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
Berry curvature induced valley Hall effect in non-encapsulated hBN/Bilayer graphene heterostructure aligned with near-zero twist angle
本研究在非封装hBN/双层石墨烯异质结构中，通过近零扭转角对齐实现谷霍尔效应，利用非局域电阻测量验证，并可由位移场调控，Berry曲率计算支持实验。
2023-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Optoelectronic Response in Bilayer Lateral Heterostructures of Transition Metal Dichalcogenides
二维横向异质结是低功耗和柔性光电子学的基本元件。与单层相比，基于少层横向异质结构的器件由于其对环境条件的敏感性较低而可以提供优异的性能。在这里，我们报告了基于MoS 2-WS 2和MoSe 2-WSe 2的多结双层横向异质结构的受控合成，其中异质结是通过在第一层和第二层中同时发生的顺序横向边缘外延创建的。相对于它们的单层对应物，双层横向异质结构产生近一个数量级的更高的整流电流。它们还显示出清晰的光伏响应，除了室温电致发光外，短路电流比从单层中提取的电流大约103倍。双层异质结构的优异性能显著扩展了2D晶体的功能。
2019-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Interlayer Tunneling and Negative Differential Resistance with High Current Density in Double Bilayer Graphene-WSe2 Heterostructures
我们展示了两个旋转排列的双层石墨烯片之间的栅极可调共振隧穿和负微分电阻由双层WSe 2分开。我们观察到大的层间电流密度为2 μ A/μ m 2和2.5 μ A/μ m 2，和峰谷比接近4和6，在室温和1.5 K，分别是外延生长的共振隧穿异质结构的值。一个很好的协议之间的理论计算使用的洛伦兹谱函数的二维（2D）准粒子状态，和实验数据表明，层间电流主要源于能量和面内动量守恒的2D-2D隧穿，与非弹性或非动量守恒隧穿的贡献最小。我们证明了窄隧穿共振的固有半宽度为4和6毫电子伏，在1.5 K和300 K，分别。
2017-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comment on "Tunable Band Gaps in Bilayer Graphene-BN Heterostructures"
我们采用紧束缚和密度泛函方法研究了h-BN/graphene/h-BN ABC叠层体系的电子性质。我们评论Ramasubramaniam等人（arxiv：1011.2489）的最近工作，他们的结果似乎与我们最近的计算不一致。详细的分析证实了我们以前的结论。
2010-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Hall Effect Measurement of Spin-Orbit Coupling Strengths in Ultraclean Bilayer Graphene/WSe2 Heterostructures
我们研究了双层石墨烯/少层WSe 2异质结器件中邻近诱导的自旋轨道耦合（SOC）。接触模式原子力显微镜（AFM）清洁产生超清洁界面和高迁移率器件。在垂直磁场中，通过测量量子霍尔效应确定了面外Ising和面内Rashba SOC的Landau能级结构.当采用双栅极独立调节电荷密度和位移场时，会出现明显的Landau能级交叉图案，这源于层选择性SOC邻近效应.通过分析朗道能级交叉点和测量的朗道能级间能隙，得到了邻近诱导的SOC能量尺度。Ising SOC为~ 2.2 meV，比石墨烯中的本征SOC高100倍，而其符号与预测SOC依赖于层间扭转角的理论一致。Rashba SOC约为15 meV。最后，我们推断了朗道能级间库仑相互作用对磁场的依赖性。这些超净双层石墨烯/WSe 2异质结构提供了一个高迁移率的系统，有可能实现新的拓扑电子状态和操纵纳米结构中的自旋。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Manipulating the wavelength of single photons in insulating van der Waals heterostructures: theory and application to bilayer hexagonal boron nitride
本文提出一种阐明绝缘范德华异质结影响单层单光子发射能量机制的通用方法，并以双层六方氮化硼中的碳取代情形开展具体研究。
2024-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Monolayer, Bilayer and Heterostructures of Green Phosphorene for Water Splitting and Photovoltaics
我们报告了基于密度泛函理论的计算结果，单层和双层绿色磷烯及其与MoSe 2的异质结构。单层和双层绿色磷烯都是直接带隙半导体，具有高达10^{4} cm^{2}V^{-1}s^{-1}的各向异性载流子迁移率。在双层膜中，约9 GPa的压力诱导超导体-金属转变。此外，带隙强烈地依赖于膜的厚度和外部电场。通过在合适的溶液条件下采用应变工程，单层和AC堆叠的双层绿色磷烯提供了可用于水裂解的带边对齐。计算了单层、AB-和AC-堆叠的具有MoSe_{2}的双层绿色磷烯异质结构的功率转换效率的上限为18- 21%。我们的研究结果表明，绿色磷烯作为光催化和光伏材料在能源相关的应用的可能性。
