我们考虑三层 F 1 F 2 F 3 约瑟夫森结,它们在二维上是有限的,并且每个铁磁体 F i (i=1,2,3) 具有任意磁化强度。三层夹在两个 s 波超导体之间,它们具有宏观相位差∆ φ。我们的结果表明,当磁化具有三个正交分量时,超电流可以在∆ φ = 0 处流动。利用我们的广义理论和数值技术,我们研究了电荷超电流、自旋超电流、自旋扭矩和态密度的平面空间分布和∆ φ 依赖性。值得注意的是,当将中心铁磁层的磁化强度增加到半金属极限时,自偏置电流和感应二次谐波分量显著增强,而临界超电流达到其最大值。此外,对于很宽范围的交换场强度和方向,系统的基态可以调整为任意相位差 ϕ 0 。对于中间层 F 2 中的中等交换场强度,可以出现 ϕ 0 状态,从而产生超导二极管效应,从而可以调整 ∆ ϕ 以产生单向无耗散电流。自旋电流和有效磁矩揭示了半金属相中的长距离自旋扭矩。此外,态密度揭示了相互正交磁化配置的零能量峰的出现。我们的结果表明,这种简单的三层约瑟夫森结可以成为产生实验上可获得的长距离自偏置超电流和超流二极管效应特征的绝佳候选者。
在本文中,我们在超薄的磁合金和多层上,在不透明的SI底物上应用桌面,超快,高谐波生成(HHG)来测量元素特异性铁磁共振(FMR)。我们证明了连续的波带宽高达62 GHz,并承诺将其扩展到100 GHz或更高。该实验室规模的仪器使用超快,极端粉状物(EUV)的光检测FMR,光子能量跨越了最相关的杂志元素的M-边缘。射频频率梳子发生器用于产生微波激发,该微波激发本质上同步与EUV脉冲,其正时抖动为1.1 ps或更高。我们应用该系统来测量多层系统以及Ni-FE和Co-FE合金中的动力学。由于该仪器以反射模式运行,因此它是测量和成像磁态动力学和主动设备在桌面上任意基板上的自旋传输的里程碑。较高的带宽还可以测量具有高磁各向异性的材料,以及纳米结构或纳米电视中的铁磁体,抗铁磁铁和短波长(高波形)自旋波。此外,EUV的相干性和短波长将能够使用动态纳米级无透镜成像技术(例如相干差异成像,Ptychography和全息图)扩展这些研究。
控制薄膜中垂直磁各向异性(PMA),近年来由于其技术重要性而受到了相当大的关注。基于PMA的设备通常涉及重金属(氧化物)/铁磁 - 金属双层,在此,由于界面自旋 - 轨耦合(SOC),磁化的平面内(IP)稳定性被损坏了。在这里我们表明,在v/mgo/fe(001)中,具有竞争的面板内和平面外(OOP)磁各向异性的外延连接,SOC介导的相互作用(Fermagnet(FM)(FM)和超导体(SC)之间的相互作用可增强有效的PMA以下超导管过渡的有效PMA。这会产生部分磁化重新定位,而除了最大的连接外,没有任何应用领域,其中IP各向异性更强大;对于最小的连接,由于IP和OOP各向异性之间的竞争更强,诱导完全OOP转变(H OOP)所需的场所降低。我们的结果表明,在存在超导性和施加的电场的情况下,有效PMA的程度可以由连接横向大小控制。我们还讨论了HOOP场如何受到磁性杂散场与超导涡流之间的相互作用的影响。我们的实验发现,由铁磁体 - 螺旋体相互作用的数值建模,开放途径,可以主动控制新兴无耗散的超导旋转电子产品中的磁各向异性的开放途径。
强关联过渡金属氧化物因其各种奇异现象而广为人知。稀土镍酸盐(如 LaNiO 3)就是一个典型例子,它们的电子、自旋和晶格自由度之间具有紧密的互连。将它们配对成混合异质结构可以进一步增强其特性,从而产生隐藏相和突发现象。一个重要的例子是 LaNiO 3 /LaTiO 3 超晶格,其中已经观察到从 LaTiO 3 到 LaNiO 3 的层间电子转移,从而导致高自旋状态。然而,迄今为止尚未观察到与这种高自旋状态相关的宏观磁序出现。本文利用 μ 子自旋旋转、X 射线吸收和共振非弹性 X 射线散射,直接证明了在 LaNiO 3 /LaTiO 3 界面上出现了具有高磁振子能量和交换相互作用的反铁磁序。由于磁性是纯界面性的,单个 LaNiO 3 /LaTiO 3 界面本质上可以表现为原子级薄的强关联准二维反铁磁体,有可能在先进的自旋电子器件中实现技术应用。此外,其强准二维磁关联、轨道极化平面配体空穴和分层超晶格设计使其电子、磁性和晶格结构类似于超导铜酸盐和镍酸盐的前体态,但具有 S → 1 自旋态。
