Compositional effect on auto-oscillation behavior of Ni100-xFex/Pt spin Hall nano-oscillators
我们展示了Ni 100-xFex/Pt（x= 10 ~ 40）纳米收缩自旋霍尔纳米振荡器的磁动力学和自振荡特性的成分效应。使用自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）进行微带，我们测量的阻尼和自旋霍尔效率的显着减少与Fe含量的增加，从而降低了自旋泵的贡献。对自旋霍尔效率的强成分效应主要归因于富Fe器件中饱和磁化强度的增加。作为一个直接的结果，需要更高的电流密度来驱动自旋波自动振荡在更高的微波频率在富铁纳米收缩装置。我们的研究结果建立了关键的作用，在工程的自旋霍尔器件的微波和磁振子应用的磁动力学和自振荡特性的成分效应。
2020-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Composition-dependent bulk properties of intercalated transition metal dichalcogenides $Co_{1/3(1\pmδ)}NbS_{2}$
Seoul National University（首尔大学）；Sogang University（西江大学）
研究通过调控钴含量揭示$Co_{1/3(1\pmδ)}NbS_{2}$的体性质，发现拓扑霍尔效应对钴含量敏感，当钴含量超过δ=+4%时完全消失，同时纵向电导和比热容系数均随钴含量变化，揭示了低能电子自由度的调控机制。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Emergent spin Hall conductivity in Tantalum-Rhenium alloys
本文研究Ta-Re合金的自旋霍尔电导率，发现约60 at.% Ta时因费米能级调控而显著增强，并用太赫兹发射实验和刚性能带模型验证了该增强效应。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall Effect in perpendicularly magnetized Mn(_{3-x})Ga thin films
研究了MgO和SrTiO $_3$衬底上Mn $_{3-x}$ Ga（x = 0.1，0.4，0.7）薄膜垂直于膜面的磁各向异性。在D 0 $_{22}$相中观察到四元畸变晶格的反常霍尔效应。霍尔电阻率$\varrho_{xy}$在20 - 330 K的温度范围内测量。所确定的斜散射和侧跳系数进行了讨论，相对于薄膜的组成和使用的基板和比较的晶体学和磁性能。
2012-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Large Spin Hall Effect in an Amorphous Binary Alloy
我们研究了W-Hf薄膜的自旋霍尔效应，在低于70% W时，W-Hf薄膜表现出从偏聚相混合物到金属玻璃的相变。自旋霍尔角的测定与平面谐波霍尔电压技术。由于伴随的电阻率跳变，自旋霍尔角在相变的成分处显示出明显的最大值。然而，自旋霍尔电导率从W降低到Hf，在相变中具有弱的不连续性。非晶W $_{0.3}$ $_{0.7}$ Hf的最大自旋霍尔角为$θ_\mathrm{SH} = -0.25$。自旋霍尔电导率从第一原理计算的HCP，面心立方和体心立方固溶体的详细比较提供了有价值的洞察这个二元系统的合金化物理。
2018-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Composition-dependent magnetic response properties of Mn$_{1-x}$Fe$_x$Ge alloys
采用相对论多重散射KKR（Korringa-Kohn-Rostoker）第一性原理计算方法，研究了Mn $_{1-x}$ Fe $_x$ Ge合金的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用、自旋轨道矩以及反常电导率和自旋霍尔电导率随组分的变化.的$D_{\rm xx}$组分的Fe浓度表现出很强的依赖性，改变符号在$x \approx 0.85$与以前的理论计算，以及与实验结果表明自旋螺旋度的变化在$x \approx 0.8$。一个相应的行为与符号的变化在$x \approx 0.5$预测也为费米海贡献的SOT，因为这是密切相关的？在反常和自旋霍尔效应的情况下，计算的费米海贡献是相当小的，这些效应的成分依赖行为主要是由费米能级的电子态决定的。负责这两种效应的自旋-轨道诱导散射机制表明，AHE的最小值和SHE电导率的符号变化有一个共同的起源。
2017-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect from inter-superlattice scattering in a noncollinear antiferromagnet
本文发现非共线反铁磁体Cr$_{1/4}$TaS$_2$中不同超晶格畴间的散射在Néel温度以下引发反常霍尔效应，揭示了通过微观磁交换相互作用图案化工程化宏观输运响应的新机制。
2024-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Composition and Stacking Dependent Topology in Bilayers from the Graphene Family