2018-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of biferroic properties in La0.6Sr0.4MnO3/0.7 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 0.3 PbTiO3 epitaxial bilayered heterostructures
采用脉冲激光烧蚀技术在LaNiO 3涂层LaAlO 3（100）单晶衬底上制备了由不同厚度的La0.6Sr0.4MnO3（LSMO）和0.7Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O30.3PbTiO3（PMN-PT）组成的双层外延薄膜。这些异质结构的铁电和铁磁特性证实了它们的双铁性。由于晶格应变的影响，双层异质结构的磁化强度和铁电极化强度随着PMN-PT层厚度的增加而增强。这些异质结构的介电性能研究在很宽的温度范围内，在不同的磁场强度建议的弹性应变介导的磁电耦合背后所观察到的磁介电效应的影响，除了在施加的磁场下的界面载流子的重排。
2009-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Impact of the crystal orientation on spin-orbit torques in Fe/Pd bilayers
铁磁（FM）/非磁（NM）异质结构中的自旋轨道力矩提供了更节能的手段来实现自旋逻辑器件;然而，它们的强度由异质结构界面决定。本文研究了晶体取向对不同Fe/Pd双层体系自旋-轨道力矩效率的影响。自旋扭矩铁磁测量的证据表明，阻尼类扭矩效率是在外延比在多晶双层结构，而类场扭矩是可以忽略不计的所有双层结构。阻尼力矩的强度随双层外延质量的降低而降低。这一发现为磁异质结构中自旋轨道矩的增强提供了新的思路。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasi van der Waals Epitaxy of Rhombohedral-stacked Bilayer WSe2 on GaP(111) Heterostructure
本研究通过分子束外延在GaP(111)B衬底上制备出菱方堆叠双层WSe₂，经多种表征验证其结构与价带特性，为该类异质结构的基础研究与器件应用奠定基础。
2023-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant gate-controlled proximity magnetoresistance in semiconductor-based ferromagnetic/nonmagnetic bilayers
新形式的大磁电阻（MR）的发现推动了信息技术的发展，例如磁性多层膜中的巨磁电阻（GMR）和隧穿磁电阻（TMR）。近年来，在由铁磁（FM）/非铁磁（NM）薄膜组成的简单双层膜中发现了新的磁电阻，但其磁电阻的大小很小（0.01 ~ 1%）。在这里，我们表明，NM/FM双层组成的NM InAs量子阱导电沟道和绝缘FM（Ga，Fe）Sb层表现出巨邻近磁电阻（PMR）（~80%，在14 T）。该PMR比迄今报道的NM/FM双层中观察到的MR大两个数量级，并且其幅度可以通过栅极电压来控制。这些结果被解释的InAs的二维电子波函数到（Ga，Fe）Sb的渗透。强烈调制的NM沟道电流的能力，由电和磁门控代表了一个新的概念磁门控自旋晶体管。
2018-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Progress on band structure engineering of twisted bilayer and two-dimensional moiré heterostructures
在凝聚态物理中，通过化学方法构造的范德华异质结构（vdWHs）为实现量子现象提供了一个理想的平台。已经开发了两种用于构建vdWHs的方法：将二维（2D）材料堆叠成具有不同晶格常数或具有不同取向的双层结构。由公度或非公度超晶格模式产生的层间耦合在vdWHs中起着重要的作用，它可以调制能带结构并产生新的电子态。本文综述了在两种模型vdWH体系--石墨烯/六方氮化硼（hBN）异质双层和扭曲双层石墨烯（tBLG）中发现的一系列新的量子态，并讨论了这种堆叠和扭曲是如何改变电子结构的。我们还对异质双层材料的未来研究进行了展望，并期望由此扩展二维材料相库。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin and Valley Polarized Multiple Fermi Surfaces of α-RuCl$_3$/Bilayer Graphene Heterostructure
本研究分析了$α$-RuCl$_3$/双层石墨烯异质结构的输运性质，揭示了由自旋选择性能带杂化引起的自旋和谷极化多重空穴型费米口袋，确立了该异质结构作为工程化低能能带结构的杰出平台。
2023-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity-induced topological transition and strain-induced charge transfer in graphene/MoS2 bilayer heterostructures
