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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。
具有范德华铁磁体 Fe5GeTe2/石墨烯异质结构的室温自旋阀
范德华 (vdW) 磁体的发现为凝聚态物理和自旋电子技术开辟了新范式。然而，具有 vdW 铁磁体的有源自旋电子器件的操作仅限于低温，从而限制了它们更广泛的实际应用。本文展示了使用石墨烯异质结构中的 vdW 流动铁磁体 Fe 5 GeTe 2 的横向自旋阀器件在室温下的稳健操作。在具有负自旋极化的石墨烯界面处测量了 Fe 5 GeTe 2 的室温自旋电子特性。横向自旋阀和自旋进动测量通过自旋动力学测量探测 Fe 5 GeTe 2 /石墨烯界面自旋电子特性，揭示了多向自旋极化，从而提供了独特的见解。密度泛函理论计算与蒙特卡罗模拟相结合，揭示了 Fe 5 GeTe 2 中显著倾斜的 Fe 磁矩以及 Fe 5 GeTe 2 /石墨烯界面处存在负自旋极化。这些发现为范德华界面设计和基于范德华磁体的自旋电子器件在室温下的应用提供了机会。
超快相干 THz 晶格动力学与范德华反铁磁体 FePS 3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。
铁磁体堆栈和过渡金属二硫族化合物 NbSe2 中的太赫兹自旋到电荷电流转换
过渡金属二硫属化物 [1] (TMDC) 是一类具有 C-TM-C 堆积结构的新兴材料，其中 C 和 TM 分别表示硫属原子（例如 Se 或 S）和过渡金属原子（例如 Nb、W 或 Mo）。在过去十年中，TMDC 单层由于其独特的电子和光学特性而引起了广泛关注 [2–12]。此类准二维材料的六方晶体结构意味着其电子能带结构中存在不等价的 K 谷，从而产生了谷自由度和基于谷的电子功能（谷电子学）。[13] TM 原子提供大的自旋轨道耦合 (SOC)，[14] 从而导致其他独特特性，例如自旋谷锁定、[15]
反铁磁体超快激发下的稳健磁序
自从 Beaurepaire 等人发现超快退磁以来 [1]，大量研究应用三温度模型 (3TM) 的变体来描述实验性超快磁化动力学。 [2–10] 通过引入瞬态电子、晶格和自旋自由度的有效温度（见图 1 d），3TM 使用三个耦合的微分方程来描述子系统之间的相互能量传递，为定量分析超快磁化动力学提供了一种直观的现象学方法。微观三温度模型 (M3TM) 改进了 3TM，通过 Elliott-Yafet 自旋翻转散射用磁化强度代替现象学自旋温度，考虑超快磁化动力学中的动量守恒。 [2] 此类公式与 Landau-Lifshitz-Bloch (LLB) 方程有关，其中与电子的耦合细节
铁磁体堆栈和过渡金属二硫族化物 NbSe 2中的太赫兹自旋到电荷电流转换
过渡金属二硫属化物 [1] (TMDC) 是一类具有 C-TM-C 堆积结构的新兴材料，其中 C 和 TM 分别表示硫属原子（例如 Se 或 S）和过渡金属原子（例如 Nb、W 或 Mo）。在过去十年中，TMDC 单层由于其独特的电子和光学特性而引起了广泛关注 [2–12]。此类准二维材料的六方晶体结构意味着其电子能带结构中存在不等价的 K 谷，从而产生了谷自由度和基于谷的电子功能（谷电子学）。[13] TM 原子提供大的自旋轨道耦合 (SOC)，[14] 从而导致其他独特特性，例如自旋谷锁定、[15]
铁磁体堆栈和过渡金属二硫族化合物 NbSe2 中的太赫兹自旋到电荷电流转换
过渡金属二硫属化物 [1] (TMDC) 是一类具有 C-TM-C 堆积结构的新兴材料，其中 C 和 TM 分别表示硫属原子（例如 Se 或 S）和过渡金属原子（例如 Nb、W 或 Mo）。在过去十年中，TMDC 单层由于其独特的电子和光学特性而引起了广泛关注 [2–12]。此类准二维材料的六方晶体结构意味着其电子能带结构中存在不等价的 K 谷，从而产生了谷自由度和基于谷的电子功能（谷电子学）。[13] TM 原子提供大的自旋轨道耦合 (SOC)，[14] 从而导致其他独特特性，例如自旋谷锁定、[15]
铁磁体堆栈和过渡金属二硫族化合物 NbSe2 中的太赫兹自旋到电荷电流转换
过渡金属二硫属化物 [1] (TMDC) 是一类具有 C-TM-C 堆积结构的新兴材料，其中 C 和 TM 分别表示硫属原子（例如 Se 或 S）和过渡金属原子（例如 Nb、W 或 Mo）。在过去十年中，TMDC 单层由于其独特的电子和光学特性而引起了广泛关注 [2–12]。此类准二维材料的六方晶体结构意味着其电子能带结构中存在不等价的 K 谷，从而产生了谷自由度和基于谷的电子功能（谷电子学）。[13] TM 原子提供大的自旋轨道耦合 (SOC)，[14] 从而导致其他独特特性，例如自旋谷锁定、[15]
铁磁体-金属界面处的瞬态自旋注入效率
为了理解自旋流的基本限制并优化自旋注入过程，了解飞秒自旋注入的效率及其背后的微观机制是必不可少的。通过光诱导自旋流来操控磁化已经被证实，即超快退磁[3,6,7,9]以及小角度进动的激发，即GHz和THz自旋波。[12–14]尤其是，通过亚皮秒激光驱动的自旋流可以诱导自旋转移矩（STT），[14]而在重金属-铁磁体界面已经证明了通过圆偏振泵浦脉冲产生的光学自旋矩。[15,16]我们旨在通过结合时间分辨实验和从头算理论来产生微观见解，从而展示确定和提高自旋注入效率的方法，使未来的超快自旋电子学应用成为可能。至关重要的是，非平衡自旋注入集中在低于 100 fs 的脉冲中，从而产生具有高峰值强度的瞬态自旋电流。由于非平衡自旋注入是由光激发引起的，并且由自旋相关的电荷电流组成，因此不仅涉及费米能级附近的状态，还涉及其周围几个 eV 宽的能量区域中的状态，这些能量区域由泵浦激光脉冲的光子能量给出。这将非平衡自旋注入与在平衡条件下电驱动的磁振子自旋电流区分开来。[17–19]
超导体/铁磁异质结构
Al 中的自旋寿命。（c）由不同自旋轨道耦合强度参数（b 分别为 0.1、0.02 和 0.005）的隧道磁阻 (TMR) 比推导的自旋寿命的温度依赖性。（d）超连续磁共振涡旋介导的自旋电流示意图。上平面：自旋角动量和超连续磁共振涡旋涡度之间的嬗变。下图：磁性绝缘体 (MI)/SC/MI 结构中通过超连续磁共振涡旋液体进行自旋传输的理论预测。（e）用于探测磁振子和涡旋之间耦合的 Nb/Py 异质结构的器件结构。金电极用作天线来激发和检测 Py 中的磁振子自旋波。（f）归一化的磁振子自旋波传输图与平面外磁场和自旋波频率的关系。两个带隙特征与第一和第二布拉格散射条件吻合得很好。 (bc) 改编自参考文献 [8]，经许可，版权归 Springer Nature 2010 所有。(d) 改编自参考文献 [9]，经许可，版权归 APS 2018 所有。(ef) 改编自参考文献 [41]，经许可，版权归 Springer Nature 2019 所有。