我们提出了硅烯，锗烯，锡烯双层的第一性原理的组成和结构的调查。由于各个层的交错，几种堆叠模式是可能的，其中大多数对于双层石墨烯是不可用的。这种结构的多样性，结合自旋轨道耦合的存在，揭示了多样性的电子性质，与不同的频带功能，包括轨道杂化和带反转的外观。我们表明，对于特定的情况下，固有的自旋霍尔响应表现出签名的非平凡的电子能带拓扑结构，使这些结构有希望的候选人探测Dirac类物理。
2018-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Weyl semimetal phases and intrinsic spin-Hall conductivity in SbAs ordered alloys
研究发现Sb₁₋ₓAsₓ有序合金在所有破缺反转对称的As组分下均存在WSM相，具12个外尔点及大自旋霍尔电导率，且Sb₀.₅As₀.₅与GaAs(111)近晶格匹配，有望集成传统半导体。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelastic instabilities in kagome antiferromagnet Mn3-xGa
Tiangong University（天津工业大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究通过调节Mn浓度，揭示了Mn3-xGa合金的结构、磁性和输运性质，发现磁弹性驱动的结构相变及相关的磁性和输运异常，确立了组分作为控制磁弹性耦合的关键参数。
2026-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Infrared dielectric function, phonon modes and free-charge carrier properties of high-Al-content Al$_x$Ga$_{1-x}$N alloys determined by mid-infrared spectroscopic ellipsometry and optical Hall effect
用中红外椭圆偏振光谱法测量了4H-SiC衬底上一组高质量Si掺杂的Al $_x$ Ga $_{1-x}$ N外延层的声子模参数和各向异性中红外介电函数张量分量。发现$E_1$（TO）模的双模行为和$A_1$（LO）模的单模行为与先前的拉曼散射光谱报告一致。建立了红外活性声子频率参数的组成依赖关系，并讨论了可能被无序激活的无声$B_1$模式。利用最佳匹配模型导出的声子模频率和高频介电常数参数，应用Lydanne-Sachs-Teller关系，确定了静态介电常数与$x$的关系。用中红外光学霍尔效应测量方法确定了高Al含量的Al-$_x$-Ga-$_{1-x}$-N合金的有效质量参数及其与成分的关系。此外，还研究了具有相似Si掺杂水平的Al-$_x$-Ga $_{1-x}$ N薄膜的自由电子浓度$N$和迁移率参数$μ$随Al含量$x$的变化关系，并进行了讨论。
2015-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Auditing Machine-Learning Models and Their Training Data with Explainability and First-Principles Verification: Application to Spin Hall Conductivity
SRM Institute of Science and Technology（SRM理工学院）
研究针对机器学习模型及训练数据基于两个未经验证的假设的问题，引入结合多种分析和DFT判定的审计协议，以自旋霍尔电导率为例验证，揭示模型和数据问题，该协议成本低且适用特定情况。
2026-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of diluted magnetic semiconductor Ge1-xCrxTe with high Cr composition
用分子束外延法在SrF_2衬底上生长了Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体Ge_（1-x）Cr_xTe（x=0.1）薄膜。原位反射高能电子衍射显示Ge_（1-x）Cr_xTe层在平面内具有六重对称性的条纹图案，这意味着Ge_（1-x）Cr_xTe [111]/SrF_2 [111]的外延生长。在反常霍尔效应测量中观察到一个明显的磁滞回线，这是由于宿主GeTe中强的自旋-轨道相互作用所致。居里温度随着Cr组分的增加而增加，直到200 K，但居里温度对空穴浓度没有明显的依赖性，这意味着Cr离子之间的铁磁相互作用的机制不同于Mn掺杂的稀磁半导体。
2016-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Computational search for materials having a giant anomalous Hall effect in the pyrochlore and spinel crystal structures
通过计算筛选448种烧绿石和尖晶石组分，预测92种稳定、13种铁磁，并发现11种具有巨大反常霍尔效应的候选材料，其中Ag2Pt2O7在优化费米能级后AHA达0.405，为自旋电子学材料设计提供路线图。
2025-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Hybridization Gap and Edge States in Strained-layer InAs/In0.5Ga0.5Sb Quantum Spin Hall Insulator
