磁性拓扑绝缘体中的量子反常霍尔效应 被引量：2

1

作者 冯硝 何珂 薛其坤 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1-11,共11页

量子反常霍尔效应是一种不需要外磁场、具有手性边缘态的量子化霍尔效应,可以用于构建其他新奇量子态和发展未来低功耗电子学器件等.该全新的量子效应于2012年首先由中国科学家在五层Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体薄膜中实现.在过去七... 量子反常霍尔效应是一种不需要外磁场、具有手性边缘态的量子化霍尔效应,可以用于构建其他新奇量子态和发展未来低功耗电子学器件等.该全新的量子效应于2012年首先由中国科学家在五层Cr掺杂的(Bi,Sb)2Te3拓扑绝缘体薄膜中实现.在过去七年间,经过大家的努力,其观测温度从最初的30 mK已经提高到2 K左右,进一步提高量子反常霍尔效应的观测温度是目前该领域主要的研究方向之一,是许多拓扑量子效应走向应用的关键因素.本文主要总结了量子反常霍尔效应研究的实验进展,特别在提高其观测温度方面的研究进展.文章包括四个部分:前两个部分分别介绍磁性掺杂和磁性近邻拓扑绝缘体体系中量子反常霍尔效应研究,第三部分介绍最新发现的内禀磁性拓扑绝缘体体系,最后一部分对设计和构造高温量子反常霍尔效应系统的原理和路线图给出一些建议和展望. 展开更多

关键词 量子反常霍尔效应 拓扑绝缘体 铁磁绝缘体 反铁磁绝缘体 分子束外延

下载PDF 职称材料

间隔层调控SrVO_(3)/SrTiO_(3)超晶格铁磁半金属-铁磁绝缘体转变

2

作者 房晓南 危芹 +3 位作者 隋娜娜 孔志勇 刘静 杜颜伶 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第23期355-365,共11页

本文利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了SrVO_(3)/SrTiO_(3)(111)超晶格的电子结构、电学和磁学性质.研究结果表明,SrVO_(3)/SrTiO_(3)(111)超晶格可通过调节间隔层SrTiO_(3)的厚度实现铁磁半金属-铁磁绝缘体的转变.SrVO_... 本文利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了SrVO_(3)/SrTiO_(3)(111)超晶格的电子结构、电学和磁学性质.研究结果表明,SrVO_(3)/SrTiO_(3)(111)超晶格可通过调节间隔层SrTiO_(3)的厚度实现铁磁半金属-铁磁绝缘体的转变.SrVO_(3)亚层之间可以通过厚度为2个原子层的SrTiO_(3)间隔层发生层间耦合,超晶格呈现铁磁半金属态;当间隔层SrTiO_(3)的厚度等于3个原子层时,超晶格出现小的带隙(约0.28 eV);当间隔层SrTiO_(3)的厚度大于3个原子层时,超晶格出现较大带隙,呈现铁磁绝缘态.进一步对SrVO_(3)/SrTiO_(3)界面附近由于Ti-V混合导致的缺陷界面进行研究发现,界面附近的Ti-V混合对金属-绝缘体转变具有重要的影响:与理想界面相比,Ti-V混合的缺陷界面更能抑制层间耦合,诱导超晶格实现铁磁半金属-铁磁绝缘体的转变.本研究结果为SrVO_(3)/SrTiO_(3)(111)超晶格通过调控间隔层SrTiO_(3)层数实现铁磁半金属-铁磁绝缘体的转变提供了理论依据. 展开更多

关键词 超晶格 金属-绝缘体转变 铁磁半金属 铁磁绝缘体

下载PDF 职称材料

自旋Seebeck效应研究进展 被引量：1

3

作者 郑建森 郑金成 《材料科学》 2014年第5期175-190,共16页

自旋Seebeck效应是自旋电子学的一个新兴领域,它指的是在特定条件下,在强自旋轨道耦合的非磁金属材料与铁磁绝缘体等材料接触时,界面出现温度梯度诱导产生的自旋流注入现象。它实现了从热流到自旋流的转换,同时这种自旋流注入可以通过... 自旋Seebeck效应是自旋电子学的一个新兴领域,它指的是在特定条件下,在强自旋轨道耦合的非磁金属材料与铁磁绝缘体等材料接触时,界面出现温度梯度诱导产生的自旋流注入现象。它实现了从热流到自旋流的转换,同时这种自旋流注入可以通过非磁金属中的逆自旋霍尔效应转化为电荷电压。我们将介绍这个领域最近的实验进展,综述了自旋Seebeck效应的最新机制理论,最后作了器件应用方面的介绍,并对相关理论和实验研究进行了展望,指出要应用于未来热电转换仍是一个挑战性的任务并提出一些解决思路。 展开更多