石墨烯/MoS 2异质结构通过将石墨烯纳米片和单层MoS 2组合而形成。由于层之间的弱范德华相互作用，两个组成单层的电子特征在所得异质结构中相当好地保留。然而，MoS 2的接近在石墨烯中诱导强度约为1 meV的强自旋轨道耦合效应，这比原始石墨烯的固有自旋轨道耦合大近三个数量级。这打开了石墨烯中的带隙，并进一步导致狄拉克点附近的自旋非简并带的反交叉。晶格无公度石墨烯/MoS 2异质结构表现出有趣的莫尔条纹，在实验中已经观察到。异质结的电子能带结构对双轴应变和层间扭曲非常敏感。尽管石墨烯的狄拉克锥保持完整，并且在环境条件下石墨烯和MoS 2层之间没有发生电荷转移，但在石墨烯/MoS 2异质结构中可以实现应变诱导的电荷转移。施加栅极电压揭示了石墨烯/MoS 2异质结构中拓扑相变的发生。在本章中，我们讨论了石墨烯/MoS 2异质结构的晶体结构，层间效应，电子结构，自旋态，以及应变和衬底邻近对电子性质的影响。我们进一步提出了不同的拓扑量子相的石墨烯/二硫化钼异质结构的概述和审查在这一领域的最新进展。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Engineering nonlinear Hall effect in bilayer graphene/black phosphorus heterostructures
本研究通过堆叠双层石墨烯与黑磷打破对称性，实现了可持续至室温的非线性霍尔效应，并发现其符号反转源于贝里曲率偶极子与外在散射，为非线性量子器件应用提供了新途径。
2025-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge-separated electron-hole liquid in transition metal dichalcogenide heterostructures
被认为是基于过渡金属二硫属化物的单层（双层）的II型异质结构中的电子空穴液体的形成的可能性。它表明，额外的山谷中的导带，这是存在于双层，需要其观察。用变分法求出了层间激子的结合能。给出了电子-空穴液体复合线形状的解析公式。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio transport theory for digital ferromagnetic heterostructures
由$δ$掺杂GaAs和Mn制成的MnAs/GaAs超晶格被称为数字铁磁异质结构。在这里，我们提出了一个理论密度泛函研究的电子，磁性和输运性质的异质结构。在没有本征施主的情况下，这些系统显示出半金属态密度，交换相互作用比具有相同Mn浓度的随机合金强得多。{ \it Ab initio}弹道输运计算表明，能量接近费米能级的载流子被强烈地限制在MnAs平面周围的几个单层内。这种强约束是大交换耦合的原因。因此，该系统可以被描述为一个二维半金属与大电导的MnAs平面和小电导的垂直方向。
2001-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular Origins of Exciton Condensation in Van der Waals Heterostructure Bilayers
本研究通过基于约化密度矩阵的电子结构方法，在MoSe$_2$-WSe$_2$分子片段中观察激子凝聚的微观起源，发现层对齐和层间距离影响非经典长程有序，为设计高效能量传输材料提供机理指导。
2024-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Elastic Properties of Chemical-Vapor-Deposited Monolayer MoS2, WS2, and Their Bilayer Heterostructures
材料的弹性性能是其在应用中集成的重要因素。化学气相沉积（CVD）单层半导体被提议作为工业规模的柔性器件和2D范德华异质结构的构建块中的关键部件。然而，它们的机械和弹性性能尚未完全表征。在这里，我们报告了CVD单层MoS2和WS2的高2D弹性模量（~170 N/m），其非常接近剥离的MoS2单层的值，并且几乎是最强材料石墨烯的值的一半。它们的双层异质结构的二维模量低于每层的二维模量之和，但与相应的双层同质结构相当，这意味着异质单层之间的相互作用与同质单层之间的相互作用相似。这些结果不仅提供了深刻的见解，以了解层间相互作用的二维范德华结构，但也可能允许工程的弹性性能所需的。
2014-07-10 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
From incommensurate bilayer heterostructures to Allen-Cahn: An exact thermodynamic limit
本文完整严格地推导了扭转2D双层异质结构的机械能，在连续和不连续连续统极限下，通过线弹性理论近似和对势层间耦合，将模型简化为修正的Allen-Cahn泛函，并严格控制误差及提供收敛速率。
2024-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-ph
Second harmonic generation control in twisted bilayers of transition metal dichalcogenides
过渡金属二硫属化物（TMD）异质双层中的扭转角是一个强制性的自由度，决定了电子相关性和莫尔激子的横向约束周期。在这里，我们进行偏振分辨二次谐波产生（SHG）光谱的MoS 2/WSe 2异质结构。我们证明，通过选择合适的激光能量的两个单层之间的扭曲角可以直接测量组装异质结构。我们表明，从异质结构的SHG信号的振幅和偏振度的层之间的扭曲角和激子共振在SH能量确定。对于扭转角接近于零的异质结，我们观察到激子共振能量的变化和新的共振的出现在线性和非线性极化率。
2021-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inter-layer and Intra-layer Heat Transfer in Bilayer/Monolayer Graphene van der Waals Heterostructure: Is There a Kapitza Resistance Analogous?