摘要:二维(2D)磁体作为2D材料家族的重要成员,已成为自旋电子器件的一个有前途的平台。在此,我们报道了在惰性云母基底上化学气相沉积(CVD)生长高度结晶的亚毫米级自插金属2D铁磁(FM)三角碲化铬(Cr 5 Te 8)薄片。通过磁光和磁输运测量,我们揭示了这些2D薄片的特殊磁性能。三角Cr 5 Te 8薄片表现出强的各向异性FM序,居里温度高于220K。值得注意的是,在居里温度附近超薄Cr 5 Te 8薄片的MOKE信号中观察到一种新兴的反铁磁(AFM)状态。AFM状态具有相对较弱的层间交换耦合,允许通过调节温度在层间AFM和FM状态之间切换。同时,三角 Cr 5 Te 8 薄片表现出巨大的反常霍尔效应 (AHE),其反常霍尔电导率为 710 Ω − 1 cm − 1,零磁场下的反常霍尔角为 3.5%,超过了典型的流动铁磁体。进一步分析表明,三角 Cr 5 Te 8 中的 AHE 主要由斜散射机制驱动,而不是本征或外在的侧跳机制。这些发现证明了 CVD 生长的超薄 Cr 5 Te 8 薄片作为一种有前途的二维磁性材料的潜力,它具有出色的 AHE 特性,可用于未来的自旋电子应用。关键词:二维磁体、化学气相沉积、共存铁磁−反铁磁态、巨反常霍尔效应、碲化铬
引言 - 在发现[1,2]一个多世纪后,超导性仍然是凝聚态物理学中最深入研究的主题之一,与物质的最基本描述具有深厚的联系[3-6]。这种宏观量子现象的特征在于零电阻,而希格斯则缩合光子大量[3,5,7]以下[3,5,7]低于某些临界温度t c。由具有较小相关效应的良好金属产生的超导体(常规的低t c超导通孔)。在BCS理论中,由于电子之间有效的吸引力,这一现象源于费米表面(FS)的不稳定性。最初,声子的交换介导了该效果。在密切相关的费米子系统(例如繁重的费米子[9,10]和高t c超导性[11-15]中,发现非常规超导性具有淋巴结间隙[11-15],强调了其他玻色子也可能负责配对。在非常规的超导体[16]中,配对机制通常涉及复杂的相互作用,例如自旋波动,电子相关性或轨道效应,导致非平凡的对称性和动量依赖性超导差距。在高t c铜矿中,通过相位敏感的测量结果建立了FS上差距中的节点[17],以确保间隙是具有D x 2-2-y 2波对称性的旋转单元。此外,已经预测并观察到了巡回铁磁体中的p波,可能是p波,旋转三芯对配对[18-22]。最后,已广泛考虑了磁化绝缘体异质结构和各种无间隙的效率系统的镁介导的非常规的超导性[23 - 37]。
3 哈佛大学物理系,美国马萨诸塞州剑桥 02138 摘要 固体(能带结构)的能量与晶体动量 E(k) 图构成了导航其光学、磁性和传输特性的路线图。通过选择具有特定原子类型、组成和对称性的晶体,可以设计目标能带结构并从而设计所需特性。一个特别有吸引力的结果是设计能带,使其分裂成具有动量相关分裂的自旋分量,正如 Pekar 和 Rashba [Zh. Eksperim. i Teor. Fiz. 47 (1964)] 所设想的那样,从而实现自旋电子应用。本文提供了能带波矢相关自旋分裂 (SS) 的“设计原则”,它与传统的 Dresselhaus 和 Rashba 自旋轨道耦合 (SOC) 诱导分裂平行,但源自根本不同的来源——反铁磁性。我们使用磁对称设计原理确定了一些具有不同 SS 模式的通用 AFM 原型。这些工具还允许识别属于不同原型的具有 SS 的特定 AFM 化合物。通过密度泛函能带结构计算,使用一种特定化合物——中心对称四方 MnF 2——定量说明一种 AFM SS。与仅限于非中心对称晶体的传统 SOC 诱导效应不同,我们表明反铁磁诱导自旋分裂扩大了范围,甚至包括中心对称化合物,并且即使没有 SOC,SS 的量级也与最知名的(“巨大”)SOC 效应相当,因此不依赖于高 SOC 所需的通常不稳定的高原子序数元素。我们设想,使用当前的设计原理来识别具有自旋分裂能带的最佳反铁磁体将有利于有效的自旋电荷转换和自旋轨道扭矩应用,而无需包含重元素的化合物。 _____________________________________________________________________________ 电子邮件:erashba@physics.harvard.edu;alex.zunger@colorado.edu
