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反铁电氧化物膜中的尺寸诱导铁电性
尽管对铁电体的尺寸效应进行了广泛的研究，但是反铁电体的结构和特性在尺寸减小的情况下如何演变仍然难以捉摸。鉴于反铁电体在高能量密度存储应用方面具有巨大潜力，了解它们的尺寸效应将为优化小尺度器件性能提供关键信息。本文研究了无铅 NaNbO 3 膜中反铁电性的基本本征尺寸依赖性。通过广泛的实验和理论方法，探究了膜厚度减小后有趣的反铁电到铁电的转变。这种尺寸效应导致 40 nm 以下的铁电单相，以及在此临界厚度以上铁电和反铁电序共存的混合相状态。此外，结果表明反铁电和铁电序是电可切换的。第一性原理计算进一步表明，观察到的转变是由膜表面引起的结构扭曲驱动的。这项工作为反铁电体中内在尺寸驱动的缩放提供了直接的实验证据，并展示了利用尺寸效应通过膜平台驱动环境无铅氧化物中的突发特性的巨大潜力。
具有横向电场的反铁磁螺旋中多重重入局域化的批判性分析：无跳跃二聚化场景
可重入局域化 (RL) 是一种最近才出现的突出现象，传统上与交错关联无序和跳跃二聚化的相互作用有关，这一点先前的研究表明了这一点。与这种范式相反，我们目前的研究表明跳跃二聚化并不是实现 RL 的关键因素。考虑到具有反铁磁序的螺旋磁系统，我们发现在没有跳跃二聚化的情况下，多个能量区域的自旋相关 RL。这种现象即使在热力学极限下仍然存在。通过对螺旋系统施加横向电场，引入了 Aubry-André-Harper 模型形式的关联无序，从而避免使用传统的替代无序。我们对观察到的可重入相进行有限尺寸缩放分析，以确定临界点，确定相关的临界指数，并检查与局域化转变相关的缩放行为。此外，我们还探索了参数空间，以确定可重入相发生的条件。本研究在紧束缚框架内进行了描述，为 RL 提供了一种新颖的视角，强调了电场、反铁磁有序和几何螺旋性的关键作用。还探讨了 RL 现象的潜在应用和实验实现。
自旋三重态超导体候选材料 CeRh2As2 中的准二维反铁磁自旋涨落
四方重费米子超导体 CeRh2As2 (Tc=0.3K) 对 Bkc 表现出 14T 的极高临界场。它在超导态之间经历场驱动的一级相变，可能从自旋单重态转变为自旋三重态超导。为了进一步了解这些超导态和磁性的作用，我们利用中子散射探测 CeRh2As2 中的自旋涨落。我们发现动态 ðπ；πÞ 反铁磁 (AFM) 自旋关联具有各向异性的准二维关联体积。我们的数据将相应 N'eel 级的交错磁化强度的上限设置为 0.31μB，T=0.08K。密度泛函理论计算将 Ce4f 电子视为核心态，表明 AFM 波矢连接费米面的很大一部分区域。我们的研究结果表明当ℏω<1.2meV时CeRh2As2中的主要激发是磁性的，并且表明CeRh2As2中的超导性是由与近似量子临界点相关的AFM自旋波动介导的。
观察室温金属反铁磁铁CRSB中的自旋分裂
最近，在理论上提出并实现了电子状态的自旋分裂（SS）的非常规的抗铁磁铁，其中包含指向不同方向的矩矩的磁性sublattics通过一组新型的符号来连接。这样的SS是实质性的，依赖性的，并且与自旋 - 轨道耦合（SOC）强度无关，使这些磁铁有望用于抗磁性旋转旋转。在此结合了角度分辨光发射光谱（ARPE）和密度功能理论（DFT）计算，这是一项对CRSB的系统研究，是一种金属旋转式抗速率抗fiferromagnet候选，具有Néel温度T n = 703 K。数据揭示了沿平面外和平面动量方向的CRSB的电子结构，从而使各向异性K依赖性SS与计算结果非常吻合。在非对称动量点下，此类SS的大小至少达到至少0.8 eV，这显着高于最大的已知SOC诱导的SS。这种化合物扩大了抗磁性旋转型材料的材料的选择，并且很可能会刺激随后对在室温下起作用的高效率旋转器件的研究。
设计自旋纹理晶格来控制反铁磁体中的各向异性磁振子传输
磁性材料中的自旋波具有超低能量耗散和长相干长度，是未来计算技术的有前途的信息载体。反铁磁体是强有力的候选材料，部分原因是它们对外部场和较大群速度的稳定性。多铁性反铁磁体，例如 BiFeO 3 (BFO)，具有源于磁电耦合的额外自由度，允许通过电场控制磁结构，从而控制自旋波。不幸的是，由于磁结构的复杂性，BFO 中的自旋波传播尚不明确。在这项工作中，在外延工程、电可调的 1D 磁振子晶体中探索了长距离自旋传输。在平行于和垂直于 1D 晶体轴的自旋传输中发现了显著的各向异性。多尺度理论和模拟表明，这种优先磁振子传导是由其色散中的群体不平衡以及各向异性结构散射共同产生的。这项工作为反铁磁体中的电可重构磁子晶体提供了途径。