范德华异质结构显示出有趣的物理性质。采用非平衡分子动力学（MD）模拟方法，研究了共面双层/单层石墨烯（BL-ML）多层范德华异质结构的传热特性。BL-ML石墨烯的温度分布和层间和层内热通量表明，层之间没有充分发展的热平衡，并且台阶状BL-ML界面处的平均温度分布的下降不是由于Kapitza电阻的影响。在所研究的MD模拟中，通过将系统的长度增加到1 $μ$ m，热非平衡区域被减少到台阶状界面附近的一个小区域。所有的MD结果进行了比较，一个连续模型和一个很好的匹配，观察到两种方法之间。我们的研究结果提供了一个有用的理解纳米和微米尺度的层状二维材料和范德华异质结构的热传递。
2017-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Control of current-induced spin-orbit effects in a ferromagnetic heterostructure by electric field
我们研究了静电门对铁磁/重金属异质结中电流感生现象的影响。我们利用外差检测和对称性分析相对于磁场的方向分离电场贡献的磁各向异性，电流感应类场转矩，和阻尼转矩。电场效应的分析使我们能够估计Rashba和自旋霍尔贡献的电流感应现象。静电门可以提供对自旋轨道现象的洞察，并使自旋电子器件中的新功能成为可能。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse spin Hall effect in a complex ferromagnetic oxide heterostructure
复合氧化物异质结构是后CMOS多功能器件的热门候选材料。特别是在自旋电子学应用中，铁磁氧化物可能发挥关键作用，因为它们可以表现出非常高的自旋极化。实际上，在自旋电子学中已经有大量的例子，特别是在自旋泵浦和逆自旋霍尔效应（ISHE）\cite{Azevedo2011, Czeschka2011, Hahn2013, Obstbaum2014}领域。虽然复合氧化物在这些实验中被用作自旋电流的来源，但它们从未被证明可以作为表现出ISHE的自旋阱。在这里，我们表明，在异质结构组成的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LSMO）和SrRuO $_{3}$（SRO）的低温铁磁体SRO可以作为一个自旋阱，并表现出相当大的ISHE，甚至低于其居里温度持续。这一结果为全氧化物异质结构在自旋电子学中的应用开辟了新的可能性，并可能显著地扩展自旋霍尔效应及相关现象的研究。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-in-plane magnetoresistance in chiral-molecule/ferromagnetic metal bilayer due to thermally induced spin polarization
本文报道了室温下手性分子/铁磁金属双层膜的手性-感应电流-面内磁电阻效应。先前报道的手性诱导电流垂直于平面磁电阻（CPP-MR）源于手性诱导自旋选择性（CISS）效应，该效应需要电荷电流通过分子。相比之下，在本研究中观察到的CIP-MR不需要通过分子的偏置电荷电流。CIP-MR的温度依赖性表明手性分子中的热诱导自旋极化是观察到的MR的关键。
2021-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin Injection in a Ferromagnetic / Tunnel Barrier/ Semiconductor Heterostructure
我们证明了实验的电弹道电子自旋注入从铁磁金属/隧道势垒接触到半导体III-V族异质结构。我们引入倾斜汉勒效应技术来可靠地光学测量注入的自旋极化程度。在CoFe /Al_2 O_3/ GaAs /（Al，Ga）As异质结中，我们在80 K下观察到超过8%的注入自旋极化。
2001-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect and phonon energy transfer in heterostructures containing layers of a normal metal and a ferromagnetic insulator
在动力学方法的基础上的玻尔兹曼方程的声子分布函数的框架内，我们分析了声子在异质结构中的热传递包含一个层的正常金属（$ N $）和一个层的铁磁绝缘体（$ F $）。两个现实的方法，在这样的异质结中产生的温度梯度被认为是：通过加热的$N$层的电流和通过放置的$N/F$ -双层之间的大量的不同温度的双金属层。计算了$ N $ -层中的电子温度$ T_e $和$ F $ -层中的磁振子温度$ T_m $.这些温度的差异决定了塞贝克自旋效应机制中$ N $层上的电压$ V_{ISHE} $。将$ V_{ISHE} $对浴温和对$ N $和$ F $层厚度的依赖性与可用的实验数据进行比较。