Peking University（北京大学）；Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Zhejiang University（浙江大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过应变层生长探索InAs/In0.5Ga0.5Sb量子自旋霍尔绝缘体中混合间隙与边缘态的拓扑保护特性。
2025-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Negative magnetoresistance and anomalous Hall effect in GeMnTe-SnMnTe spin-glass-like system
研究了Ge/1-x-y/Sn/x/Mn/y/Te类自旋玻璃混晶的磁输运特性，其化学成分在0.083 < x < 0.142和0.012 < y < 0.119范围内变化。我们将观察到的负磁电阻归因于两种机制，即在低磁场下发生的弱局域化和主要在较高磁场下贡献的自旋无序散射。观察到明显的滞后异常霍尔效应（AHE）。估算的AHE系数显示出较小的温度依赖性，并依赖于Mn含量，其变化范围为10 E-7 < R_S <10 E-6 m^3/C。标度律分析表明，该系统中的AHE是由于外在机制，主要是由于斜散射伴随着侧跳过程。
2012-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Reversal of Spin-torque Polarity with Inverting Current Vorticity in Composition-graded Layer at the Ti/W Interface
本文研究了 Ti/W 界面成分梯度极性对自旋电流产生的影响，发现通过反转 Ti/W 堆叠顺序可反转自旋力矩符号，为不依赖强自旋或轨道霍尔效应材料高效产生自旋力矩提供了新策略。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Ru composition deviation from stoichiometry on intrinsic spin-to-charge conversion in SrRuO3
本文通过自旋泵浦实验和第一性原理计算，研究了Ru成分偏离化学计量比对SrRuO3中自旋-电荷转换的影响，发现Ru缺失会降低自旋贝里曲率导致的自旋霍尔电导率，表明缺陷控制对高效自旋-电荷转换至关重要。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Fe-Sn nanocrystalline films for flexible magnetic sensors with high thermal stability
Fe 3Sn 2晶体中Fe kagome晶格上的磁性和自旋轨道耦合的相互作用产生了独特的能带结构，导致比常规铁磁金属大一个数量级的反常霍尔效应。在这项工作中，我们证明了Fe-Sn纳米晶薄膜也表现出大的反常霍尔效应，适用于满足高灵敏度和热稳定性的磁传感器。在室温下通过共溅射技术制备的薄膜中，晶格有序的部分发展出现为Fe-Sn kagome层的纳米晶体。切线霍尔角，霍尔电阻率与纵向电阻率的比率，在接近Fe 3Sn 2的最佳合金组合物中大大增强，即使膜由非晶和非晶状畴组成，也例证了可果美起源。这些铁磁Fe-Sn薄膜具有很大的优势，作为霍尔传感器的热稳定性比半导体，由于弱的温度依赖性的异常霍尔响应。此外，室温制造使我们能够在有机衬底上开发机械柔性霍尔传感器。这些演示表明了可果美金属作为设计新功能设备的未开发资源的潜力。
2019-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Complex THz and DC inverse spin Hall effect in YIG/Cu$_{1-x}$Ir$_{x}$ bilayers across a wide concentration range
我们测量了在很宽的Ir浓度范围内（$0.05 \leqslant x \leqslant 0.7$）的钇铁石榴石上的Cu $_{1-x}$ Ir $_{x}$薄膜的逆自旋霍尔效应。自旋电流是通过自旋塞贝克效应触发的，或者通过直流温度梯度，或者通过金属层的超快光学加热。自旋霍尔电流分别通过电接触或所发射的THz辐射的测量来检测。与这两种方法，我们揭示了相同的Ir浓度依赖性，遵循一个新的复杂的，非单调的行为相比，以前的研究。对于小的Ir浓度的信号最小值进行观察，而一个明显的最大值出现在附近的等原子组成。我们确定这种行为起源于不同的自旋霍尔机制的相互作用，以及在铜$_{1-x}$铱$_{x}$的综合自旋电流密度的浓度依赖性变化。DC和超快刺激所获得的一致结果表明，所研究的材料即使在超快时间尺度上也可以进行有效的自旋-电荷转换，从而使已建立的自旋电子测量方案能够转移到太赫兹范围内。
2017-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Strong Spin-Orbit Torque Induced by the Intrinsic Spin Hall Effect in Cr1-xPtx
本文报道了用轻3d铁磁Co作为自旋电流探测器，对Cr_（1-x）Ptx合金中自旋电流产生的自旋-轨道矩进行的研究。我们发现，阻尼类自旋轨道扭矩的Cr 1-xPtx/Co双层膜可以通过调整在Cr 1-xPtx层中的Cr浓度，与最大值为0.31，在最佳的组成Cr 0.2Pt 0.8。我们发现，在Cr 1-xPtx合金的自旋电流产生可以充分理解的特性之间的权衡的固有自旋霍尔电导率的Pt和载流子寿命在脏限制。我们没有发现这种材料中其他机制产生自旋电流的证据，这表明Cr的作用与以前研究中的其他金属和氧化物完全相同。这项工作还确立了低电阻率Cr0.2Pt0.8作为磁存储器和计算技术的节能自旋轨道扭矩提供者。
