Cotunneling and non-equilibrium magnetization in magnetic molecular monolayers
考虑了磁分子单层在偏压作用下的输运和非平衡磁化。我们应用一个主方程的方法超越顺序隧道近似研究库仑封锁制度。虽然在这种情况下电流非常小，但对于偏置电压的小变化，磁化强度显示出饱和磁化强度的量级的变化。非弹性共隧穿过程表现为微分电导步骤，这是伴随着更大的变化，在磁化。此外，在库仑封锁制度的磁化表现出强有力的签名顺序隧穿过程去激发分子状态填充的非弹性cotunneling。我们还考虑了一个单一的分子的情况下，发现cotunneling过程导致的库仑阻塞阈值以下的磁边带的发生。在分子电子学的背景下，我们研究了额外的自旋弛豫如何抑制传输和磁化的精细结构。
2007-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Stability and magnetization of free-standing and graphene-embedded iron membranes
最近的实验实现单层铁膜在石墨烯穿孔的启发，我们进行从头计算嵌入在石墨烯中的铁单层和膜，以评估其结构稳定性和磁化。我们表明，单层铁有一个更大的自旋磁化每原子比散装铁和嵌入在石墨烯中的铁膜表现出自旋磁化单层铁。我们发现，独立的单层铁是结构上更稳定的三角形晶格相比，无论是正方形和蜂窝晶格。这与嵌入的Fe膜形成正方形晶格的实验观察相矛盾。然而，我们发现，嵌入在石墨烯穿孔的铁膜可以更稳定的正方形晶格配置相比，三角形。此外，我们发现正方形晶格具有较低的边缘形成能，这意味着正方形Fe晶格在膜形成期间可能是有利的。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy mediated magnetization and healing of a graphene monolayer
利用第一性原理密度泛函方法研究了石墨烯层的空位诱导磁化。通过在超原胞中产生不同数目的空位，计算了超原胞的形成能和磁化强度，结果表明，空位数目多的超原胞团簇比空位孤立、均匀分布的超原胞团簇更有利于超原胞的形成。结果表明，空位数较多的团簇的磁矩与空位浓度不成正比，这与最近的实验结果是一致的。我们的研究支持这样的观点，即尽管石墨烯中的空位产生了磁矩，但它们并不产生磁有序。结果表明，虽然超晶胞中的双空位（包括双空位）在不同的亚晶格中产生准定域态，但在相同的亚晶格中产生扩展态，尽管违反了Lieb规则.根据非线性连续性方程对碳原子浓度和空位浓度的动力学的分析研究表明，通过在石墨烯层的中间辐照产生的空位迁移到样品的边缘，导致空位浓度的特定{ \it“偏析”}和石墨烯的自修复。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall
Strain Tunable Berry Curvature Dipole, Orbital Magnetization and Nonlinear Hall Effect in WSe2 Monolayer
在时间反演对称性破缺系统中，电子拓扑结构通常与Berry曲率有关，Berry曲率可以引起反常的霍尔效应.本征单层过渡金属二硫属化物具有两个不等价的K和K'谷，Berry曲率符号相反，从而消除了体系中的反常霍尔效应。在这里，我们报告的实验实现的Berry曲率在一个单一的谷单轴应变打破C3 v对称性WSe 2单分子层。因此，虽然K谷和K'谷的Berry曲率本身仍然相反，但这两个谷对非零Berry曲率偶极子的贡献是相等的。在施加电场时，出现的Berry曲率偶极子将导致面外轨道磁化，这进一步诱导对E^2具有线性响应的异常霍尔效应，称为非线性霍尔效应。利用门控技术研究了中等空穴掺杂的WSe_2单层薄膜的非线性霍尔效应的应变调制输运特性。二次谐波霍尔信号与电场呈二次函数关系，对应的轨道磁化强度单位电流密度可达60。与具有面内自旋极化的传统Rashba-Edelstein效应相比，这种电流诱导的轨道磁化沿着面外方向，从而有望实现垂直磁化的高效电开关。
2021-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-Gap Quantum Anomalous Hall Effect in Monolayer Halide Perovskite
我们从理论上提出了一个具有易磁化面的结构稳定的单层卤化物钙钛矿A $_3$ B $_2$ C $_9$（A=Rb，Cs; B=Pd，Pt; C=Cl，Br）族。这些材料都是具有大于1~eV的大自旋能隙的半金属材料，并且在K点处存在一个自旋狄拉克点。当自旋-轨道耦合被打开时，我们进一步表明，Rb $_3$ Pt $_2$ Cl $_9$，Cs $_3$ Pd $_2$ Cl $_9$和Cs $_3$ Pt $_2$ Cl $_9$单层可以打开从63到103 meV的大带隙，从而产生量子反常霍尔效应，其陈数为$\mathcal{C}=\pm1$，每当镜像对称性被面内磁化破坏时。相应的Berezinskiii-Kosterlitz-Alzheimer转变温度超过248 K。我们的发现为探索高温下的量子反常霍尔效应和自旋电子学提供了一个潜在的可实现的平台。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall
Measuring the magnetization of three monolayer thick Co islands and films by X-ray dichroism
利用X射线磁圆二色性光电子显微镜（XMCD-PEEM）对Co岛和薄膜进行了表征。该技术的空间分辨率能力与原子生长控制一起允许获得具有给定厚度（3 ML）的完美平坦的三角形岛，非常接近突然的自旋重取向转变。的磁畴配置被发现依赖于岛的大小：而小岛可以磁化在一个单域状态，较大的岛屿显示更复杂的模式。此外，较大的岛的磁化模式呈现出共同的手性。通过在Co L吸收边的二向色光谱显微镜，获得了三个单层厚膜的自旋和轨道磁矩之比的实验估计。