2019-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intriguing Magnetoelectric Effect in Two-dimensional Ferromagnetic/Perovskite Oxide Ferroelectric Heterostructure
二维磁体在自旋电子学中有着广阔的应用前景，但如何在小电场下对其进行有效控制仍是一个难题。在这里，我们提出，二维磁体可以有效地控制在由二维磁性材料和钙钛矿氧化物铁电体（POF）组成的多铁性异质结构中，其电介质的极化在小电场下容易翻转。我们用第一性原理计算说明了这种方法在CrI 3/BiFeO 3（001）双层异质结中的可行性。与传统的POF多铁性异质结构具有较强的界面相互作用不同，我们发现CrI 3与BiFeO 3（001）之间的界面相互作用是范德华型的。然而，异质结构具有特别强的磁电耦合，其中双层CrI 3可以通过BiFeO 3（001）的极化状态在铁磁和反铁磁类型之间有效地切换。我们还发现电子掺杂和外加电场对CrI 3的层间交换耦合相互作用的竞争效应，这是导致磁性相变的原因。我们的研究结果提供了一个新的途径，二维磁铁与小电场的调谐。
2022-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ionic Modulation of Interfacial Magnetism through Electrostatic Doping in Pt/YIG bilayer heterostructure
钇铁石榴石（YIG）的电压调制具有结构紧凑、响应速度快、能量利用率高等优点，具有重要的理论和实际意义，可广泛应用于各种YIG基自旋电子学，如自旋霍尔、自旋泵浦、自旋Seeback效应等。在此，我们对YIG/Pt双层异质结构进行了界面磁性的离子调制，其中Pt的覆盖会显著影响铁磁（FMR）场的位置，从而实现了双层异质结构中磁性的显著增强。YIG（13 nm）/Pt（3 nm）多层异质结构在4.5 V的小偏压下实现了690 Oe的大电压感生FMR场位移。第一性原理理论模拟表明，由于d轨道电子未得到补偿，静电掺杂诱导的Pt 5+离子具有较强的磁有序性。大电压控制铁磁电阻的变化为新型电压可调YIG基自旋电子学奠定了基础。
2018-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Current-in-plane spin-valve magnetoresistance in ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb heterostructures with high Curie temperature
我们在（Ga，Fe）Sb / InAs（厚度$t_\mathrm{InAs}$ nm）/（Ga，Fe）Sb三层异质结构中，利用面内电流（CIP）组态，研究了自旋阀磁电阻效应，其中（Ga，Fe）Sb是具有高居里温度（$T_\mathrm{C}$）的铁磁半导体（FMS）.在$t_\mathrm{InAs}$ = 3 nm的样品中，在3.7 K下清晰地观察到具有开放小回路的MR曲线，其起源于（Ga，Fe）Sb层的平行-反平行磁化翻转和（Ga，Fe）Sb / InAs界面处的自旋相关散射。由于界面散射的增强，随着$t_\mathrm{InAs}$的减小（从9 nm到3 nm），MR比增加（从0.03%到1.6%）。这是铁掺杂FMS异质结构中自旋阀效应的首次演示，为这些高$T_\mathrm{C}$ FMS的器件应用铺平了道路。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Properties of GaS-Ca(OH)$_2$ bilayer heterostructure
发现新型原子级薄异质结构并了解其特性对于开发更好的纳米光电子器件至关重要。在本研究中，我们利用第一性原理计算研究了GaS-Ca（OH）$_2$异质结的电子和光学性质。GaS-Ca（OH）$_2$异质结构的带隙与隔离的组成层的带隙相比显著减小。计算结果表明，GaS-Ca（OH）$_2$异质结是一种II型异质结，它可以用来分离光生载流子，其中电子位于GaAs层，空穴位于Ca（OH）$_2$层.这导致空间间接激子，由于其长寿命，其对于太阳能和光电应用是重要的。在Single Shot GW计算（G $_0$ W $_0$）的基础上，通过求解Bethe-Salpeter方程，得到了组成单层和异质结构的介电函数和光振子强度。GaS单分子膜的光学跃迁振子强度比Ca（OH）$_2$单分子膜的光学跃迁振子强度大一个数量级。我们还发现，虽然它们的电子结构相当相似，但不同堆叠类型的异质结构的计算光谱显示出不同。这种预测可以用来确定超薄异质结的堆叠类型。
2016-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-size effect and tunneling magnetoresistance in ferromagnetic-semiconductor quantum heterostructures
研究了铁磁半导体GaMnAs量子阱异质结中的共振隧穿效应及其引起的隧穿磁电阻（TMR）的增加。GaMnAs量子阱的量子能级可以用考虑p-d交换作用的价带kp模型来解释。研究还发现，电极注入载流子的费米能级对观察该系统中的共振隧穿是重要的。