2022-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Bayesian optimization with active learning of Ta-Nb-Hf-Zr-Ti system for spin transport properties
针对Ta-Nb-Hf-Zr-Ti体系，提出结合主动学习的多目标贝叶斯优化方法，在不到5次迭代内高效筛选出兼具高自旋霍尔电导率和自旋霍尔角的TaZr主导合金成分。
2023-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall and Anisotropic Magnetoresistance in Ferrimagnetic Co-Gd / Pt layers
研究了铁磁Co 100-xGdx / Pt双层膜的自旋霍尔磁电阻（SMR）和各向异性磁电阻（AMR）随Co-Gd组分的变化关系.随着Gd浓度x的增加，其磁矩在净磁化强度中与Co磁矩的竞争越来越大。我们发现在x = 24时存在一个近补偿的亚铁磁态。AMR随着x的增加从正到负改变符号，在磁化补偿附近消失。另一方面，即使AMR消失，SMR也不会显著变化。这些实验结果表明，非常不同的散射机制负责AMR和SMR。我们讨论了合金成分依赖性的可能起源。
2018-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimizing the Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y) solid solutions to approach the intrinsic topological insulator regime
为了优化具有碲铋矿结构的拓扑绝缘体材料的体绝缘性能，我们合成并表征了不同组分的Bi_（2-x）Sb_xTe_（3-y）Se_y（BSTS）固溶体单晶样品。我们已经阐明，有一系列的“本征”组成，其中受体和供体相互补偿，并提出了最大的体绝缘行为。在这样的组成下，电阻率在低温下可以变得大到几欧姆cm，并且可以推断表面传输通道在非线性霍尔效应中的作用。特别是，Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.3的组合物实现了最低的散装载流子密度，似乎是最适合于表面传输研究。
2011-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Unusual Multiple Magnetic Transitions and Anomalous Hall Effect Observed in Antiferromagnetic Weyl Semimetal, Mn$_{2.94}$Ge (Ge-rich)
本文研究了磁性Weyl半金属Mn$_{2.94}$Ge单晶的磁性和霍尔效应，发现其在Néel温度以下存在多重磁转变，且反常霍尔电导率在自旋重取向温度处出现反常峰值，揭示了磁性与拓扑性质对Mn浓度的敏感性。
2024-02-19 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
Spin Hall effect in the high-resistivity high-entropy alloy AlCrMoW
University Lille（里尔大学）；Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本研究通过磁控共溅射制备了高熵合金 Al$_{x}$(CrMoW)$_{1-x}$ 薄膜，发现其在高电阻率下具有最大自旋霍尔角 -0.12，且实验与理论计算吻合，为自旋霍尔器件工程提供了一类新材料。
2025-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Highly fcc-textured Pt-Al alloy films grown on MgO(001) showing enhanced spin Hall efficiency
本文对MgO（001）衬底上生长的面心立方（fcc）织构Pt-Al合金薄膜和SiO（$_2$）衬底上生长的结晶不良Pt-Al合金薄膜的自旋霍尔效率进行了系统的比较研究。使用CoFeB作为探测器，我们发现，对于以$x = 25$为中心的Al成分，主要是L1 $_{2}$有序的Pt $_{100-x}$ Al $_x$合金薄膜生长在MgO上表现出突出的电荷-自旋转换效率。对于Pt $_{78}$ Al $_{22}$ /CoFeB双层MgO上，我们获得阻尼一样的自旋霍尔效率高达$ξ_\textrm{DL} \sim +0.20$，并预计高达7倍的功耗降低相比，相同的Al成分的多晶双层SiO $_2$。这项工作表明，提高面心立方铂基合金的结晶度是在这类材料中实现大自旋霍尔效率和低功耗的关键步骤。
2021-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intercorrelated anomalous Hall and spin Hall effect in kagome-lattice Co$_3$Sn$_2$S$_2$-based shandite films
磁性外尔半金属（mWSMs）的特征在于线性色散带的手征外尔节点对与破缺的时间反演对称性。mWSM的一个标志是出现大的本征反常霍尔效应。在加热的mWSM高于其居里温度，磁性消失，而交换分裂外尔点对崩溃成双退化的带隙狄拉克态。在这里，我们揭示了这些狄拉克节点在顺磁状态下的有效自旋电流产生在室温下通过自旋霍尔效应的吸引力的潜力。引入Ni和In以分别替代原型mWSM Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$ shandite膜中的Co和Sn并调整费米能级。顺磁性方沸石在室温下的自旋霍尔电导率的组成依赖性类似于铁磁性方沸石在低温下的反常霍尔电导率;分别表现出以Ni取代的Co $_2$ Ni $_1$ Sn $_2$ S $_2$和未掺杂的Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$组成为中心的峰状依赖性。峰位移与电子填充在穿过铁磁-顺磁转变时的重新分布一致，表明两种霍尔效应之间存在相互关联。我们的研究结果突出了一个新的战略，探索自旋霍尔材料，在文献中丰富的实验异常铁磁体的霍尔效应数据的指导下。