(2024年8月30日)学历:2003-08/2008博士学位。布朗大学物理学专业。(顾问:D。Feldman)。01/2002-08/2002 UC Berkeley(在本科交换计划中)。09/2000-08/2003 B.Sc.香港科学技术大学(HKUST)的物理学。 博士后职位:马萨诸塞州理工学院(MIT)的08/2009-05/2011 Croucher博士后研究员。 (顾问:帕特里克·李)08/2008-08/2009 2009年高级研究所/麻省理工学院研究所联合博士后研究员。 (顾问:帕特里克·李)在HKUST上的职位:07/2022-PRESENT科学副院长,HKUST 07/2024-DRESENT主席物理学系HKUST 07/2021-06/2024 HKUST 07/2017-06/2021 lo tai-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-tai-Chin教授教授 06/2011-06/2017 HKUST物理学系助理教授。 研究兴趣:总的来说,我对理论凝结物理学感兴趣,重点是拓扑材料,莫伊尔材料和非常规的超导体。 目前,我们的小组正在研究1。 浆果曲率多产(例如四极杆)诱导高阶异常效应; 2。 电子相互作用诱导的双层石墨烯和Moiré过渡金属二核苷中的相关状态; 3。 平面超导体和磁铁中的量子度量效应; 4。 使用Majorana零模式和非常规的Josephson连接,实现了拓扑和其他超导量子。 5。 Heesch Weyl Fermions(我们发现的一种新型的Weyl Fermions)在抗铁磁体中。香港科学技术大学(HKUST)的物理学。博士后职位:马萨诸塞州理工学院(MIT)的08/2009-05/2011 Croucher博士后研究员。(顾问:帕特里克·李)08/2008-08/2009 2009年高级研究所/麻省理工学院研究所联合博士后研究员。(顾问:帕特里克·李)在HKUST上的职位:07/2022-PRESENT科学副院长,HKUST 07/2024-DRESENT主席物理学系HKUST 07/2021-06/2024 HKUST 07/2017-06/2021 lo tai-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-Chin-tai-Chin教授教授06/2011-06/2017 HKUST物理学系助理教授。研究兴趣:总的来说,我对理论凝结物理学感兴趣,重点是拓扑材料,莫伊尔材料和非常规的超导体。目前,我们的小组正在研究1。浆果曲率多产(例如四极杆)诱导高阶异常效应; 2。电子相互作用诱导的双层石墨烯和Moiré过渡金属二核苷中的相关状态; 3。平面超导体和磁铁中的量子度量效应; 4。使用Majorana零模式和非常规的Josephson连接,实现了拓扑和其他超导量子。5。Heesch Weyl Fermions(我们发现的一种新型的Weyl Fermions)在抗铁磁体中。有关我们研究小组的更多信息,请访问:https://phlaw.ust.hk。Bibliometrics:Google Scholar:https://scholar.google.com/citations?hl = en&user = 5z73yxcaaaaaj scopus:https://wwwww.scopus.com/authid/authid/detail/detail.uri.uri.uri?uthorid?uthorid?authorid?authorid=3522999999999999999999999999900 extufect> <<<<<<<<<<<< “手性约瑟夫森交界处的异常H/2E周期性和Majora零模式” Zi-Ting Sun,Jin-Xin Hu,Ying-Ming Xie*,K。T. Law*,Phys。 修订版 Lett。 133,056601(2024)。 2。 “带量子公制的平流超导体的金茨堡 - 兰道理论” Shuai A. Chen和K. T. Law *,物理学。 修订版 Lett。 132,026002(2024)。 编辑的建议。“手性约瑟夫森交界处的异常H/2E周期性和Majora零模式” Zi-Ting Sun,Jin-Xin Hu,Ying-Ming Xie*,K。T. Law*,Phys。修订版Lett。 133,056601(2024)。 2。 “带量子公制的平流超导体的金茨堡 - 兰道理论” Shuai A. Chen和K. T. Law *,物理学。 修订版 Lett。 132,026002(2024)。 编辑的建议。Lett。133,056601(2024)。2。“带量子公制的平流超导体的金茨堡 - 兰道理论” Shuai A. Chen和K. T. Law *,物理学。修订版Lett。 132,026002(2024)。 编辑的建议。Lett。132,026002(2024)。编辑的建议。