Transmon 探测反铁磁体中磁振子的量子特性
检测磁振子及其量子特性，尤其是在反铁磁 (AFM) 材料中，是实现纳米磁性研究和节能量子技术发展中许多雄心勃勃的进步的重要一步。最近基于超导电路的混合系统的发展为设计利用不同自由度的量子传感器提供了可能性。在这里，我们研究了基于二分 AFM 材料的磁振子-光子-传输子杂化，这导致了二分 AFM 中传输子量子比特和磁振子之间的有效耦合。我们展示了如何通过超导传输子量子比特的 Rabi 频率来表征磁振子模式、它们的手性和量子特性，例如二分 AFM 中的非局域性和双模磁振子纠缠。
非共线反铁磁序的复合自旋霍尔电导率
非共线反铁磁体 (AFM) 是一个令人兴奋的新平台，可用于研究本征自旋霍尔效应 (SHE)，这种现象源于材料的能带结构、贝里相位曲率和对外部电场的线性响应。与传统的 SHE 材料相比，非共线反铁磁体的对称性分析不禁止具有 ̂ x、̂ z 极化的非零纵向和平面外自旋电流，并预测电流方向为磁晶格的各向异性。本文报道了在非共线状态下唯一生成的 L1 2 有序反铁磁 PtMn 3 薄膜中的多组分平面外自旋霍尔电导率 𝝈 x xz 、𝝈 y xz 、𝝈 z xz。最大自旋扭矩效率 (𝝃 = JS / J e ≈ 0.3) 明显高于 Pt (𝝃 ≈ 0.1)。此外，非共线状态下的自旋霍尔电导率表现出预测的取向相关各向异性，为具有可选自旋极化的新设备开辟了可能性。这项工作展示了通过磁晶格进行对称性控制作为磁电子系统中定制功能的途径。
超快相干 THz 晶格动力学与范德华反铁磁体 FePS3 中的自旋耦合
少原子层薄材料 [1–3] 的合成引发了大规模研究的火花，旨在操控其宏观特性。最近，二维磁有序材料也已生成。[4–7] 这些化合物的长程磁序似乎极易受到晶格畸变的影响，这是因为磁各向异性在稳定二维磁体中的长程有序方面发挥了作用。[8] 通过各种机制超快产生声子已被证明是在基本时间尺度上驱动和控制块体磁体自旋动力学的有力工具。[9–14] 这种途径也适用于范德华二维材料晶体，最近在铁磁 CrI 3 晶体中发现动态自旋晶格耦合就证明了这一点。 [15] 从自旋电子学角度来看，二维反铁磁体与铁磁体相比具有几个基本优势。主要优势在于基态更稳定，磁共振频率在 THz 范围内，比铁磁体高几个数量级。至关重要的是，反铁磁磁子与声子的耦合处于光学声子的能量范围内，这导致了最近有关二维反铁磁材料中杂化磁子-声子准粒子的报道。[16–20] 因此，光驱动的集体晶格模式具有在二维反铁磁体中光学控制长程磁序的潜力，这是基于已证实的可能性，即使光子能量远离其本征频率，也可以完全相干地驱动此类模式[21,22]，也基于它们与磁子的强耦合。在此背景下，过渡金属三硫属磷酸盐（MPX3，其中M = Ni、Fe、Mn、... 和X = S、Se）代表了一类有趣的范德华反铁磁体。[23–26] 虽然据报道在独立的 NiPS3 块体单晶中 [27] 可以产生光学磁振子，但这种材料缺乏可扩展性到二维极限。事实上，实验证明，NiPS3 的单原子层在磁排序上与 MnPS3 [28] 和 FePS3 [25] 并无不同。
原子位移使非共线反铁磁体中异常霍尔效应的观察成为可能
具有非共线自旋结构的反铁磁体表现出各种特性，使其对自旋电子器件具有吸引力。其中一些最有趣的例子是尽管磁化可以忽略不计，但仍然表现出异常霍尔效应，以及具有不寻常自旋极化方向的自旋霍尔效应。然而，只有当样品主要处于单个反铁磁畴状态时，才能观察到这些效应。这只有当补偿自旋结构受到扰动并由于自旋倾斜而显示出弱矩时才能实现，从而允许外部畴控制。在立方非共线反铁磁体的薄膜中，这种不平衡以前被认为需要由基板应变引起的四方畸变。本文表明，在 Mn 3 SnN 和 Mn 3 GaN 中，自旋倾斜是由于磁性锰原子远离高对称位置的大量位移导致结构对称性降低。当仅探测晶格度量时，这些位移在 X 射线衍射中仍然隐藏，需要测量大量散射矢量才能解析局部原子位置。在 Mn 3 SnN 中，诱导净矩使得能够观察到具有不同寻常温度依赖性的异常霍尔效应，据推测这是由于 kagome 平面内类似块体的温度依赖性相干自旋旋转所致。