2022-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Helical magnetic structure and the anomalous and topological Hall effects in epitaxial B20 Fe$_{1-y}$Co$_y$Ge films
用分子束外延法在Si（111）衬底上生长了B_（20）结构合金Fe $_{1-y}$ Co $_y$ Ge的外延膜。的磁化强度从一个玻尔磁子每个铁原子的FeGe到零的非磁性CoGe的大块一样的值平滑地变化。手性晶格结构导致了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction），并且使用极化中子反射测量证实了薄膜的螺旋磁基态。通过这种方法测量的自旋螺旋的节距随Co含量$y$而变化，并且在$y \sim 0.45$处发散。这表明过零点的电子，这是我们在计算中使用第一原理方法再现。我们还测量了我们的薄膜的纵向和霍尔电阻率作为磁场，温度和Co含量$y$的函数。霍尔电阻率预期包含来自普通、异常和拓扑霍尔效应的贡献。反常和拓扑霍尔比都在$y \sim 0.5$附近显示出峰值。我们的第一原理计算表明，在拓扑霍尔常数在这个值的$y$，相关的强自旋极化预测中间值的$y$的峰值。半金属预测$y = 0.6$，与实验观察到的线性磁阻在此组合物。虽然它是可能的，以协调理论与实验的各种霍尔效应的FeGe，大拓扑霍尔系数$y \sim 0.5$是大得多，当考虑到非常小的紧急领域相关的发散在锗。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling Strain and Ti3+ Contributions to the Anomalous Hall Effect in Epitaxial RuO2 Films
University of Minnesota−Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）；Temple University（天普大学）；Diamond Light Source Ltd.（钻石光源有限公司）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）
本研究通过Ti合金化RuO2异质结构分离应变与Ti3+贡献，发现仅Ti3+不足以产生反常霍尔效应，外延应变通过改变巡游电子结构成为主导控制参数。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Robust skyrmion nucleation and transport via composition gradient in rare earth-transition metal ferrimagnets
Scuola Normale Superiore（高等师范学院）；Italian Institute of Technology（意大利理工学院）；University of Genoa（热那亚大学）
本研究利用稀土-过渡金属亚铁磁体的成分梯度，实现了斯格明子的确定性成核与高速、低霍尔效应的可控输运，还可通过局域成分变化实现阈值控制的捕获与释放。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Highly-ordered wide bandgap materials for quantized anomalous Hall and magnetoelectric effects
自旋-轨道耦合和内禀磁性的相互作用在一定条件下可以产生量子反常霍尔效应和拓扑磁电效应。它们的实现可以打开低功耗电子产品以及许多基本现象，如图像磁单极子，马约拉纳费米子等。不幸的是，最近才意识到，这些效应只能在极低的温度下才能实现，并且缺乏能够使温度升高的适当材料是一个最严峻的挑战。在这里，我们提出了一种具有独特特性组合的新型材料平台，使其完全适合在高温下实现这两种效果。计算材料设计的关键元素是通过铁磁绝缘体的薄膜来扩展拓扑绝缘体（TI）表面，其在结构和成分上与TI兼容。根据这个建议，我们提出了各种具体的系统，并讨论了它们的许多优点，特别是位于间隙中的费米能级的宽带隙。
2018-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Giant coercivity, resistivity upturn, and anomalous Hall effect in ferrimagnetic FeTb
本研究系统探究层厚与温度对亚铁磁性FeTb合金磁学和输运特性的影响，揭示其矫顽力的热辅助畴壁脱钉本质、电阻率上翘的可能机制，发现现有反常霍尔效应标度律对该非晶体系不成立，深化了对过渡金属-稀土亚铁磁体的认知。
2023-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Resonant impurity states in chemically disordered half-Heusler Dirac semimetals
