Non-volatile spin transport in a single domain multiferroic
Sajid Husain, Isaac Harris, Peter Meisenheimer, Sukriti Mantri, Xinyan Li, Maya Ramesh, Piush Behera, Hossein Taghinejad, Jaegyu Kim, Pravin Kavle, Shiyu Zhou, … 展开作者
Sajid Husain, Isaac Harris, Peter Meisenheimer, Sukriti Mantri, Xinyan Li, Maya Ramesh, Piush Behera, Hossein Taghinejad, Jaegyu Kim, Pravin Kavle, Shiyu Zhou, Tae Yeon Kim, Hongrui Zhang, Paul Stephenson, James G. Analytis, Darrell Schlom, Sayeef Salahuddin, Jorge Íñiguez-González, Bin Xu, Lane W. Martin, Lucas Caretta, Yimo Han, Laurent Bellaiche, Zhi Yao, Ramamoorthy Ramesh
Antiferromagnets have attracted significant attention in the field of magnonics, as promising candidates for ultralow-energy carriers for information transfer for future computing. The role of crystalline orientation distribution on magnon transport has received very little attention. In multiferroics such as BiFeO$_3$ the coupling between antiferromagnetic and polar order imposes yet another boundary condition on spin transport. Thus, understanding the fundamentals of spin transport in such systems requires a single domain, a single crystal. We show that through Lanthanum(La) substitution, a single ferroelectric domain can be engineered with a stable, single-variant spin cycloid, controllable by an electric field. The spin transport in such a single domain displays a strong anisotropy, arising from the underlying spin cycloid lattice. Our work shows a pathway to understand the fundamental origins of spin transport in such a single domain multiferroic.
Highly reliable low-energy writing of bits in non-volatile multiferroic memory based on 180-degree magnetization switching with voltage-generated stress
Comment on "Using Dipole Interaction to Achieve Nonvolatile Voltage Control of Magnetism in Multiferroic Heterostructures" [Adv. Mater., 2021, 2105902]
Possible coexistence of Cycloidal Phases, Magnetic Field Reversal of Polarization and Memory Effect in Multiferroic \emph{R}$_{0.5}$Dy$_{0.5}$MnO$_3$ (\emph{R}=Eu and Gd)
我们报告的\emph{ab}和\emph{bc}摆线有序的Mn自旋在不同的温度和它们可能在低温共存的多晶混合稀土化合物，\emph{R} $_{0.5}$ Dy $_{0.5}$ MnO $_3$（\emph{R} = Eu和Gd），这表现出非凡的磁电性能的发生。虽然Gd $_{0.5}$ Dy $_{0.5}$ MnO $_3$的极化与TbMnO $_3$相当，但化合物Eu $_{0.5}$ Dy $_{0.5}$ MnO $_3$显示出高的极化值。然而，这两种材料都表现出巨大的磁可调谐性，并表现出大的磁电容，其符号在两个摆线有序温度之间变化。有趣的是，在磁场斜升或斜降时，电极化可以反转，这对于任何\emph{R} MnO $_3$系统都没有观察到。最引人注目的是，这些化合物甚至在顺电和顺磁区（T $_C$ $\leq$ T $\leq$ 80 K）显示非易失性铁电存储效应。我们将这些显著的性质归因于\emph{ab}和\emph{bc}摆线有序相的共存。
State Key Laboratory of Spintronics, Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院自旋电子学国家重点实验室）；Fert Beijing Institute, School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学集成电路科学与工程学院法伯北京研究所）；CNRS, Institute Jean Lamour, Université de Lorraine（洛林大学让·拉缪尔研究所法国国家科学研究中心）
Nonrelativistic and Relativistic Contributions to Spin-Momentum Locking and Spin Photogalvanic Effect in an Altermagnetic Multiferroic