2006-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Surface magnetic anisotropy at a compensated interface of ferromagnetic antiferromagnetic bilayer
铁磁和反铁磁自旋从相应的均匀配置的周期性偏差被证明是积极有利的铁磁/反铁磁双层补偿界面附近。的偏差的幅度呈指数下降到膜体积作为一个函数的坐标垂直于界面。发现相互作用能与单位铁磁和反铁磁矢量的标量积的平方成正比。
2005-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Exchange Bias in Ferromagnetic/Compensated Antiferromagnetic Bilayers
采用微磁自旋动力学方法，对铁磁/补偿反铁磁双层膜中的交换偏置机制进行了定量计算.同时考虑了低Neel温度和高Neel温度的反铁磁体，发现只有在低Neel温度的情况下才有负向正电子束的交叉。我们认为，在FM/补偿AFM双层膜中的EB机制是由于AFM的对称性破缺产生了一些净铁磁成分。
2001-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond control of electric currents at the interfaces of metallic ferromagnetic heterostructures
在电子设备的操作中不仅利用电子的电荷而且利用电子的自旋的想法导致了自旋电子学的发展，引起了信息存储和处理方式的革命。一个新的进展将是利用飞秒激光脉冲发展超快自旋电子学。采用太赫兹（10 $^{12}$ Hz）发射光谱，我们证明了在飞秒时间尺度的金属铁磁异质结构的界面处的自旋极化电流的光产生。光电流的方向由圆偏振光的螺旋度控制。这些结果为在前所未有的太赫兹领域实现自旋电子学开辟了新的机会，并为磁的全光控制提供了新的见解。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Electrical Spin Injection in Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures
在垂直偏置的（Ga，Mn）As基自旋偏振光发光二极管中观察到平行于和垂直于电荷输运的自旋输运效率的14倍各向异性。自旋极化是通过测量电致发光的极化从（In，Ga）As量子阱放置在距离d（20至420 nm）低于p型铁磁（Ga，Mn）As接触。此外，随着d减小，平行于生长方向的收集，测量到偏振从0.5%单调增加到7%，而垂直方向的面内偏振（~0.5%）保持不变。
2002-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer torque in ferromagnetic bilayers generated by anomalous Hall effect and anisotropic magnetoresistance
本文提出了一个从纵向磁阻测量确定铁磁双层膜中自旋-轨道相互作用激发的自旋转移矩效率的实验方案。在适当的边界条件下求解扩散自旋输运理论，给出了纵向电荷电流密度的解析公式。纵向充电电流具有与自旋转移力矩效率的平方成比例的项，并且还取决于膜厚度与铁磁体的自旋扩散长度的比率。从作为厚度的函数的纵向电阻率的测量中提取该贡献可以给出自旋转移扭矩效率。
2016-10-02 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
Spin valve effect by ballistic transport in ferromagnetic metal (MnAs) / semiconductor (GaAs) hybrid heterostructures
我们通过弹道输运证明了全外延MnAs铁磁金属/ GaAs半导体/ GaAs：MnAs颗粒混合异质结构中的自旋阀效应。GaAs：MnAs材料在GaAs基质中含有铁磁MnAs纳米颗粒，并充当自旋注入器和自旋检测器。虽然GaAs/MnAs界面的势垒高度被发现是非常小的，观察到相对较大的磁阻。这一结果表明，通过使用弹道输运，我们可以实现大的自旋阀效应，而无需在铁磁金属/半导体界面插入高隧道势垒。
2007-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Engineering stacking-induced topological phase transitions in bilayer heterostructures
University of Rochester（罗切斯特大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
针对许多强自旋轨道耦合材料仍拓扑平庸的问题，提出通过反转堆叠拓扑平庸Rashba单层构建非平庸拓扑相的策略，以BiSb为例验证其可行性与可调性，为二维拓扑系统设计提供新途径。