关键词 自旋Seebeck效应 铁磁绝缘体 磁振子 自旋泵浦 逆自旋霍尔效应

下载PDF 职称材料

金属/铁磁绝缘体异质结中的自旋霍尔磁电阻

4

作者 丰韬 王鹏 吴镝 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第25期2993-3004,共12页

铁磁绝缘体能够以自旋波或磁振子的方式传输纯自旋流.铁磁绝缘体以纯自旋流传输信息,没有电流和相应的电流导致的焦耳热,可以极大地降低电子器件的功耗,为未来超低功耗微电子器件提供了新的解决途径.人们在重金属/铁磁绝缘体异质结发现... 铁磁绝缘体能够以自旋波或磁振子的方式传输纯自旋流.铁磁绝缘体以纯自旋流传输信息,没有电流和相应的电流导致的焦耳热,可以极大地降低电子器件的功耗,为未来超低功耗微电子器件提供了新的解决途径.人们在重金属/铁磁绝缘体异质结发现了许多新奇的与自旋流传输相关的物理现象,自旋霍尔磁电阻效应就是其中之一.自旋霍尔磁电阻的研究有助于深入理解自旋流传输和调控的机制.本文介绍了近年来我们围绕自旋霍尔磁电阻开展的相关工作. 展开更多

关键词 铁磁绝缘体 自旋输运 自旋霍尔磁电阻 自旋霍尔效应

原文传递

以铁磁绝缘体和铁磁半导体为势垒层的隧道结中的隧穿时间与自旋极化率

5

作者 曾柏魁 谢征微 《四川师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第3期403-408,共6页

基于Winful的隧穿时间模型,对普通金属/铁磁绝缘体/普通金属(NM/FI/NM)、普通金属/铁磁半导体/普通金属(NM/FS/NM)2种隧道结中的隧穿时间(居留时间和相位时间)和自旋极化率进行了研究.NM/FI/NM结中隧穿电子的自旋极化源于FI层的自旋过... 基于Winful的隧穿时间模型,对普通金属/铁磁绝缘体/普通金属(NM/FI/NM)、普通金属/铁磁半导体/普通金属(NM/FS/NM)2种隧道结中的隧穿时间(居留时间和相位时间)和自旋极化率进行了研究.NM/FI/NM结中隧穿电子的自旋极化源于FI层的自旋过滤效应.而NM/FS/NM结中隧穿电子的自旋极化则源于FS层中磁性和Rashba自旋轨道耦合效应的共同作用.计算结果表明:在NM/FI/NM隧道结中,随着铁磁绝缘体层势垒厚度的增加,自旋极化率变化逐渐增加到趋于饱和并始终保持为正值.与之相应的自旋上下电子的居留时间和相位时间也随着增加,但自旋向下电子的隧穿时间总是大于自旋向上电子.铁磁绝缘体层中分子场的增加会导致自旋极化率逐渐增大并始终为正,相应的自旋向下电子的居留时间和相位时间总是大于自旋向上电子,但自旋向上电子的时间逐渐增加而自旋向下电子则相应减少.铁磁绝缘层势垒高度的变化会导致自旋极化率从负到正的转变.当自旋极化率为负时,相应的自旋向上电子的隧穿时间大于自旋向下电子的隧穿时间.在NM/FS/NM结中,由于Rashba自旋轨道耦合作用,自旋向上电子和自旋向下电子的隧穿时间随铁磁半导体层的厚度、分子场和Rashba耦合系数的变化呈现出周期性振荡变化的趋势.与之相应的自旋极化率从正到负,也呈周期性的振荡变化.但当自旋向下电子的隧穿时间大于自旋向上电子的时候,极化率为负,反之为正;这个结果和NM/FI/NM隧道结中的情况刚好相反. 展开更多