2009-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological transitions by magnetization rotation in kagome monolayers of ferromagnetic Weyl semimetal Co-based shandite
本文通过从头计算研究钴基 shandite 的 kagome 单层中磁化方向对拓扑和输运性质的影响，发现 Sn 终止单层在磁化旋转时发生多次量子反常霍尔绝缘体之间的拓扑转变并出现平面量子化反常霍尔效应，而 S 终止单层因金属性表现为连续变化。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Orbital gyrotropic magneto-electric effect and its strain engineering in monolayer Nb$X_2$
轨道自由度的电控制是新兴的"轨道电子学"领域的一个重要研究领域。"轨道{\it回旋}磁电效应（OGME）是通过施加电场在金属中产生轨道磁化。在这里，我们表明，应变诱导一个大的GME单层Nb $X_2$（$X =$ S，Se）垂直于平面，主要是由布洛赫带的轨道力矩，而不是传统的自旋磁化，而不需要任何自旋轨道耦合。关键的物理被捕获在一个有效的双带谷轨道模型，它被证明是由三个关键成分驱动：固有的谷轨道矩，打破$C_{3z}$对称性，应变诱导费米表面的变化。这种效应还可以通过改变应变条件来切换，具有未来器件应用的潜力。
2020-11-15 cond-mat.mes-hall
Multistep magnetization switching in orthogonally twisted ferromagnetic monolayers
本研究通过正交扭曲CrSBr铁磁单层构建人工反铁磁体，实现多步磁化翻转与可调磁滞，凸显自旋各向异性在扭曲磁超晶格中的关键作用。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical injection of a spin current into a zigzag nanoribbon of monolayer MoS2 with antiferromagnetic Kekule distortion
MoS_2单层上的（反）铁磁交换场的Kekule斑图可以通过两侧靠近BiFeO_3的（111）面来诱导。MoS2层的三带紧束缚模型与凯库勒图案交换场被用来描述异质结构。紧束缚模型是合理的第一原理计算。衬底的磁化取向控制交换场的图案，交换场然后在金属和绝缘之间切换最低之字形边缘状态的能带结构。最低的四个锯齿形边缘带提供具有自旋极化电流的导电通道。在这些频带中的载流子的光激发产生相当大的自旋和电荷电流，这是理论上由半导体布洛赫方程的微扰解建模。注入的自旋电流在几个频率处具有多个共振峰，可以通过旋转衬底的磁化方向来关闭。
2019-11-10 cond-mat.mes-hall
Long-Timescale Magnetization Ordering Induced by an Adsorbed Chiral Monolayer on Ferromagnets
当电子通过手性分子时，电荷的动量和自旋之间很可能存在相关性，从而导致自旋极化电流。这种现象被称为手性诱导自旋选择性（CISS）效应。最近最令人惊讶的实验结果之一是具有垂直各向异性的铁磁体（FM）中的磁化反转可以仅通过化学吸附手性分子单层来实现，而无需施加任何电流或外部磁场。这一结果提出了目前悬而未决的问题，这种效果是否是由于键合事件，举行的铁磁体，或交换相互作用稳定的长时间尺度的影响。在这项工作中，我们已经进行了矢量磁场测量的磁化重取向的铁磁层表现出垂直各向异性由于CISS使用氮空位中心在金刚石，并遵循这种效果的时间动态。同时，我们测量了分子单层的倾斜角，以找到磁化重取向的时间依赖性和分子单层的倾斜角的变化之间的相关性。我们已经确定，磁化方向的变化对应于分子单层倾斜角的变化，提供了证据的诱导磁化重取向的长时间尺度特性。这表明CISS效应在长时间尺度上具有影响，我们将其归因于交换相互作用。这些结果提供了重要的洞察CISS效应的基本过程，有助于实现CISS在国家的最先进的应用，如自旋电子和磁存储器件。
2021-03-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.chem-ph
In-plane magnetization orientation driven topological phase transition in OsCl$_3$ monolayer
该研究通过DFT计算和对称性分析，揭示了OsCl$_3$单层中面内磁化方向可调控Chern数，导致不同拓扑相变，Cl配体打破镜面对称性引入非平凡拓扑。
2024-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Valley-polarized quantum anomalous Hall phases and tunable topological phase transitions in half-hydrogenated Bi honeycomb monolayers
基于第一性原理计算，我们在半氢化Bi蜂窝单层膜中发现了新颖的谷极化量子反常霍尔（VP-QAH）相，在适当的屈曲角下，该相具有-0.19 eV的大禁带，并在自发磁化驱动下发生了可调的拓扑相变.根据磁化方向，可以出现四个不同的相，即，VP-QAH两相，铁磁绝缘态和金属态。当磁化从+ $\mathbf{z}$方向反转到- $\mathbf{z}$方向时，伴随着陈数的符号变化（从-1到+1），手征边缘状态从谷$K$移动到$K'$。我们的研究结果提供了一个平台，设计无耗散电子和谷电子在一个更强大的方式，通过调整的磁化方向。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tunable thermoelectricity in monolayers of MoS$_{2}$ and other group-VI dichalcogenides
