall effect in 3$d$ ferromagnetic metals
本文研究了三种$d$铁磁金属（Fe、Co、坡莫合金（Ni、$_{81}$、Fe、$_{19}$ ; Py）和Ni）在不同的磁电阻率和温度下的自旋霍尔效应（SHE）和反常霍尔效应（AHE）机制。在声子散射可以忽略的低温下，Py中SHE和AHE的斜散射系数与其自旋极化有关。然而，这种简单的关系在更高温度下对Py以及在任何温度下对其他铁磁金属都不成立。我们发现，在一般情况下，SHE和AHE之间的关系更为复杂，与SHE的温度依赖性比AHE强得多。
2019-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation between the spin Hall angle and the structural phases of early 5d transition metals
本文研究了X/CoFeB/MgO（X=Hf，Ta，W，Re）异质结中5d前过渡金属的结构与自旋霍尔角的关系。自旋霍尔磁阻（SMR）被用来表征重金属的自旋霍尔角。透射电子显微镜图像显示，所有底层是无定形的，当它们的厚度很小时，然而，结晶相出现的厚度增加某些元素。我们发现，重金属层厚度依赖的SMR反映了这些结构的变化。旋转霍尔角最大|θ $_{SH}$|当主相为类非晶相时，Hf、Ta、W和Re的相对含量分别约为0.11、0.10、0.23和0.07。我们发现类非晶相不仅具有大的电阻率，而且还具有相当大的自旋霍尔电导率，这两者都有助于大自旋霍尔角的出现。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photo-modulation of the spin Hall conductivity of mono-layer transition metal dichalcogenides
我们报告了一种可能的光学调谐的自旋霍尔电导率在单层过渡金属dichalcogenides。频率远高于系统能量标度（\textit{off-resonant}条件）的光束不会激发电子，但会重新排列能带结构。重排是定量建立使用Floquet形式主义。对于这样的单层过渡金属二硫属化物的系统，自旋霍尔电导率（在存在无序的情况下用Kubo表达式计算）在较高频率和较低强度下表现出下降。最后，我们比较了更高自旋轨道耦合的WSe $_{2} $与MoS $_{2} $的自旋霍尔电导率;发现WSe $_{2}$的自旋霍尔电导率更大。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inefficiency of orbital Hall effect on the spin torque in transition metal/ferromagnet bilayers
本研究通过第一性原理计算，系统研究了过渡金属/铁磁体双层中的自旋力矩，发现轨道霍尔效应贡献远低于自旋霍尔效应，且在TM/Ni中轨道霍尔与自扭矩相互抵消。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Zero-field current-induced Hall effect in ferrotoroidic metal
我们已经对铁磁晶体候选材料UNi 4 B进行了精确的霍尔测量。低于尼尔温度TN ~ 20 K（对应于铁磁超导转变温度），霍尔电压即使在零场下也变得有限，并且与电流密度的平方成比例地变化;相比之下，它在TN以上几乎为零。此外，我们已经发现，从我们的霍尔效应测量估计的电流感生磁化是定性地与以前的直接测量值一致。这些结果提供了强有力的证据，磁电现象独特的铁磁环金属-零场非线性霍尔效应所造成的电流感应磁化连接铁磁环的时刻。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comment on "Weyl fermions and the anomalous Hall effect in metallic ferromagnets"
我们指出，与Chen，Bergman和Burkov [Phys. Rev. B 88，125110（2013）]的断言相反，即使在能带结构中存在外尔点，本征反常霍尔电导率的非量子化部分也确实可以表示为费米面性质。
2013-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
3d Transition Metal Adsorption Induced Vally-polarized Anomalous Hall Effect in Germanene
基于密度泛函理论（DFT）+U和Berry曲率计算，研究了3d过渡金属（Ti ~ Co）原子吸附锗烯（TM-germanene）的电子结构和拓扑性质.发现锗烯表面吸附Cr、Mn或Co原子可实现谷极化反常霍尔效应。有限谷霍尔电压可以很容易地在其纳米尺度上检测到，这对于谷电子器件是重要的。此外，通过改变系统的费米能，可以获得不同的谷极化电流甚至可逆的谷霍尔电压。系统的这种多功能特性在下一代电子设备中显示出潜力。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse Spin Hall Effect in NiFe / Normal Metal Bilayers