我们解决的电子输运的特点，在散装半Heusler合金与他们的组合物之间的边界线调整拓扑非平凡的半金属和平凡的半导体相。基于相干势近似（CPA）的精确第一性原理计算表明，所研究的体系都具有一组无色散的类杂质共振能级，其中一个能级正好位于Dirac点处.通过Kubo形式主义，我们发现，这些合金的剩余电导率强烈抑制杂质散射，而自旋霍尔电导率表现出一个大的值，这是相当的Pt，从而导致发散的自旋霍尔角。
2015-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Energy-efficient spin Hall nano-oscillators using near-compensated CoGd ferrimagnets
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Indian Institute of Technology Ropar（印度技术学院罗帕尔分校）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）
该研究利用CoGd亚铁磁体制备自旋霍尔纳米振荡器，通过成分调控在磁化补偿点附近实现低电流密度、小磁场与窄线宽，性能较铁磁同类器件提升一个数量级，为高能效自旋电子器件提供新平台。
2026-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial growth of large-gap quantum spin Hall insulator on semiconductor surface
在常规半导体表面上形成拓扑量子相是一个具有科学和技术意义的问题。本文基于第一性原理计算，在Si（111）表面上外延生长了二维拓扑绝缘体，即量子自旋霍尔（QSH）态.我们发现，Si（111）表面功能化与1/3单层卤素原子[Si（111）-sqrt（3）x sqrt（3）-X（X=Cl，Br，I）]呈现三角超结构，提供了一个理想的模板重金属，如Bi，自组装成一个六方晶格具有高的动力学和热力学稳定性的外延生长。最值得注意的是，Bi覆盖层是“原子”键合到下面的Si衬底，但“电子”去耦，表现出隔离的QSH状态，能隙大至0.8 eV。这一令人惊讶的现象源于一个有趣的衬底轨道过滤效应，它严格选择费米能级周围的轨道组成，导致不同的拓扑相。特别地，衬底轨道过滤效应将原本拓扑平凡的独立Bi晶格转换成非平凡相;而Au晶格则相反。基本的物理机制是普遍适用的，开辟了一个新的和令人兴奋的途径探索大间隙拓扑表面/界面状态。
2014-11-19 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
Hole Transport in Impurity Band and Valence Bands Studied in Moderately Doped GaAs:Mn Single Crystals
本文报道了一个简单的测量GaMnAs单晶样品中霍尔效应随温度变化的实验，样品中Mn的含量估计为0.05- 0.3at.%其略低于铁磁性的起始。对于约0.3at.%的Mn组分，杂质带传输是可见的有明显的金属性。结果表明，当Mn的浓度在一定范围内时，GaAs：Mn中的金属-绝缘体转变发生在与价带分离的杂质带内。我们还讨论了文献中未精确描述的Mn在GaAs中的平衡高温溶解极限。
2007-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Giant Full-Space Anomalous Hall Effect Induced by Non-Coplanar Spin State in Mn-Rich Mn3Sn
Hebei Normal University（河北师范大学）
研究通过第一性原理密度泛函理论揭示Mn3Sn中Mn富集导致自旋构型从共面120度态到非共面态的转变，产生大尺寸空间异常霍尔电导。
2026-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Topological Hall effect in CeAlGe
本研究发现外尔半金属CeAlGe的电子性质及拓扑霍尔效应对化学计量比变化极敏感，外压可诱导或改变该效应，其敏感性源于费米能级移动与畴壁，为拓扑性质调控提供了新途径。
2023-07-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magneto-spin-orbit graphene: Chern topology and photoinduced Hall response
Saint Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）
本研究通过第一性原理和有效模型计算，发现摩尔尺度堆叠决定磁自旋轨道石墨烯异质结构的Chern拓扑相，而埋藏界面缺陷可调节光致霍尔响应而不改变拓扑。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides with a Hexagonal Lattice: Room Temperature Quantum Spin Hall Insulators
迄今为止，已经发现了几种基于过渡金属二硫属化物（TMDC）的二维（2D）拓扑绝缘体（TI），它们都是基于四方晶格。然而，在2D晶体中，六边形而不是四边形对称是最常见的图案。基于第一性原理计算，我们提出了一种新的稳定的六方晶格二维TMDC，其组成为MX2（M=Mo，W，X=S，Se，Te）.它们都在相同的稳定性范围内的其他二维TMDC同素异形体，已被实验证明，他们被确定为实用的二维TI与大的带隙范围从41至198 meV，使它们适合于在室温下的应用。此外，与四元二维TMD相比，它们的六方晶格将极大地促进这些新型TI态范德华晶体与其他六方或蜂窝材料的集成，从而为基于二维材料的器件提供了更广泛的纳米电子和自旋电子学应用的途径。WSe 2和WTe 2二维晶体的非平凡带隙为198 meV，这是大于任何以前报道的基于TMDC的TI。这些大的带隙完全源于费米能级附近Mo/W原子d轨道内强的自旋轨道耦合强度。我们的研究结果将显着扩大2D TI和TMDC的科学和技术的影响。