本文研究了MoS $_{2}$和其他VI族二硫属化合物单分子膜在圆偏振非共振光下的热电性质。解析表达式推导的Berry相位介导的磁矩，轨道磁化，以及热和能斯特电导率。通过{ \it非共振}光调谐带隙增强了价带和导带中的自旋分裂，因此导致自旋和谷热电性质的显著改善。
2015-04-18 cond-mat.mes-hall
First-principles theory of proximity spin-orbit torque on a two-dimensional magnet: Current-driven antiferromagnet-to-ferromagnet reversible transition in bilayer CrI$_3$
最近发现的二维（2D）磁绝缘体CrI $_3$是一个有趣的情况下，基础研究和自旋电子学的应用，因为它是一个铁磁体的散装，但在双层形式的反铁磁体，其磁秩序服从外部操纵。使用第一性原理量子输运方法，我们预测，注入非极化的电荷电流平行于界面的双层-CrI $_3$ /单层-TaSe $_2$范德华异质结构将诱导自旋轨道力矩（SOT），从而驱动磁化强度的第一单层的CrI $_3$与TaSe $_2$直接接触。通过结合计算复杂的角度依赖性的SOT与经典的磁化动力学的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，我们证明了电流脉冲可以切换的磁化方向上的第一单层，成为平行的第二单层，从而转换CrI $_3$从反铁磁体铁磁体，而不需要任何外部磁场。我们解释了这种可逆的电流驱动的非平衡相变的机制表明，第一单层的CrI $_3$进行电流由于金属过渡金属二硫属化物TaSe $_2$注入的倏逝波函数，同时获得强的自旋轨道耦合（SOC）通过这样的邻近效应，而第二单层的CrI $_3$保持绝缘。可以通过使垂直读取电流通过VdW异质结构来检测该转变，所述VdW异质结构由双层六方氮化硼封装并且夹在石墨电极之间，在那里我们发现$\simeq 240$ %的隧穿磁阻。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall
All-optical control of skyrmion configuration in CrI$_3$ monolayer
该研究提出利用圆偏振光经亮激子耦合调控CrI$_3$单层中的斯格明子尺寸与寿命，为二维磁体中拓扑磁结构的全光控制提供平台。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall
Bilayer graphene encapsulated within monolayers of WS$_2$ or Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$: Tunable proximity spin-orbit or exchange coupling
研究了由双层石墨烯（BLG）封装在强自旋轨道半导体WS $_2$或铁磁半导体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$（CGT）单层内的范德华（vdW）异质结构。通过执行现实的第一性原理计算，我们捕获的基本BLG能带结构的功能，包括层和亚晶格分辨邻近自旋轨道或交换耦合。对于WS $_2$层的不同相对扭转角（0或60 $^{\circ}$），以及CGT层的磁化强度（平行或反平行），相对于BLG，发现了低能带，并通过一系列模型哈密顿量的拟合参数进行了表征。这些有效的模型，然后调查相关的能量色散的可调谐性的门场。对于WS $_2$ /BLG/WS $_2$封装，我们发现扭转允许关闭远离$K$点的自旋分裂，这是由于BLG的两个片层中相反的邻近诱导的谷塞曼耦合。靠近$K$点的电子自旋被极化出平面。这种极化可以通过施加栅极场来翻转。对于磁性CGT/BLG/CGT结构，我们实现了最近提出的自旋阀效应，从而为CGT层的反平行磁化打开了一个间隙。此外，我们发现，对于反铁磁取向的电子状态远离$K$有消失弱邻近交换，而接近$K$的状态保持自旋极化的存在下的电场。感应磁化可以通过改变栅极场来翻转。这些发现应该是有用的自旋输运，自旋过滤，自旋弛豫各向异性的研究BLG为基础的VDW异质结构。
2021-08-17 cond-mat.mes-hall
Observation of spin-wave characteristics in the two-dimensional ferromagnetic ordering of in-plane spins
偶极相互作用和各向异性的作用是重要的，否则禁止，铁磁有序在有限的温度下的离子排列在二维（2D）阵列（单层）。在这里，我们表明，传统的低温磁力和极化中子散射测量可以进行研究铁磁有序的平面自旋在二维系统中使用多层堆叠的非相互作用的钆离子单层。在这里观察到的非均匀磁性相中没有自发磁化，并且发现净磁化强度的饱和值取决于所施加的磁场。净磁化强度随温度降低呈指数上升，然后达到饱和后，$T\ln(βT)$的依赖性。这些发现验证了二维面内自旋铁磁相互作用系统的自旋波理论的预言，并将引发进一步的理论发展。
2005-04-07 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effect in 2$H$-phase transition-metal dichalcogenide monolayers on ferromagnetic substrates
研究了过渡金属二硫属化合物2H-$MX_2$（$M$ = Mo，W，$X$ = S，Se，Te）单层膜在铁磁基底邻近效应下的反常霍尔效应.如果引入邻近诱导交换场，$K$和$K'$谷中的自旋极化能带向相反的方向移动，并且通过破坏时间反转对称性引起霍尔效应。诱导的霍尔效应在具有大的本征自旋分裂的价带中最为突出。此外，我们发现，从垂直方向倾斜的磁化引起的霍尔电导率只在电子侧的敏感变化，这是由于混合的Berry相的面内场在近简并导带。