铁磁体中的自旋抽运提供了纯自旋流的来源。通过逆自旋霍尔效应，自旋电流被转换成充电电流和相应的可检测的DC电压。注入的自旋电流与产生的电荷电流的比率由自旋霍尔角给出。然而，实验的数量或多或少等于自旋霍尔角不同值的数量，即使对于研究最多的正常金属铂也是如此。该出版物提供了一个完整的研究反自旋霍尔效应和各向异性磁阻不同的NiFe（Py）/正常金属双层使用共面波导结构。角度和频率相关的测量强烈地表明，自旋泵浦和逆自旋霍尔效应可以用来量化自旋霍尔角，只有当某些条件得到满足。排除作为寄生电压产生效应的各向异性磁阻，Py/Pt和Py/Au中的反自旋霍尔效应的测量分别产生0.09和0.008的自旋霍尔角。此外，在铁磁共振Py/Pt的直流电压作为温度的函数进行了研究，并将结果与理论模型进行了比较。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perpendicularly Polarized Spin Hall Effects Induced by Spin-Dependent Scattering in Ferromagnetic Metals
铁磁体中的自旋电流提供了不同的功能。我们研究了铁磁金属中磁性杂质散射的非本征自旋霍尔效应。我们表明，自旋相关的散射可以提供一个高的自旋电流极化垂直于磁化方向，是一个主导的机制，在中等电导率制度。我们发现自旋守恒通道和自旋翻转通道的叠加导致了自旋流的产生。这些发现表明，优化合金成分是控制自旋霍尔效应的有效策略。
2022-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous spin Hall angle of a metallic ferromagnet determined by a multiterminal spin injection/detection device
本文报道了铁磁金属合金钴铁（Co $_{25}$ Fe $_{75}$，CoFe）中反常自旋霍尔角的测定。这是通过测量自旋注入/检测效率的多终端设备与纳米线的铂（Pt）和CoFe沉积到磁性绝缘体钇铁石榴石（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$，YIG）。应用自旋电阻模型，我们的多终端自旋输运数据，我们确定在YIG的磁振子电导率，在YIG/CoFe界面的自旋电导，最后的异常自旋霍尔角CoFe作为其自旋扩散长度的函数在一个单一的设备。我们的实验清楚地揭示了一个负的反常自旋霍尔角的铁磁金属CoFe，但一个消失的普通自旋霍尔角。这与铁磁金属Co和坡莫合金的结果相反。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sign Changes of Intrinsic Spin Hall Effect in Semiconductors and Simple Metals: First-Principles Calculations
利用第一性原理计算研究了半导体和简单金属中的自旋霍尔效应。我们发现，在实际材料中，本征自旋霍尔电导（ISHC）表现出丰富的符号变化，这可以用来区分这种效应与非本征效应。计算得到的n型GaAs中的ISHC与实验结果吻合较好，且与由非本征效应得到的符号不同。另一方面，在W和Au中的ISHC，其分别显示相反的符号，是鲁棒的，并且对无序不敏感。
2006-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of unidirectional spin Hall magnetoresistance in heavy-metal/ferromagnetic-metal bilayers
最近的实验揭示了由重金属（HM）和铁磁金属（FM）组成的金属双层膜的磁阻的非线性特征。当反转所施加的面内电流或磁化方向时，观察到双层的长阻的微小变化。我们将这种非线性输运行为归因于FM层中的电子迁移率的自旋极化依赖性，该FM层与由源自HM层的大部分的自旋霍尔电流在该层中诱导的自旋累积一致地起作用。基于一个简单的漂移扩散模型，导出了非线性磁电阻的显式表达式，表明非线性磁电阻出现在自旋霍尔角（SHA）的一阶，并且当电流反向时，非线性磁电阻的符号发生变化，与实验结果一致.我们还讨论了控制非线性磁电阻的符号和提高效应大小的可能途径。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A scaling relation of anomalous Hall effect in ferromagnetic semiconductors and metals
本文将最近在铁磁半导体（Ti，Co）O_2中发现的反常霍尔效应的标度关系与各种铁磁半导体和金属的标度关系进行了比较。许多电导率σ_xx_ < 10^4 ohm^-1 cm^-1的化合物也表现出类似的关系：异常霍尔电导率σ_AH_近似与σ_AH_与σ_xx_^1.6成正比，这与最近的理论相一致。这个关系式在sigma_xx_的五十年内都是有效的，不管是金属导电还是跳跃导电。
2007-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Hall magnetoresistance in metallic bilayers