2025-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Van der Waals Engineering of Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures for Spin and Valleytronics
磁性材料与半导体的集成已经成为基础科学的肥沃土壤，并且对信息处理和存储的无缝集成具有极大的实际意义。在这里，我们创建一个铁磁半导体CrI3和WSe2的单层形成的范德华异质结构。我们观察到前所未有的控制自旋和谷赝自旋在WSe2，在那里我们检测到一个大的磁交换场的近13 T和快速切换的WSe2谷分裂和极化通过翻转的CrI3磁化。的WSe2的光致发光强度强烈地依赖于在WSe2和CrI3的磁化光激发自旋之间的相对对齐，由于超快自旋相关的电荷跳跃整个异质结界面。谷赝自旋的光致发光检测提供了一种简单而灵敏的方法来探测有趣的畴动力学在超导磁体，以及丰富的自旋相互作用的异质结构。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-level control in a III-V-based ferromagnetic-semiconductor heterostructure with a GaMnAs quantum well and double barriers
我们研究了具有2.5 nm厚GaMnAs量子阱和双势垒的三端III-V基铁磁半导体异质结的自旋相关隧穿性质。我们成功地控制量子能级和调制自旋相关的电流与不同的电压连接到GaMnAs量子阱的电极。我们的研究结果将为实现三端自旋共振隧穿器件开辟新的可能性。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Cyclotron Resonance in Ferromagnetic InMnAs/(Al,Ga)Sb Heterostructures
报道了在宽温度范围内观察到的InMnAs/（Al，Ga）Sb异质结中的空穴回旋共振（CR）现象，该现象既包括顺磁相，也包括铁磁相。我们观察到两个明显的共振，表现出激烈的变化，在位置，线宽和强度在温度高于居里温度，表明可能的本地磁有序或集群。我们将这两种共振归因于量子极限中离域价带空穴的基本CR跃迁。使用一个8带{ \bf k $\cdot$ p}模型，它采用了平均场近似内的铁磁性，我们表明，温度相关的CR峰位移是一个直接的载流子Mn交换相互作用的措施。在低温下观察到显着的线变窄，我们解释为本地化的自旋波动的抑制。
2003-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dependence of nonlocal Gilbert damping on the ferromagnetic layer type in FM/Cu/Pt heterostructures
测量了FM（t $_{FM}$）/ Cu（5 nm）[/ Pt（2nm）] / Al（2nm）异质结构中非局域Gilbert弛豫速率的尺寸效应，FM = \{ Ni $_{81}$，Fe $_{19}$，Co $_{60}$，Fe $_{20}$，B $_{20}$，纯Co\}.常见的行为是观察三个FM层，其中额外的松弛遵守严格的逆幂律依赖$ΔG =K \:t^{n}$，$n=-\textrm{1.04}\pm\textrm{0.06}$和类似的幅度$K=\textrm{224}\pm\textrm{40 Mhz}\cdot\textrm{nm}$。由于测试的FM层在自旋扩散长度$λ_{SDL}$上跨越一个数量级，因此结果支持自旋扩散而不是非局部电阻率作为效应的起源。
2010-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong coupling of quantized spin waves in ferromagnetic bilayers
建立了层间交换耦合下双层铁磁薄膜中垂直自旋驻波的强耦合理论。利用Hoffmann边界条件和界面能量流的连续性，我们证明了PSSW仍然是量子化的，但具有非整数量子数，与单层形成鲜明对比.磁振子-磁振子耦合的特征是谱分裂，在弱耦合区谱分裂与IEC成线性关系，而在强耦合区谱分裂趋于饱和。分析预测验证了完整的微磁模拟与良好的协议。
2021-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Signatures of bilayer Wigner crystals in a transition metal dichalcogenide heterostructure
维格纳晶体，一种由强关联效应产生的规则电子晶格，是最早预测的集体电子态之一。这种多体状态表现出量子和经典相变，并已被提出作为量子信息处理应用的基础。在半导体平台中，二维维格纳晶体在磁场或基于莫尔的晶格势下被观察到，其中电子动能被强烈抑制。在这里，我们报告双层维格纳晶体的形成没有一个磁场或限制场在原子级薄的MoSe $_2$双层分离的六方氮化硼。我们观察到强大的相关绝缘态形成在对称（1：1）和非对称（4：1和7：1）电子掺杂的两个MoSe $_2$层在低温下的光学签名。我们将这些特征归因于双层维格纳晶体，该双层维格纳晶体由每层中的两个相称的三角形电子晶格形成，通过层间相互作用稳定。这些双层Wigner晶相是非常稳定的，并且在高达$6 \times10^{12}$ cm $^{-2}$的临界电子密度以上和约40 K的温度下经历量子和热熔融转变。我们的研究结果表明，原子薄半导体为实现强相关电子态、探测其电子和磁相变以及开发量子电子学和光电子学中的新应用提供了一个有前途的新平台。