2017-08-09 cond-mat.mes-hall
Magnetisms in $p$-type monolayer gallium chalcogenides (GaSe, GaS)
用密度泛函方法研究了$p$型单层GaX（X=S，Se）的磁性.由于价带边缘附近的态密度很大，这些单层半导体在很小的空穴掺杂范围内是铁磁的。本征Ga空位能提高局域磁矩，而Se空位不能。空位引起的局部磁矩之间的磁耦合是铁磁性的，并且令人惊讶地长范围。结果表明，磁化强度可以通过空穴掺杂诱导，并可以通过控制缺陷的产生来调节。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Distinctive magnetic properties of CrI3 and CrBr3 monolayers caused by spin-orbit coupling
在单层CrI 3中发现磁性之后，来自三卤化铬家族的不同2D材料的磁性被直观地假定为相似的，从卤化物配体上的自旋-轨道耦合产生磁各向异性。在这里，我们揭示了显着差异的CrI 3和CrBr 3磁性单层在其磁各向异性，从而居里温度，在外部磁场的滞后，和演化的磁性与应变，所有主要归因于明显不同的相互作用的原子贡献的自旋轨道耦合在两种材料。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall
Enhanced valley splitting in monolayer WSe2 due to magnetic exchange field
利用谷自由度来存储和处理信息为未来电子学提供了一种新的范式。具有破缺反转对称性的单层过渡金属二硫属化物（TMDC）具有两个简并但不等价的谷，通过光的螺旋度为谷控制提供了独特的机会。最近已经证明了通过塞曼分裂来提升谷简并度，这可以通过磁场来实现谷控制。然而，实现的谷分裂是适度的，（~ 0.2 meV/T）。在这里，我们表现出极大的增强谷分裂单层WSe 2，利用铁磁EuS衬底的界面磁交换场（MEF）。谷分裂为2.5毫电子伏的证明在1 T的磁反射测量。此外，分裂遵循EuS的磁化，MEF的标志。利用磁绝缘体的MEF可以在TMDC中诱导磁有序以及谷和自旋极化，这可以实现谷电子和量子计算应用。
2016-10-16 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional Weyl Half Semimetal and Tunable Quantum Anomalous Hall Effect in Monolayer PtCl$_{3}$
提出了一种新的物质拓扑量子态--二维Weyl半金属（WHS），其特征是在费米能级上的二维Weyl点属于一个自旋通道，使得低能电子由完全自旋极化的二维Weyl费米子描述.我们预测它的实现在单层PtCl $_3$的基态。我们表明，该材料是一个半金属与面内磁化，其费米面由一对完全自旋极化的外尔点的镜像对称，这是强大的对自旋轨道耦合的保护。值得注意的是，我们表明，WHS状态是一个临界状态的拓扑相变之间的两个量子反常霍尔绝缘体相位与相反的陈数，这样的量子反常霍尔状态之间的切换可以很容易地实现通过旋转的磁化方向。我们的研究结果表明，WHS提供了新的机会来控制手性边缘通道，这将有助于设计新的拓扑电子器件。
2019-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angular dependence of spin-orbit torque in monolayer $Fe_3GeTe_2$
本文通过第一性原理计算与矢量球谐函数展开，揭示单层 $Fe_3GeTe_2$ 中最高至 $\ell=4$ 的高阶自旋轨道转矩可实现无磁场确定性垂直磁化翻转。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnon topology in monolayer CrI$_\mathbf{3}$ under external stimuli
本文研究了单层 CrI3 在应变、电门控和磁场等外部刺激下拓扑磁振子的可调行为，证明可调控磁态及磁振子带隙的大小与拓扑，为二维磁性材料拓扑磁振子器件设计提供新思路。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall
Two-dimensional nodal-loop half metal in monolayer MnN
具有环形带交叉的二维材料一直是人们研究的热点。然而，它仍然是一个挑战，找到2D节点回路，对自旋轨道耦合（SOC）的鲁棒性和实现的磁性状态。基于第一性原理计算和理论分析，我们预测单层MnN是一个具有完全自旋极化节环的二维半金属环。我们发现，单层MnN具有铁磁基态与面外磁化。其能带结构显示出半金属性，三个低能带属于同一自旋通道。这些能带之间的交叉形成了两个以费米能级附近的$Γ$点为中心的同心节环。值得注意的是，节环和它们的自旋极化是强大的SOC下，由于镜像对称性的保护。我们构造了一个有效的模型来描述全极化出射的双圈费米子。我们还发现，单轴应变可以诱导从一个本地化的单循环周围$Γ$循环到一对延伸的循环穿透布里渊区的环路变换。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall
Symmetry, spin-texture, and tunable quantum geometry in a WTe$_2$ monolayer
晶体中电子波函数的自旋取向是一个内部自由度，通常对电旋钮不敏感。我们认为，从一般的对称性分析和$\vec k \cdot \vec p$的角度来看，单层1 T '-WTe $_2$具有栅极激活的倾斜自旋织构，产生电可调谐的体带量子几何形状。特别是，我们发现，由于其面外的不对称性，一个外加的面外电场打破反转对称性，诱导面内和面外电偶极子。这些反过来又产生自旋轨道耦合，以提升自旋简并，并使大量的带贝里曲率和磁矩分布的发展。此外，由于其低对称性，1 T ′-WTe $_2$中的Berry曲率和磁矩在动量空间中具有偶极分布，并且可以导致诸如电流感生磁化和量子非线性反常霍尔效应的非常规效应。这使得1 T '-WTe $_2$成为一个丰富的二维平台，用于量子几何效应的全电控制。
