磁性赛道存储器。[7,8] 自旋流可通过自旋霍尔效应 (SHE) 由电荷电流产生。人们对某些类别的高质量晶体化合物产生了浓厚的兴趣,这些化合物可产生源自此类材料本征电子能带结构的较大自旋霍尔效应:[9,10] 此类材料包括拓扑绝缘体 [11–13] 以及狄拉克和外尔半金属 [14–16]。然而,在这里,我们展示了非常大的自旋霍尔效应,它是由室温下由 5 d 元素和铝形成的高阻合金中的外部散射产生的,在实际应用中非常有用。自旋轨道相互作用 (SOI) 在自旋霍尔效应中起着核心作用,通常原子序数 Z 越大,自旋霍尔效应越大。此外,化合物或合金中组成元素的 Z 值差异越大,外部散射就越大,因此 SHE 也越大。[17,18] 在这方面,将铝等轻金属与 5 d 过渡金属合金化预计会产生较大的外部 SHE。[19] 在本文中,我们表明 M x Al 100 − x(M = Ta、W、Re、Os、Ir 和 Pt)合金不仅电阻率 ρ 发生剧烈变化,而且自旋霍尔角 (SHA) θ SH 和自旋霍尔 (SHC) σ SH 也随其成分 x 而变化。我们发现,在许多情况下,在临界成分下,会从高度无序的近非晶相转变为高度结晶相。此外,我们发现电阻率和 SHA 在外部散射最大化的非晶-结晶边界附近表现出最大值。为了支持这一猜想,我们发现最大电阻率的大小和相应的 SHA 随 Z 系统地变化。这表明 5 d 壳层的填充起着至关重要的作用,因为电阻率和 SHA 与 M 的 5 d 壳层中未配对电子的数量有关,因此当 M = Re 或 Os 时,ρ 表现出最大值(根据洪特规则,未配对 d 电子的数量分别为 5、6)。我们发现电阻率与 SHA 大致成线性比例,因此与 θ SH 成反比的功耗( / SH 2 ρ θ ≈ )在最大 SHA 时最小。[20] 因此,我们发现 M x Al 100 − x 是功率较小的优良自旋轨道扭矩 (SOT) 源
摘要:为了实现高温下的量子反常霍尔效应(QAHE),采用磁邻近效应(MPE)的方法,破坏拓扑绝缘体(Bi0.3Sb0.7)2Te3(BST)基异质结构中的时间反演对称性,并与具有垂直磁各向异性的亚铁磁绝缘体铕铁石榴石(EuIG)形成异质结构。这里我们证明了大的异常霍尔电阻(R AHE),在 300 K 时超过 8 Ω(ρ AHE 为 3.2 μ Ω · cm),并在 35 个 BST/EuIG 样品中维持到 400 K,超过了 300 K 时 0.28 Ω(ρ AHE 为 0.14 μ Ω · cm)的过去记录。大的 R AHE 归因于 BST 和 EuIG 之间原子突变的富 Fe 界面。重要的是,AHE 环的栅极依赖性随着化学势的变化没有显示出符号变化。这一观察结果得到了我们通过在 BST 上施加梯度塞曼场和接触势进行的第一性原理计算的支持。我们的计算进一步表明,这种异质结构中的 AHE 归因于固有的贝里曲率。此外,对于 EuIG 上的栅极偏置 4 nm BST,在高达 15 K 的负顶栅电压下观察到与 AHE 共存的明显的拓扑霍尔效应(THE 类)特征。通过理论计算的界面调谐,在定制的磁性 TI 基异质结构中实现了拓扑不同的现象。关键词:拓扑绝缘体、磁性绝缘体、异常霍尔效应、磁邻近效应、第一性原理计算、贝里曲率
Cubesats(也称为Microsats或纳米卫星)是微型卫星。他们为大学,研究人员和私营部门公司提供了前所未有的访问低地球轨道空间勘探能力的机会,曾经仅保留给政府太空机构。尽管尺寸较小,但发现了立方体的监视和诊断能力,可有效地支持许多传统的空间探索研发要求,而费用的一小部分。右侧是典型的立方体设计。
将电子自旋融入电子设备是自旋电子学的核心思想。[1] 这一不断发展的研究领域的最终目标是产生、控制和检测太赫兹 (THz) 速率的自旋电流。[2] 为了实现这种高速自旋操作,自旋轨道相互作用 (SOI) 虽然很弱,但却起着关键作用,因为它将电子的运动与其自旋态耦合在一起。[3] 从经典观点来看,SOI 可以理解为自旋相关的有效磁场,它使同向传播的自旋向上和自旋向下的传导电子偏向相反的方向(见图 1a)。SOI 的重要结果是自旋霍尔效应 (SHE) [4] 及其磁性对应物反常霍尔效应 (AHE)。[5,6] 在具有 SOI 的金属中,SHE 将电荷电流转换为横向纯自旋