University of Milan-Bicocca（米兰比可卡大学）；Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-SPIN)（意大利国家研究委员会）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Ca’ Foscari University of Venice（威尼斯大学）
Multiferroic van der Waals heterostructure FeCl$_2$/Sc$_2$CO$_2$: Nonvolatile electrically switchable electronic and spintronic properties
多铁性范德华（vdW）异质结构提供了一个令人兴奋的路线，对新的纳米电子学和自旋电子学器件技术。本文采用第一性原理密度泛函理论和量子输运模拟方法研究了由铁磁FeCl $_2$单层和铁电Sc $_2$ CO $_2$单层组成的多铁性VDW异质结构的电子和输运性质.研究表明，通过电调制Sc $_2$ CO $_2$的铁电极化状态，FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$异质结构可以从半导体可逆地转变为半金属。有趣的是，半金属相表现出III型断裂带对准，这对于隧道场效应晶体管应用是有益的。我们进行了量子输运模拟，基于\emph{proof-of-concept}两端纳米器件，以证明全电控阀效应独特的非易失性铁电开关的异质结构。这些发现揭示了FeCl $_2$ /Sc $_2$ CO $_2$ vdW异质结构作为设计下一代最终紧凑的信息处理、数据存储和自旋电子器件的构建块的潜力。
Eastern Institute for Advanced Study, Eastern Institute of Technology（东方高等研究院，东方理工学院）；School of Physical Science and Technology, Suzhou University of Science and Technology（苏州科技大学物理科学与技术学院）；Department of Physics, University at Buffalo, State University of New York（纽约州立大学布法罗分校物理系）
Lithium and Vanadium Intercalation into Bilayer V2Se2O: Ferrimagnetic-Ferroelastic Multiferroics and Anomalous and Spin Transport
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Shandong Normal University（山东师范大学）；Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）；University of Wollongong（伍伦贡大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）
Ferroelectricity controlled chiral spin textures and anomalous valley Hall effect in the Janus magnet-based multiferroic heterostructure
实现自旋拓扑织构的有效操纵和显式识别是使自旋织构成为高存储密度、高数据处理速度和低能耗自旋电子器件信息载体的两个关键因素。与传统的磁调控方法相比，电场调控磁调控是一种无耗散的方法。然而，由于磁场不直接破坏时间反演对称性，磁化强度对电场不敏感，并且由于外部涨落引起的漂移，拓扑磁准粒子的分布很难保持，这可能导致准粒子与均匀磁背景之间的模糊识别。在这里，我们表明，在Janus磁铁为基础的多铁性异质结构LaClBr/In 2 Se 3的异常谷霍尔效应所产生的横向电压，可以很容易地和明确地区分电极化的强度驱动的skyrmionic和均匀铁磁态。我们的工作提供了一种替代方法的数据编码，其中数据编码结合拓扑自旋纹理与可检测的电子输运。
Two-Dimensional Spin-Antiferroelectric Altermagnets with Giant Spin Splitting: From Model to Material Realization
School of Physics and Technology, Xinjiang University（新疆大学物理科学与技术学院）；School of Physics, Central South University（中南大学物理学院）；Beijing Key Lab of Nanophotonics and Ultrafine Optoelectronic Systems, School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院纳米光子学与超精细光电子系统北京市重点实验室）
Above room temperature multiferroic tunnel junction with the altermagnetic metal CrSb
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）；Charles University（查理大学）
$α$-In$_2$Se$_3$ based Ferroelectric-Semiconductor Metal Junction for Non-Volatile Memories
本文从理论和实验两方面研究了二维$α$ -In $_2$ Se $_3$基铁电-半导体-金属结（FeSMJ）的工作原理和非易失性存储器（NVM）功能。首先，我们通过实验表征和第一性原理模拟分析了$α$ -In $_2$ Se $_3$ van-der-Waals（vdW）叠层的半导体和铁电性质。然后，我们通过自洽求解Landau-Ginzburg-Devonshire（LGD）方程、泊松方程和电荷输运方程，开发了FeSMJ器件模拟框架。基于所提取的FeS参数，我们的模拟结果显示出与我们所制备的$α$ -In $_2$ Se $_3$基FeSMJ的实验特性很好的一致。我们的分析表明，金属和FeS之间的VDW间隙起着关键作用，提供FeS的肖特基势垒高度的极化相关调制。此外，我们表明，FeS的厚度缩放导致的读/写电压的降低和可扩展性的增加。FeSMJ NVM的阵列级分析表明，相对于Fe绝缘体隧道结（FTJ），感测裕度增加5.47倍，面积减少18.18倍，读写功率降低。