2019-01-02 cond-mat.mes-hall
Quantum Imaging of Single-Atom Spin-Splitting in a Monolayer Semiconductor
理论工作表明，单层MoS 2掺杂Mn应表现为二维稀磁半导体，这将为自旋电子学应用，器件物理和新的基态开辟可能性。MoS 2中Mn掺杂剂的磁性取决于所述掺杂剂的中间带隙杂质状态以及掺杂剂掺入和掺杂剂浓度的位置。在这项工作中，我们使用STM/STS来表征与Mn掺杂剂在MoS 2中相关的多种杂质类型，并使用由于尖端诱导的能带弯曲而出现在光谱图中的环特征来研究中间带隙杂质态的性质。的双重性质的环和比较DFT计算表明，Mn状态表现出强的自旋分裂，可以量化。我们使用扫描MOKE实验将这些磁化测量从原子尺度扩展到mm尺度，并检测随Mn浓度增加的自旋磁化率信号。这些实验表明，单一的Mn原子在二硫化钼功能作为积极的非屏蔽磁矩在TMD单层，可以利用自旋物理应用和科学。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall
Twists in Ferromagnetic Monolayers With Trigonal Prismatic Symmetry
石墨烯或六方氮化硼等二维材料在工业中不可或缺。最近发现的2D铁磁材料也有望在应用中发挥重要作用。在这项工作中，我们发展了一个唯象描述的非中心对称的二维铁磁体与三角棱柱晶体结构。我们选择研究这种特殊的对称群，因为这些材料确实打破了反转对称性，因此原则上允许手性自旋结构，如磁螺旋和skyrmions。然而，与迄今为止已知的所有非中心对称磁体不同，我们发现磁性三角棱柱单层的对称性既不允许内部相对论性Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya），也不允许反应性自旋轨道力矩。我们证明，只有在边界处，它修改的磁化的边界条件，并导致螺旋平衡态与螺旋波矢量，这是内在的内部自旋取向的螺旋变得重要。此外，我们发现，螺旋波矢量可以通过耗散自旋扭矩机制进行电操纵。我们的研究结果表明，二维磁体提供了一个巨大的潜力，为未开发的磁效应。
2018-12-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall Skyrmions at $ν=0,\pm 1$ in monolayer graphene
单层石墨烯在强垂直场作用下表现出自旋自发破缺和谷对称的量子霍尔铁磁性。近似的SU（4）自旋/谷对称性被填充因子$ν=0,\pm 1$对应的朗道能级的小晶格尺度效应破坏。值得注意的是，根据平行于层的磁场分量和小各向异性的强度，认为$ν=0$处的基态是倾斜反铁磁（AF）或铁磁（F）状态。利用球面几何的精确对角化方法研究了填充因子$ν=\pm 1,0$的Skyrmions。如果我们忽略各向异性，我们确认的标准skyrmion图片推广到四个自由度的有效性。对于填充因子$ν=- 1$，空穴skyrmion是一个无限大的谷skyrmion，具有全自旋极化，因为它不感觉各向异性。电子skyrmion也总是无限大。在F相中，它总是完全极化，而在AF相中，它在增加的塞曼能量下经历连续磁化。在$ν=0$的情况下，Skyrmion总是在F和AF相位中最大限度地定位在空间中。在F相中，它是完全极化的，而在AF中，它也具有塞曼能量的渐进磁化。与SU（2）的情况相反，磁化过程与skyrmions的空间轮廓无关。在所有情况下，skyrmion物理学都是由各向异性和塞曼效应之间的竞争主导的，而不是直接由库仑相互作用主导的，打破了塞曼与库仑能量之比的普适标度。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optimizing Hubbard U parameters for Enhanced Description of Electronic and Magnetic Properties in CrI$_3$ Monolayers and Bilayers
本研究通过优化Hubbard U参数，利用DFT+U方法提高CrI₃单层和双层的电子和磁性性质描述精度。
2025-04-20 cond-mat.mes-hall
Topological magnons in CrI$_3$ monolayers: an itinerant fermion description
磁振子主导最近发现的绝缘铁磁二维晶体，如CrI $_3$的磁响应。由于Cr自旋在蜂窝晶格中的排列，CrI $_3$中的磁振子与石墨烯中的电子准粒子非常相似。在CrI $_3$中进行的中子散射实验表明在狄拉克点处存在间隙，该间隙已被证明具有拓扑性质。在这里，我们提出了一个理论的磁振子在铁磁CrI $_3$单层的基础上巡回费米子图片，从第一性原理推导出的哈密顿量。我们得到了二维CrI $_3$的磁振子色散，在两个谷中具有相同的Berry曲率的狄拉克点处具有间隙。对于CrI $_3$带，我们发现了手性的带隙边缘态。对动量空间中磁振子波函数的分析进一步证实了它们的拓扑性质。重要的是，我们的方法不需要定义自旋哈密顿量，并且可以应用于具有任何类型磁序的绝缘和导电2D材料。
2020-01-31 cond-mat.mes-hall
Exciton localization on a magnetic domain wall in MoSe$_2$-CrI$_3$ heterostructure
针对二维磁性材料纳米尺度磁化性质研究的技术难题，提出通过与过渡金属二硫化物单层相接利用邻近效应将激子钉扎在畴壁上，实现畴壁直接可视化的新方法。
2023-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer-to-mesoscale modulation of the optical properties in 2D CrI3 mapped by hyperspectral microscopy