摘要 — 在本文中,我们开发了计算模型来分析集成磁集中器 (IMC) 对周围外部磁场的磁集中效应。我们提出了一种基于 IMC 的三轴霍尔传感器模型,该模型可以测量随机外部磁场的倾斜角度和绝对强度。IMC 将周围的平行磁性元件更改为垂直元件,因此允许水平霍尔板测量平行外部磁场的强度和倾斜角度。我们在 COMSOL Multiphysics 中为三轴霍尔传感器开发了一个基于有限元法 (FEM) 的模型。使用开发的模型研究和讨论了影响 IMC 磁集中效应的关键因素,包括材料特性和传感器结构。与传统的基于 IMC 的三轴角度传感器相比,传感器中不再需要参考永磁体。对于外部磁场的 α 和 θ 角,测量精度分别达到 0.8 度和 1.2 度。
(这里 n = 0,1,2 …)表明存在具有 π Berry 相的狄拉克费米子 2,3,这反映了狄拉克点的拓扑性质。从那时起,许多其他类别的在其能带结构中具有狄拉克/韦尔节点特征的拓扑材料被预测和识别 4,5,在自旋电子学、光电子学和量子计算应用方面具有巨大潜力。然而,这些由两个能带或两个自旋极化能带分支交叉产生的狄拉克/韦尔点通常仅限于没有可利用带隙的半金属。在这项工作中,我们引入了一种新的半导体系统:碲烯(碲的二维 (2D) 形式),在导带最小值附近具有韦尔节点特征。二维极限下的拓扑材料和半导体的结合使我们能够以更可控的方式探索韦尔物理并设计拓扑器件。
因此与磁场成正比。异常霍尔效应 (AHE) 与铁磁体中的磁化有关,磁化通常源于动量空间中的 Berry 相。[3] 然而,发现一种新型霍尔效应既不依赖于磁场也不依赖于磁化。它起源于标量自旋手性 χ ijk = S i × ( S j × S k ),由非共面或非共线自旋配置(例如螺旋、畴壁或 skyrmion)产生。[3,5,6] 当传导电子穿过非共面自旋结构时,会在实空间中产生量子力学 Berry 相,并与虚拟磁场相关。该场是这种特殊霍尔效应的起源,称为拓扑霍尔效应 (THE)。 [3] 在大多数情况下,THE 的形成是由非零的 Dzyaloshinskii–Moriya 相互作用 (DMI) 驱动的,这需要强自旋轨道耦合 (SOC) 的存在和反演对称性的破坏。因此,由 skyrmions 诱导的 THE 首次在非中心对称的 B20 化合物(如 MnSi、MnGe 和 FeGe)中观察到。[7–10] 由于拓扑自旋的存在,THE
我们报道了外加磁场下HfTe 5 的电子输运特征。随着磁场的增加,我们观察到霍尔电阻ρ xy 出现一系列平台期,直至达到1-2 Tesla 的量子极限。在平台期区域,纵向电阻ρ xx 表现出局部最小值。尽管ρ xx 仍然非零,但是在最后几个平台期,其值变得远小于ρ xy。通过测量 Shubonikov-de Haas 振荡来映射费米面,我们发现霍尔平台的强度与费米波长成正比,这表明它的形成可能归因于相互作用驱动的费米面不稳定性导致的能隙打开。通过比较 ZrTe 5 和 HfTe 5 的体能带结构,我们发现在 HfTe 5 的费米能级附近存在一个额外的口袋,这可能导致有限但不为零的纵向电导。
引文:关于物理学中拓扑和对称性的新思想,预测了一种只在表面导电的新材料。描述:自本·富兰克林时代以来,我们就开始区分导电和绝缘的电形式。但查尔斯·凯恩和吉恩·梅勒颠覆了这一概念,他们预测了一种新材料——“拓扑绝缘体”,这种材料在边界上是不可侵犯的电导体,但在内部是绝缘体。他们的发现对量子计算的“太空竞赛”具有重要意义,并可能导致新一代电子设备的出现,从而有望在计算中实现巨大的能源效率。拓扑绝缘体还为深入探究物质和能量的基本性质提供了一个窗口,因为它们表现出类似于物理学基本粒子(电子和光子)的粒子状激发,但可以在实验室中以电子和光子无法控制的方式进行控制。这些连接为控制各种物质状态下的电荷、光甚至机械波的流动提供了一个新的概念框架。意想不到的应用似乎也是不可避免的:当晶体管于 1947 年发明时,没有人能够真正预测到它将带来信息技术,使 TB 级的数据能够塞进一个微小的硅片上。
2019 年 5 月 20 日,全球庆祝了世界计量日,这反映了国际单位制 (SI) 的历史性变革。在建立新 SI 时,世界各国政府计量界的代表与国际度量衡委员会 (CIPM) 决定,所有计量单位都应可追溯到自然界的基本常数。七个基本单位现在与七个固定值相关联,其中四个已被修改为表示精确值:普朗克常数 ( h )、基本电荷 ( e )、玻尔兹曼常数 ( k B ) 和阿伏伽德罗常数 ( N A )。常数 h 和 e 的变化对欧姆、伏特和安培等电学单位的定义有直接影响。在量子霍尔效应 (QHE) 的背景下,冯·克利青常数从 1990 年设定的常规值 ( R K-90 = 25 812.807 Ω) 变为了最新科学得出的 h/e 2 值 ( R K = 25 812.807 459 304 5 Ω)。