研究了由重金属（HM）层和铁磁金属（FM）层组成的双层金属膜中的自旋霍尔磁电阻（SMR）。我们发现近十倍的增加SMR在W/CoFeB相比，以前研究的HM/铁磁绝缘体（FI）系统。SMR随温度的降低而增加，尽管W层电阻率随温度的变化可以忽略不计。一个模型来解释的纵向自旋电流的FM层，金属铁磁体的关键特性之一的吸收。我们发现，该模型不仅定量地描述了HM层的厚度依赖性的SMR，允许准确估计的自旋霍尔角和HM层的自旋扩散长度，但也可以占SMR的温度依赖性通过假设一个温度依赖的FM层的自旋极化。这些结果说明了独特的作用，金属铁磁层在定义跨HM/FM界面的自旋传输。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Dominance of the Orbital Hall Effect over Spin in Transition Metal Heterostructures
本研究通过自旋泵浦实验，在19种过渡金属异质结构中揭示轨道霍尔效应远超自旋贡献，与理论预测大体相符，凸显轨道电子学的重要性。
2025-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit coupling induced valley Hall effects in transition-metal dichalcogenides
在过渡金属二硫属化物中，K谷中的电子可以经历伊辛和拉什巴自旋轨道耦合。在这项工作中，我们表明，Ising和Rashba自旋轨道耦合的共存导致了一种特殊类型的谷霍尔效应，我们称之为自旋轨道耦合诱导谷霍尔效应。重要的是，在导带边缘附近，由自旋-轨道耦合产生的谷依赖的Berry曲率通过外部门高度可调，并且在可访问的实验条件下主导源自轨道自由度的固有Berry曲率。我们发现，自旋轨道耦合诱导的谷霍尔效应表现在谷霍尔电导率的栅极依赖性，这可以检测到的克尔效应实验。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impurity-induced vector spin chirality and anomalous Hall effect in ferromagnetic metals
多个散射体的散射有时会引起异常的霍尔效应。本文研究了反常霍尔效应的产生机制，它是由自旋杂质和局域磁矩的关联引起的，即由矢量自旋手征引起的霍尔效应。利用散射理论方法，研究了由两个磁矩和一个非磁性杂质的散射过程引起的斜散射，该散射与非磁性杂质附近自旋的矢量自旋手征成正比.此外，我们表明，一个有限的矢量自旋手征自然存在于周围的杂质在通常的铁磁金属在有限的温度下，由于局部反转对称性破缺的杂质。这一结果可能与磁性氧化物在有限温度下反常霍尔效应增强有关。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly tunable nonlinear Hall effects induced by spin-orbit couplings in strained polar transition-metal dichalcogenides
最近，在原子级薄的~ 1 T '/Td-WTe $_2$中发现了由Berry曲率偶极子引起的非线性霍尔效应。在这项工作中，我们表明，在应变极性过渡金属二硫属化物（TMD）与2 H-结构，贝里曲率偶极子的自旋自由度产生强的非线性霍尔效应。在0.2%量级的单轴应变下，在电子掺杂的极性TMD如MoSSe中出现了强非线性霍尔信号，其特征在于1 μ m量级的Berry曲率偶极子，并且这在实验上很容易检测到。此外，非线性霍尔电流的大小和符号可以很容易地通过电动门控和应变进行调谐。这些性质可用于区分非线性霍尔效应与经典机制，如棘轮效应。重要的是，我们的系统提供了一个潜在的方案，用于构建电开关能量收集整流器。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic spin Hall effect in platinum metal
用第一性原理相对论能带计算方法研究了金属Pt中的自旋霍尔效应。结果表明，低温下自旋霍尔电导（SHC）为$\sim 2000 (\hbar/e)(Ω{\rm cm})^{-1}$，室温下下降到$\sim 200 (\hbar/e)(Ω{\rm cm})^{-1}$.这是由于双简并$d$带在费米能级附近的高对称性$L$和$X$点的自旋轨道分裂的共振贡献。通过用有效哈密顿量模拟这些近简并态，我们发现SHC在费米能级附近有一个峰值，杂质散射引起的顶点修正消失。因此，我们认为，大自旋霍尔效应实验观察到的铂是本征性质。
2008-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum anomalous Hall effect and tunable topological states in 3d transition metals doped silicene
我们通过掺杂3d过渡金属在硅烯中实现了量子反常霍尔效应。用解析模型和Wannier插值方法研究了钒掺杂硅烯中存在稳定的量子反常霍尔效应。我们还预测了在某些过渡金属掺杂的硅烯中可以实现量子谷霍尔效应和电可调拓扑态，在这些能带反转的地方。我们的发现为实现量子反常霍尔效应提供了新的方案，为实现电可控拓扑态提供了平台。