本研究利用高光谱宽场成像，揭示了二维磁性材料CrI3中复介电函数随厚度从单层到介观尺度的非单调变化，并关联其层依赖磁性，为磁光效应调控提供关键依据。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall
"Quasi two-dimensional" spin distributions in II-VI magnetic semiconductor heterostructures: Clustering and dimensionality
在稀磁半导体（DMS）中，自旋团簇是由相邻磁性阳离子之间的反铁磁交换引起的，并且是降维的强函数。然而，由于在生长过程中原子不可避免的单层间混合，DMS的外延生长单分子膜和突变界面从来不是完美的二维（2D）。因此，DMS异质结构的磁化强度，这是强烈修改自旋集群，是2D和3D自旋分布之间的中间。我们提出了适用于任意分布的磁自旋在生长方向上的自旋集群的精确计算。结果揭示了一个令人惊讶的不敏感性的磁化的混合配置文件的形式，并确定最大可能的磁化的重要限制。对含有“准二维”自旋分布的异质结的高场光学研究与计算进行了比较。
2000-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Distinct spin-lattice and spin-phonon interactions in monolayer magnetic CrI$_3$
本文应用密度泛函理论研究了单层磁性三碘化铬（CrI $_3$）的各种相（包括非磁性相、反铁磁性相和铁磁性相）。发现：（1）单层CrI $_3$中磁性的引入引起了金属-半导体的转变，（2）AFM相和FM相的电子能带拓扑结构以及直接和间接带隙的性质与磁有序和自旋轨道耦合有着微妙的关系;（3）Cr原子的声子模对磁有序性特别敏感，表现出明显的自旋-晶格耦合和自旋-声子耦合。拉曼光谱的第一性原理模拟表明，拉曼峰的频率和强度强烈依赖于磁有序。在77 cm $^{-1}$和130 cm $^{-1}$处的偏振相关的$A_{1g}$模式以及在FM相中约50 cm $^{-1}$处的$E_g$模式可以提供有用的指纹来表征该材料。我们的研究结果不仅为实验表征CrI $_3$提供了一个详细的指导图，而且还揭示了如何通过晶格动力学和拉曼响应来跟踪磁性的演化。
2018-09-24 cond-mat.mes-hall
Oxidation tuning of ferroic transitions in Gd$_2$C monolayer
本文通过第一性原理计算预测Gd₂C单层为铁磁金属，并提出表面氧化钝化策略可在铁磁、反铁磁和铁电相之间切换其铁性，同时伴随金属-绝缘体转变，且磁光克尔效应和二次谐波产生可有效监测这些相变。
2023-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dependence of the magnetic interactions in MoS$_2$ monolayer on Mn-doping configurations
理解在$2H$ -MoS $_2$单层中可能遇到的各种Mn掺杂配置的磁性可能对其在自旋电子学中的使用是有益的。采用密度泛函理论加Hubbard U（DFT $+$ U）方法，研究了MoS $_2$单层中Mn原子的单取代、双取代和三取代构型对MoS单层总磁化强度的影响.我们发现，掺杂配置起着关键作用，在稳定的铁磁态Mn掺杂的MoS $_2$单层。事实上，Mn-Mn磁性相互作用被发现是铁磁的，并且对于Mn在等距替代位置处的磁性相互作用是强的，其中平均间隔范围为6-11 μ m。最强的铁磁相互作用被发现时，取代是在第二近邻的扶手椅链的Mo-网站。成簇在能量上是有利的，但它强烈地降低了铁磁交换能。我们的研究结果表明，有序的Mn掺杂剂的MoS $_2$单层需要增加其潜在的铁磁性。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The ferromagnetic order in graphene
在Mermin-Wagner定理的背景下，讨论了单个石墨烯片中自发磁化的条件。严格证明了在任何非零温度下，只要保持其固有的对称性，石墨烯单层都是可折叠的。任何打破赝自旋守恒定律的电子涨落都可能是石墨烯结构内部铁磁有序存在的原因。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall
Janus Monolayers of Magnetic Transition Metal Dichalcogenides as an All-in-One Platform for Spin-Orbit Torque
我们从理论上预测，钒基Janus dichalcogenide单层构成一个理想的平台，自旋轨道扭矩存储器。利用第一性原理计算，我们证明了磁交换和磁各向异性能量更高的较重的硫族元素原子，而在Janus形式的反转对称性破缺导致出现Rashba的自旋轨道耦合。的自旋-轨道扭矩效率进行了评估，使用优化的量子传输方法，并发现是可比的重金属。磁性和自旋-轨道耦合在这种材料中的共存与可调费米能级开辟了新的可能性，监测磁化动态的角度来看，非易失性磁性随机存取存储器。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parameter space for thermal spin-transfer torque
热自旋转移力矩描述了通过施加热流来操纵磁化。Jia等人在2011年对该效应进行了理论计算。它被发现需要大的温度梯度在开尔文的顺序跨越超薄MgO屏障。在本文中，我们提出的结果的制造和表征的磁性隧道结与3单层薄氧化镁障碍。通过高分辨率透射电子显微镜成像定量研究了不同生长条件下的界面质量。我们证明隧穿磁阻比高达55%至64%的3至4单层势垒厚度。具有垂直磁化各向异性的磁性隧道结显示自旋转移力矩开关，临界电流为0.2 MA/cm $^2$。热产生的扭矩从头计算使用Korringa-Kohn-Rostoker和非平衡格林函数方法。使用COMSOL模拟了飞秒激光脉冲产生的温度梯度，揭示了20 K的梯度，使热自旋转移扭矩开关。