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Combining ferromagnetic resonator and digital image correlation to study the strain induced resonance tunability in magnetoelectric heterostructures
本文报道了一种微带铁磁共振（MS-FMR）和数字图像相关（DIC）相结合的方法，用于同步测量人工磁电异质结构（磁性薄膜/压电衬底？或磁性膜/柔性衬底/压电致动器？）。描述了该技术的总体原理和相关的分析建模。该方法不仅可以用来估算铁磁薄膜的磁致伸缩系数，而且可以用来确定整个异质结构的有效磁电系数以及与面内电压应变相关的压电系数。该方法可应用于应变在不同界面处传递良好的系统。
2014-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Coupling in Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs/AlGaMnAs Bilayer Devices
我们仔细研究了生长态和退火态的铁磁半导体GaMnAs/AlGaMnAs双层器件中的铁磁耦合。我们观察到，两层之间的磁相互作用强烈影响的GaMnAs层的磁阻与施加面外磁场。低温退火后，AlGaMnAs层的易磁化轴从面外转变为面内，层间耦合效率从高达0.6降低到小于0.4。然而，退火器件的磁耦合穿透深度是生长态双层器件的两倍。
2015-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer and interfacial exchange coupling in ferromagnetic metal/semiconductor heterostructures
本文系统地研究了双层和三层异质结构中硬磁金属铁磁体（MnAs）和软磁铁磁半导体（GaMnAs）之间的交换耦合。MnAs/GaMnAs双层膜的交换弹簧模型解释了交换偏置场随层厚度和组分的变化。我们还提出了证据的空穴介导的层间交换耦合MnAs/p-GaAs/ \GaMnAs三层和研究的交换偏置场的间隔层的厚度上的依赖关系。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Numerical simulation of magnetization process in antiferromagnetic ferromagnetic bilayer with compensated interface
利用海森堡哈密顿量的自洽平均场近似，研究了反铁磁双层膜的性质。在具有补偿界面的双层膜中发现了垂直交换耦合。对于均匀的反铁磁薄膜，由于在一定的外磁场临界值下，反铁磁薄膜内部产生横向不稳定性，因此计算出对称的磁滞回线。另一方面，对于由多个与易磁化各向异性轴方向垂直的畴组成的非均匀反铁磁薄膜，在有限交换偏置场作用下，得到了位移磁滞回线.
2005-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer coupling and gate-tunable excitons in transition metal dichalcogenide heterostructures
双层范德华（vdW）异质结构如MoS 2/WS 2和MoSe 2/WSe 2最近引起了人们的广泛关注，特别是因为它们的II型能带排列和层间激子作为最低能量激子态的形成。在这项工作中，我们计算了这种异质结构的电子和光学性质的第一性原理GW+Bethe-Salpeter方程（BSE）方法，揭示了层间耦合在决定激发态性质，包括能带排列和激子性质的重要作用。计算表明，由于层间耦合，低能激子可以通过垂直栅场进行宽范围的调谐。特别地，在这些双层异质结构中的最低能量激子的偶极振子强度和辐射寿命在实际的外部栅极场内变化超过一个数量级。我们还建立了一个简单的模型，捕捉背后的可调谐性的基本物理，并允许扩展的从头计算结果的大范围的电场。我们的工作阐明了双层vdW异质结构中层间激子的物理图像，并预测了二维光电子器件的宽范围的门可调激发态特性。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Implementation of the bilayer Hubbard model in a moiré heterostructure
该研究在反平行 MoSe₂/WS₂ 莫尔异质结构中实现交错双层三角电子晶格，逐层填充并观测到强自旋关联，为双层 Hubbard 模型及可调 RKKY 磁性研究提供平台。
2024-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