自从在 Cr 2 Ge 2 Te 6 [1] 和 CrI 3 [2] 的单层和双层中发现长程磁序以来,许多单层或几层厚度的(反)铁磁范德华材料已被发现。由于层间和层内交换以及磁各向异性的相互作用导致自旋纹理丰富,它们是自旋电子学的理想平台。许多反铁磁范德华材料在低温下是电绝缘的,这意味着不存在自由载流子引起的磁化衰减。因此,它们对于研究磁序的集体激发,即自旋波及其量子,磁振子 [3, 4] 具有吸引力。传统磁体中的磁振子输运已得到广泛研究,例如,通过自旋泵浦 [5]、自旋塞贝克效应 (SSE) [6] 和电磁振子自旋注入/检测 [7]。反铁磁体赤铁矿 [8]、氧化镍 [9] 和 YFeO 3 [10] 中的长距离磁振子传输已被证实。低阻尼亚铁磁钇铁石榴石 (YIG) 超薄膜是高效磁振子传输的首选材料,它以强烈增强的磁振子电导率形式显示出二维 (2D) 相对于三维 (3D) 传输的有益效应 [11]。温度梯度驱动的磁振子自旋输运 (SSE) [12] 已被报道存在于铁磁和反铁磁范德华材料中 [13, 14]。然而,局部和非局部 SSE 仅提供有关磁振子传输特性的复杂信息。热磁振子电流是由整个样品中的热梯度产生的,因此很难区分磁振子弛豫长度和磁振子自旋电导率 [7, 11]。CrCl 3 [15] 的反铁磁共振揭示了声学和光学磁振子模式的存在,但并未解决它们在自旋输运中的作用。因此,为了评估范德华磁体在自旋电子学应用中的潜力,我们必须研究由微波或我们将在此处展示的电注入局部产生的磁振子的传播。
jbokor@berkeley.edu Spintronics领域涉及对固态设备中的旋转和电荷运输的研究。超快磁性涉及使用飞秒激光脉冲来操纵子秒时尺度上的磁性,包括无螺旋性无依赖性的全光开关。我们通过使用超快光电传输(Auston)开关使用Picsecond电荷电流脉冲结合了这些现象(图1)诱导铁磁GDFECO薄膜磁化的确定性,可重复的超快逆转[1]。使用9 ps持续时间电流脉冲,磁化强度在〜10 ps中反转,比任何其他电气控制的磁开关都要快一个数量级,并且展示了不需要旋转偏光电流或旋转旋转转移/Orbit/Orbit torques的根本新的电气开关机制。(图2)此外,开关所需的能量密度较低,投影仅需4 fj即可切换A(20 nm)3个单元。通过非平衡热激发的这种超快磁化逆转现象主要限于基于GD的Ferrimagnet,例如在图2所示的实验中使用的GDFECO合金。1和2。为了将这种快速开关与读数集成,需要具有高隧道磁力电阻(TMR)的磁性隧道连接。然而,对于使用GDFECO的设备报告的TMR值太小(≈0.6%),用于实际应用[2]。在存在面内对称性磁场的情况下,将电流脉冲应用于重金属/铁磁性薄膜异质结构。因此,切换具有独立光学脉冲的铁磁铁非常有趣,然后可以在高TMR存储器单元中作为存储层实现。We have shown how to transfer the ultrafast switching of GdFeCo to a ferromagnet (in our case Co/Pt multilayers) using Ruderman–Kittel–Kasuya– Yosida (RKKY) exchange coupling mediated HI- AOS of the ferromagnet layer driven by the HI-AOS of the ferrimagnet layer [3, 4].该技术通常适用于其他铁磁体,然后可用于使用高TMR的开关磁性结构状态进行MTJ读数。我们还表明,6-10 ps持续时间电流脉冲可用于直接和确定性地切换通过自旋 - 轨道扭矩(SOT)[5]的铁磁薄钴膜的平面外磁化。取决于相对电流