2013-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic octupole Hall effect in heavy transition metals
本文通过第一性原理计算研究4d和5d过渡金属中的磁八极霍尔效应，揭示其源于轨道织构与自旋轨道耦合的共同作用，并筛选出适合观测磁八极物理的最优材料。
2025-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant orbital Hall effect and orbital-to-spin conversion in 3d, 5d, and 4f metallic heterostructures
轨道霍尔效应提供了自旋霍尔效应的替代手段，以将充电电流转换成角动量流。最近，引人注目的签名的轨道霍尔效应已被确定在三维过渡金属。在这里，我们报告了一个系统的研究，包括3D，5D和4F金属异质结中的轨道电流的产生，传输和转换。我们发现Cr的轨道霍尔电导率达到了5*10^5 Ohm^{-1} m^{-1}量级的巨大值，Pt除了自旋霍尔效应外，还表现出很强的轨道霍尔效应。作为厚度的函数进行测量的Cr-Cr，Mn和Pt层和铁磁Co和Ni层揭示了如何轨道和自旋电流竞争或相互帮助，以确定作用在磁性层上的自旋-轨道扭矩。我们进一步展示了这种相互作用如何可以通过在磁性层和磁性层之间引入4 f间隔物来大幅调制。Gd和Tb充当非常有效的轨道-自旋电流转换器，将Cr产生的自旋-轨道扭矩提高4倍，并反转Pt产生的扭矩的符号。为了解释我们的结果，我们提出了一个广义漂移扩散模型，包括自旋和轨道霍尔效应，并描述了它们的相互转换介导的自旋-轨道耦合。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Anomalous Hall Effect in the Metallic Triangular-Lattice Magnet PdCrO2
实验研究了准二维三角晶格反铁磁体PdCrO 2的反常霍尔效应。使用高质量的PdCrO 2单晶，我们发现霍尔电阻率偏离传统的行为低于T* = 20 K，明显低于TN = 37.5 K，在TN = 37.5 K时，Cr^{3+}（S=3/2）以120度结构自旋有序。考虑到自旋手征在最简单的120度自旋结构中抵消的理论预期，我们讨论了贝里相机制中出现UAHE所需的条件。
2010-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of pure inverse spin Hall effect in ferromagnetic metals by FM/AFM exchange bias structures
报道了钇铁石榴石（YIG）中自旋塞贝克效应（SSE）产生的自旋电流可以被铁磁金属（NiFe）探测到。通过使用FM/AFM交换偏置结构（NiFe/IrMn），NiFe的逆自旋霍尔效应（ISHE）和平面能斯特效应（PNE）可以明确地分离，允许我们观察到纯ISHE信号。在消除了NiFe中的面内温度梯度之后，我们甚至可以观察到纯ISHE信号，而没有来自NiFe本身的PNE。值得注意的是，获得了与Pt相当的NiFe的大自旋霍尔角（0.098）。本工作提供了一种FM/AFM交换偏置结构，通过电荷信号检测自旋电流，并强调了铁磁金属中的ISHE可以用于自旋电子学的研究和应用。
2015-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Feedback in Ferromagnet/Spin Hall Metal Heterostructures
在铁磁体/普通金属异质结构中，自旋泵激和自旋转移矩是两个相伴发生的相互作用过程。它们的相互作用引入了动态反馈效应，将磁化和电流的能量耗散通道互连。通过求解正常金属中存在自旋霍尔效应时的自旋扩散过程，我们证明了动态反馈引起：（i）非线性磁阻尼，这对维持自旋霍尔振荡器在大角度下的均匀稳态振荡至关重要。(ii)一个频率依赖的自旋霍尔磁阻，减少到自旋霍尔磁阻在直流极限。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Acoustic spin Hall effect in strong spin-orbit metals
我们报道了声自旋霍尔效应的观测结果，这种效应通过自旋轨道相互作用（SOI）促进了晶格运动诱导的自旋电流。在声表面波（SAW）的激励下，我们发现非磁性金属中有自旋电流与声表面波（SAW）的传播方向正交。声自旋霍尔效应表现为非磁性金属（NM）/铁磁金属（FM）双层膜中的场依赖性声电压。当NM层厚度接近其自旋扩散长度时，声电压达到最大值，当NM层厚度较弱时，声电压为零，声电压随SAW频率线性增加。为了解释这些结果，我们发现自旋电流必须与SOI和晶格位移的时间导数成比例。这种形式的自旋电流可以从与时变Berry曲率和/或由SOI介导的非常规自旋-晶格相互作用相关联的Berry电场导出。这些结果，这意味着强耦合的电子自旋与旋转晶格通过SOI，晶格动力学提供自旋电流在强自旋轨道金属的潜力。
2020-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall magnetoresistance in antiferromagnet/heavy-metal heterostructures