2015-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Probing magnetic properties at the nanoscale: In-situ Hall measurements in a TEM
我们报告先进的原位磁输运测量的透射电子显微镜。该方法允许同时磁成像和高分辨率的结构和化学表征相同的样品。证明的原则，在原位霍尔测量，大概要求不高的镍薄膜支持微磁模拟显示，在样品中与非平凡的结构和/或组合物，详细的知识，后者是必不可少的一个彻底的理解和可靠的解释的磁输运数据。因此，建议在原位的方法，预计将有助于更好地了解霍尔签名在更复杂的磁性纹理。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin transfer torque devices utilizing the giant spin Hall effect of tungsten
本文报道了β-W薄膜中的巨自旋霍尔效应。利用自旋矩诱导的β-W/CoFeB双层微带铁磁共振，我们确定了自旋霍尔角为|θ| =0.30 \pm 0.02，大到足以使面内电流有效地反转与薄β-W层相邻的纳米级磁性隧道结的面内磁化CoFeB自由层的取向。根据用这种三端器件获得的开关数据，我们独立地确定|θ| =0.33 \pm 0.06。我们还报告了自旋霍尔开关效率的变化与W层的不同折射率，因此可变（α和β）相组成。
2012-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of residual gas composition on epitaxial graphene growth on SiC
近年来，石墨烯生长优化已经成为大规模、高质量石墨烯生产的关键路线之一。我们已经测量了在碳化硅（SiC）上外延石墨烯生长过程中的原位残余气体含量，以找到外延石墨烯生长的不利因素。比较了高真空和纯氩气中的生长条件。通过拉曼散射成像研究了外延生长的石墨烯，并评估了机械应变、电荷密度、石墨烯层数和石墨烯晶粒尺寸。用霍尔效应测量了范德堡组态的电荷密度和载流子迁移率。我们已经确定了碳和残余水的化学反应的主要作用。当使用纯化的氩气时，反应速率降低。我们还表明，根据随时间变化的气体含量，优选在更高的温度和更短的时间下生长石墨烯。还讨论了生长环境污染的其他来源。讨论了水和碳的反应是增加石墨烯中缺陷数量的因素之一。纯化的氩气及其足够的流速的重要性被认为对于高质量的石墨烯生长是重要的，因为它降低了不期望的化学反应的速率，并提供了更稳定和限定的生长环境。
2017-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Compositional Control and Optimization of Molecular Beam Epitaxial Growth of (Sb2Te3)x(MnSb2Te4)y Magnetic Topological Insulators
磁性拓扑绝缘体如MnBi2Te4和MnSb2Te4是量子反常霍尔效应和本征轴子绝缘体态等新物理现象的有希望的宿主，它们在拓扑自旋电子学和无差错量子计算的实现中具有潜在的重要意义。在块体中，材料是反铁磁的，但与非磁性层或晶格中过量的Mn适当堆叠可以诱导净铁磁对准。在这项工作中，我们报告的生长（Sb2Te3）x（MnSb2Te4）y层与不同的Mn含量的分子束外延。在生长期间提供的Mn助熔剂分数控制通过自组装过程在所得层中形成的MnSb2Te4的百分比。获得了具有在Sb_2Te_3（y=0）和MnSb_2Te_4（x=0）之间变化的组成的高度结晶的层。结果表明，Mn作为结构组分掺入形成MnSb2Te4，并作为杂质元素掺入Sb2Te3和MnSb2Te4中。两个修改的生长条件进行了实施，以提高纳入锰作为一种结构元素，形成MnSb2Te4。在生长开始时对层的薄部分进行退火（预退火步骤），以及增加生长温度，这两者都导致在生长期间对于类似的Mn通量分数的更大百分比的MnSb2Te4。具有至少几个百分比的MnSb2Te4层的样品表现出铁磁行为，这可能是由于系统中过量的Mn，其作为MnSb反位缺陷稳定在Sb位点上。
2021-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Active Learning Guided Computational Discovery of 2D Materials with Large Spin Hall Conductivity
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
采用主动学习框架，结合密度泛函理论和机器学习，从约2000种候选材料中高效发现高自旋霍尔电导二维材料，最佳候选电导达271.52 (hbar/e) Ohm^-1，较初始提升23倍。
2026-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic order and magneto-transport in half-metallic ferrimagnetic Mn$_y$Ru$_x$Ga thin films