2013-03-17 cond-mat.mes-hall
Strain-tunable magnetic anisotropy in monolayer CrCl$_3$, CrBr$_3$, and CrI$_3$
最近在二维（2D）CrI $_3$中观察到的内禀铁磁性与I的强自旋轨道耦合（SOC）引起的大的磁各向异性有关。磁各向异性能（MAE）定义了相对于晶格在特定方向上的磁化强度的稳定性，并且是纳米级应用的重要参数。在这项工作中，我们应用密度泛函理论研究的二维单层三卤化铬CrX $_3$（与X = Cl，Br，和I）的MAE的应变依赖性。详细计算了它们在双轴应变$\varepsilon$作用下的能量、原子结构和电子结构。结果表明，这三种化合物在基态（$\varepsilon$ =0）均表现出铁磁有序性，在施加压缩应变后，发生向反铁磁态的相变.与CrCl $_3$和CrBr $_3$不同，当施加拉伸应变时，CrI $_3$中的电子带隙增加。MAE还表现出应变依赖性的三卤化铬：它增加时，压缩应变施加在CrI $_3$，而在其他两种化合物中观察到相反的趋势。特别是当压缩应变为$\varepsilon$ = 5%时，CrI $_3$的MAE可提高47%.
2018-09-24 cond-mat.mes-hall
Optical signatures of periodic magnetization: the moiré Zeeman effect
在纳米尺度上检测磁序是量子磁学研究的核心兴趣，特别是摩尔磁体的新兴领域。在这里，我们分析了激子能带结构，所产生的谷塞曼效应的周期性调制。尽管远程电子-空穴交换相互作用，我们发现一个相当大的分裂的明亮的圆偏振激子Umklapp共振，这是一个直接的光学探针的磁序的能量。我们首先分析通过过渡金属二硫属化物（TMD）单层或扭曲双层的Mott-Wigner态中的电子自旋的周期性排序实现的量子莫尔磁体：我们表明，自旋谷依赖激子电子相互作用允许探测自旋，谷阶的电子，并证明它是可能的，以观察独特的签名铁磁秩序的三角形晶格和铁磁和Néel秩序的蜂窝晶格然后，我们专注于在铁磁材料的扭曲双层中实现的半经典莫尔磁体：我们提出了一种基于莫尔磁体中的自旋与TMD单层中的激子之间的层间交换耦合的莫尔磁性检测方案。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anisotropic Electron-Hole Excitation and Large Linear Dichroism in Two-Dimensional Ferromagnet CrSBr with In-Plane Magnetization
本研究通过多体微扰方法揭示二维铁磁体CrSBr单层中强束缚激子及各向异性大线性二色性，其源于面内晶体结构，并展示其在二维光学与光电子学中的应用潜力。
2023-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proximity-Induced Spin-Orbit Torque in Graphene on a Trigonal CrSBr Monolayer
研究揭示了石墨烯/CrSBr异质结构中近程诱导的自旋轨道扭矩机制，为室温二维自旋电子学提供了新平台。
2025-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Rashba-Edelstein Effect-Induced Spin-Orbit Torques in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
二维材料的电子和光电性质已经在石墨烯和层状过渡金属二硫属化物（TMD）中被广泛探索。这些二维材料中的自旋电子学可以为未来的电子学提供新的机会，例如，有效地产生自旋电流，这应该能够有效地操纵磁性元件。到目前为止，在二维材料附近的磁性层上的电荷电流感生的自旋电流和自旋轨道矩（SOTs）的定量测定仍然缺乏。本文报道了在单层TMD（MoS $_2$或WSe $_2$）/CoFeB双层复合膜中，电流诱导自旋积累通过Rashba-Edelstein效应产生的大的SOT。对应于SOT的有效自旋电导率几乎与温度无关。我们的研究结果表明，在化学气相沉积生长的大规模单层TMD的电荷-自旋转换可能会导致高的能量效率的磁化反转和方便的设备集成为未来的自旋电子学的基础上的二维材料。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic nodal-line metal in monolayer {\em h}-InC
基于第一性原理计算，我们预测了一种新的具有奇异费米面拓扑结构的二维铁磁材料。我们发现，单层六方晶系的碳化铟（{ \em h}-InC）是热力学和动力学稳定的，它积极有利于铁磁有序的自旋。在两个维度上的完美平面几何形状，加上铁磁性，产生了一个独特的机会，遇到有趣的电子特性，在费米表面和能带拓扑结构中捕获。我们发现，多个节线共存的动量空间，伴随着电子和空穴口袋，彼此线性接触的节线。自旋轨道耦合的引入丰富了{ \em h}-InC的磁性和电子性质。自旋-轨道耦合导致易平面型磁晶各向异性，并且节点线可以被调谐成拓扑节点，取决于磁化方向。对称性分析和紧束缚模型提供了解释带的节点结构。我们的研究结果表明，{ \em h}-InC作为一个新的场所，支持碳基磁性和异国情调的带拓扑结构在两个维度。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust polaritons in magnetic monolayers of CrI3
本文通过第一性原理计算证明CrI3单层可实现强光-物质耦合，其激子与微腔光子杂化产生高达35 meV的Rabi劈裂和20 meV的Zeeman劈裂，为磁极化激元应用提供理想平台。