研究了重金属Pt和反铁磁绝缘体NiO双层异质结构薄膜中的自旋霍尔磁电阻效应。当旋转外部磁场在NiO的易平面，我们记录的纵向和横向电阻率的Pt层，并观察到一个振幅调制与自旋霍尔磁电阻。与共线亚铁磁体上的Pt相比，调制相移90°，并且其幅度随着磁场的大小而强烈增加。我们在一个综合模型中解释了所观察到的自旋霍尔磁电阻的磁场依赖性，并考虑了磁场引起的反铁磁体中畴结构的修改。通过这个通用模型，我们能够进一步估计反铁磁体中磁弹性耦合的强度。我们的详细研究表明，自旋霍尔磁电阻是一个通用的工具，调查的磁性自旋结构以及磁弹性效应，即使在反铁磁多畴材料。
2018-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Anomalous Hall Effect
反常霍尔效应被认为是铁磁金属独特的输运性质，是由自旋极化和自旋轨道耦合共同作用引起的。然而，最近的实验表明，这种效应也发生在与磁性绝缘体（钇铁石榴石（YIG））接触的金属（Pt）中，即使采取预防措施以确保金属中没有感应磁化。我们提出了一个理论，这种效果的基础上从磁界面和自旋霍尔效应在大块的金属自旋相关的散射的联合行动。与以前的理论不同，我们预测的效果是一阶的自旋轨道耦合，就像传统的异常霍尔效应-唯一的区别是空间分离的自旋轨道相互作用和磁化。为此，我们将这种效应命名为\textit{nonlocal anomalous Hall effect}，并预言其符号将由金属中自旋霍尔角的符号决定。理论计算的AH电导率与Pt/YIG结构中的测量值符合得很好。
2015-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Spin Hall Effect and Topological Field Effect Transistor in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
报道了一类新的二维过渡金属二硫属化物大禁带量子自旋霍尔绝缘体MX $_2$（M=（Mo，W），X=（S，Se，Te）），其拓扑电子性质可通过外加电场高度调谐.我们提出了一种新的拓扑场效应晶体管，这些原子层材料和它们的范德华异质结构。我们的器件通过拓扑保护的输运通道表现出参数增强的电荷-自旋电导，并且可以通过拓扑相变而不是载流子耗尽被电场快速关断。我们的工作为拓扑量子电子学提供了一个实用的材料平台和器件结构。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Pumping and Inverse Spin Hall Effect in Platinum: The Essential Role of Spin-Memory Loss at Metallic Interfaces
通过Co中的铁磁共振、自旋抽运和逆自旋霍尔效应的组合实验，|Pt双层和Co |Cu| Pt三层，我们证明了一致的值的自旋扩散长度$\ell_{\rm sf}^{\rm Pt}=3.4\pm0.4$ nm和自旋霍尔角$θ_{\rm SHE}^{\rm Pt}=0.051\pm0.004$的Pt。我们的数据和模型强调的部分退极化的自旋电流在每个接口由于自旋记忆损失。我们的模型调和先前公布的自旋霍尔角值，并解释了不同的标度长度的铁磁阻尼和自旋霍尔效应感应电压。
2014-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hall-effect within the colossal magnetoresistive semi-metallic state of MoTe2
在这里，我们报告了一个系统的研究的霍尔效应的半金属状态的块状MoTe $_2$，这是最近声称是一种新型的外尔半金属状态的候选人。温度（$T$）的载流子密度和它们的迁移率的依赖性，估计从各向同性的双载流子模型的基础上的数值分析，表明其极大的和非饱和的磁阻可能归因于在低温下的电子和空穴的密度之间的一个近乎完美的补偿。空穴密度的突然增加，伴随着电子迁移率在低于$T \sim 40$ K时的快速增加，导致在低温下电子和空穴的密度相当，这表明在该温度附近可能存在电子相变。
2016-07-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Nature of magnetotransport in metal/insulating-ferromagnet heterostructures: Spin Hall magnetoresistance or magnetic proximity effect
研究了反铁磁γ -IrMn_3/Y_3Fe_5 O_（12）（YIG）和Pt/YIG异质结的反常类霍尔效应（AHLE）和有效各向异性磁电阻（EAMR）。对于γ -IrMn 3/YIG，由于自旋霍尔磁阻（SMR）和界面反铁磁未补偿磁矩引起的磁邻近效应（MPE）之间的竞争，EAMR和AHLE电阻率随温度的变化而改变符号。与此相反，对于Pt/YIG的AHLE电阻率随温度变化的符号，而没有观察到的EAMR的符号变化。这是因为MPE和SMR分别在AHLE和EAMR中起主导作用。AHLE和EAMR作为一种新型的电磁性质，在解决金属/绝缘铁磁体异质结构中的MPE和SMR问题上发挥了重要作用。
2015-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