钌含量的半金属Mn $_2$ Ru $_x$ Ga薄膜，具有双轴应变的反Heusler结构，控制亚铁磁性，决定他们的磁性和电子性能。广泛的研究Mn $_y$ Ru $_x$ Ga薄膜的MgO（100）衬底上的$1.8 \leq y \leq 2.6$和$x = 0.5$，0.7或0.9，包括结晶，磁序，磁输运和自旋极化进行映射特定的组合物依赖于性能在这个通用的三元系统。从X-射线反射率与计算密度的实验密度的比较表明，所有组合物，这意味着化学无序的全部占位。所有磁矩都位于斜率为1的Slater-Pauling图上，并且除了$x = 0.5$、$y = 2.2$之外，所有磁矩都在\tcmp ~低于500 K时表现出磁补偿。在\tcmp ~附近的电子迁移率超过10~T。增加Mn或Ru含量提高了\tcmp，但增加Ru也降低了由点接触Andreev反射确定的自旋极化。用分子场理论模拟了铁磁磁矩随温度的变化关系，推导出了三个主要的交换系数。显着的差异，在形状的异常霍尔和净磁化磁滞回线的解释基本倾斜的小净力矩高达\SI{40}{\degree}相对于$c$ -轴在零场，这是一个轻微的非共线性的Mn $^{4c}$亚晶格矩由于竞争内的亚晶格交换相互作用所产生的反位无序和过剩的Mn在晶胞。结果是减少自旋极化和增强的固有贡献的异常霍尔效应。作为$x$和$y$的函数的物理性质的系统调查将指导组合物的选择…
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Berry curvature dipole and nonlinear Hall effect in two-dimensional Nb$_{2n+1}$Si$_n$Te$_{4n+2}$
本研究基于第一性原理计算，发现二维成分可调材料Nb$_{2n+1}$Si$_n$Te$_{4n+2}$族因低对称性和金属性具备显著的Berry曲率偶极矩(BCD)和非线性霍尔效应，且BCD随组分参数$n$单调递减，揭示了低能电子态的隐藏维度交叉，为非线性输运物理提供了理想平台。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling of the anomalous Hall effect in Sr$_{1-x}$Ca$_x$RuO$_3$
本文研究了$_{1-x}$（0 $\leq x \leq$ 0.4）铁磁薄膜的反常霍尔效应（AHE）随$x$和温度$T$的变化。随着$x$的增加，转变温度$T_c$和磁化强度$M$都降低并在$x \sim$ 0.7附近消失。对于所有组合物，横向电阻率$ρ_{H}$随$T$非单调变化，甚至改变符号，从而违反常规表达式$ρ_{H}=R_o B + 4πR_s M(T)$（$B$是磁感应强度，而$R_o$和$R_s$是正常和异常霍尔系数）。从$ρ_H$相当复杂的数据中，我们发现了横向电导率$σ_{xy}$与$M(T)$的标度行为，这与假设AHE的内禀起源的第一性原理能带计算结果很好地吻合.
2004-05-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The spin Hall effect of Bi-Sb alloys driven by thermally excited Dirac-like electrons
我们研究了Bi $_{1-x}$ Sb $_x$ /CoFeB异质结中的电荷-自旋转换。溅射沉积的异质结构的自旋霍尔电导率（SHC）表现出高平台在Bi丰富的组合物，对应于拓扑绝缘体相，其次是减少的SHC为Sb丰富的合金，与计算的固有自旋霍尔效应的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金。SHC随着Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金在饱和之前的厚度的增加而增加，这表明它是主要有助于产生自旋电流的合金的本体;拓扑表面状态，如果存在于膜中，则起很小的作用。令人惊讶的是，发现SHC随着温度的升高而增加，遵循载流子密度的趋势。这些结果表明，大的SHC在室温下，自旋霍尔效率超过1和一个非常大的自旋电流迁移率，是由于在$L$谷的窄间隙Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金的Dirac-like，热激发电子的数量增加。
2019-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Composition dependence of bulk properties in the Co-intercalated transition-metal dichalcogenide Co$_{1/3}$TaS$_2$
该研究通过精确控制Co组分，发现Co$_{1/3}$TaS$_2$的体性质对组分高度敏感，x>0.330时形成共面螺旋磁序，导致自发霍尔电导率和弱铁磁矩消失，揭示了组分依赖的物理机制。
2024-01-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electric-field Control of Magnetism with Emergent Topological Hall Effect in SrRuO3 through Proton Evolution
离子取代是通过离子-晶格-电子耦合来控制材料的载流子密度和晶体对称性的重要途径，从而在强关联系统中产生丰富的电子态谱。使用铁磁金属SrRuO3作为模型系统，我们证明了一个有效的和可逆的控制载流子密度和晶体对称性通过离子液体门控诱导质子化。质子的插入对SrRuO3进行电子掺杂，随着质子浓度的增加，SrRuO3发生铁磁-顺磁相变。有趣的是，我们观察到一个新兴的拓扑霍尔效应的相变的边界处的新建立的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的结果，由于质子化SrRuO3与质子组成的膜深度梯度的反转对称性的破坏。我们设想，电场控制质子化开辟了一种新的策略来设计材料的功能。
2018-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