2022-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-proximitized ferromagnetic metal by monolayer transition metal dichalcogenide: Atlas of spectral functions, spin textures and spin-orbit torques in Co/MoSe$_2$, Co/WSe$_2$ and Co/TaSe$_2$ heterostructures
由超薄铁磁金属（FM）和具有强自旋轨道（SO）耦合的材料组成的双层异质结构是自旋电子学中SO扭矩和自旋电荷转换非平衡效应的主要来源。我们演示了如何杂交的波函数的Co层和过渡金属二硫属化物（TMD）的单层--如半导体MoSe $_2$和WSe $_2$或金属TaSe $_2$ --可以导致显着的嬗变的电子和自旋结构的Co在一定距离内远离其界面与TMD，当相比，大量的Co或其表面与真空接触。这是由于邻近诱导的SO分裂的Co带编码的光谱函数和自旋纹理的单层，我们得到使用非共线密度泛函理论（ncDFT）结合平衡格林函数（GF）计算。事实上，SO分裂是存在的，由于结构反转的双层的不对称性，即使在TMD单层内的SO耦合被人为地关闭在ncDFT计算，但切换它使与邻近的CO层内的SO耦合的影响约5倍大。注入自旋非极化的电荷电流通过SO-接近的单层的Co产生非平衡自旋密度超过他们，使其与Co的磁化的交叉产品确定SO扭矩。通过第一性原理量子输运方法计算的SO扭矩，它结合了ncDFT与非平衡GF计算，可以用作筛选参数，以确定最佳组合的材料和它们的界面在自旋电子学中的应用。特别是，我们确定异质结构两个单层-Co/单层-WSe $_2$作为最佳的。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Environmental Screening and Ligand-Field Effects to Magnetism in CrI$_3$ Monolayer
我们提出了一个详细的研究悬浮和介电嵌入CrI $_3$单分子膜的磁性的微观起源。为此，我们向下折叠两个不同的最小广义哈伯德模型与不同的轨道基组从\emph{ab initio}计算使用约束随机相位近似。在平均场近似下，我们表明，这些模型是能够描述的局部磁矩在CrI $_3$和再现完整的\emph{ab initio}计算的电子特性的形成。我们利用磁力定理来研究不同轨道流形之间的微观磁交换通道。我们发现了一个多轨道超交换机制作为起源的磁性在CrI $_3$有效的铁磁和反铁磁Cr-Cr $d$耦合通道，这是决定性的影响，由配体（I）$p$轨道之间的详细相互作用。我们展示了如何环境屏蔽，如导致从封装与六方氮化硼（hBN）的铬$_3$单层的影响库仑相互作用的膜，以及如何连续控制其磁性能。最近和次最近邻交换相互作用之间的非单调相互作用的驱动下，我们发现磁振子色散和居里温度是非平凡的环境介电屏蔽的影响。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Thickness-dependent magnetic structure of ultrathin Fe/Ir(001) films: from spin-spiral states towards ferromagnetic order
本文详细研究了面心立方Ir（001）表面的Fe 3Fe薄膜的基态磁结构。我们使用自旋团簇展开技术结合相对论无序局域矩方案来获得自旋模型的参数，然后通过平均场方法和原子自旋动力学模拟来确定系统的有利磁结构。对于单层的Fe的情况下，我们发现，层弛豫非常强烈地影响基态自旋配置，而Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）的相互作用和双二次耦合也有显着的效果。为了描述后者的影响，我们介绍和分析系统的自旋共线映射。而对于两个单层的Fe，我们发现一个单q自旋螺旋作为基态由于DM相互作用的情况下，四个单层的情况下，该系统显示出非共线的自旋结构与非零的净磁化。这些研究结果是一致的实验测量表明铁磁秩序的四个单层和更厚的膜。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Staggered nonlinear spin generations in centrosymmetric altermagnets under electric current
研究中心对称交替磁体中电流驱动的非线性自旋产生，发现交错和均匀自旋分量随磁化方向旋转变化，面外分量可用于高密度存储器件垂直磁化翻转，为节能磁器件设计提供机遇。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Geometric Origin of Nonlinear Current Induced Orbital Magnetization
University of Macau（澳门大学）；Great Bay University（大湾区大学）；Great Bay Institute for Advanced Study（大湾区高等研究院）；Fudan University（复旦大学）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
该研究针对非线性电流诱导轨道磁化的理论挑战，通过微观推导构建理论，结合第一性原理计算预测特定材料中存在显著非线性轨道磁化，其量子几何起源与两类极化率相关且可主导自旋对应物。
2026-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Switching in Monolayer 2D Diluted Magnetic Semiconductors via Spin-to- Spin Conversion
针对室温下无外磁场时单层范德华磁体高效SOT开关的挑战，本研究实现了掺铁二硫化钼中垂直磁化的无场确定性非易失SOT开关，为高功率效率自旋电子存储器件提供新途径。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