关键词 隧道结 隧穿时间 自旋极化率 Rashba耦合 铁磁绝缘体 铁磁半导体

下载PDF 职称材料

电子束诱导沉积钴微米线及其铁磁性

6

作者 杨朴 杨泽燕 +4 位作者 王子佳 李永杰 祝筠晗 相文峰 邢颖 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第5期359-365,共7页

通过电子束诱导沉积的方法制备了钴(Co)微米线,并利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力/磁力显微镜(AFM/MFM)以及物性测量系统(PPMS)等手段对Co微米线的沉积尺寸、微结构、铁磁性和电学性质进行了测试和分析。研究结果表明:Co微米线轮廓清... 通过电子束诱导沉积的方法制备了钴(Co)微米线,并利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力/磁力显微镜(AFM/MFM)以及物性测量系统(PPMS)等手段对Co微米线的沉积尺寸、微结构、铁磁性和电学性质进行了测试和分析。研究结果表明:Co微米线轮廓清晰、均匀性好。在不同的沉积条件下,微米线的实际长度与设定长度基本一致;实际宽度数据呈类梯形分布,半高宽是设定值的2~10倍;实际厚度低于设定厚度的60%。沉积电流对Co微米线的铁磁特性有重要影响。当沉积电流大于0.5 nA时,样品呈现出良好的铁磁特性。另外,电学性能测试结果显示Co微米线呈现绝缘特性。成功制备了室温铁磁绝缘Co微米线,这将有助于深入开展微纳尺度的结构与器件的研究和应用。 展开更多

关键词 钴微米线 微纳尺度 电子束诱导沉积 磁力显微镜(MFM) 铁磁绝缘体

下载PDF 职称材料

La_(2/3)Ca_(1/3)Mn_(1-x)Cu_xO_3中Mn位上的Cu掺杂效应研究

7

作者 孙霞 汤萍 +7 位作者 陈岳 姜勇 黄真 李广 刘智民 陈治友 王胜 袁松柳 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第13期1393-1398,共6页

La2 / 3 Ca1/ 3 MnO3 系统中Mn位上Cu掺杂效应通过测量其结构和输运性质而得以研究 .结果表明 ,尽管Cu掺杂未引起晶体结构的变化 ,但输运性质却发生了明显改变 ,未掺杂样品在～ 2 6 0K附近出现的由半导体到金属的相变随着掺杂量的增加... La2 / 3 Ca1/ 3 MnO3 系统中Mn位上Cu掺杂效应通过测量其结构和输运性质而得以研究 .结果表明 ,尽管Cu掺杂未引起晶体结构的变化 ,但输运性质却发生了明显改变 ,未掺杂样品在～ 2 6 0K附近出现的由半导体到金属的相变随着掺杂量的增加而逐渐被抑制 ,取而代之的是低温下出现新的相变 .液氮温度下磁电阻测量表明 。 展开更多

关键词 稀土锰氧化物 铁磁绝缘体 铜 巨磁电阻效应

原文传递

应力对5d过渡金属氧化物NaOsO₃的电子结构的影响的理论研究

8

作者 马晓轩 胡军 《凝聚态物理学进展》 2017年第2期43-50,共8页

研究应力作用下材料的物理性质特别是电子结构性质对发掘材料的应用价值具有重要的指导作用。我们通过第一性原理计算方法,研究了应力作用下5d过渡金属氧化物NaOsO3的电子结构和磁学性质。我们发现对NaOsO3施加压缩应力时,NaOsO3的带隙... 研究应力作用下材料的物理性质特别是电子结构性质对发掘材料的应用价值具有重要的指导作用。我们通过第一性原理计算方法,研究了应力作用下5d过渡金属氧化物NaOsO3的电子结构和磁学性质。我们发现对NaOsO3施加压缩应力时,NaOsO3的带隙出现反常的变化趋势,即随着压缩应力的增加,其带隙减小。分析不同应力下的电子结构发现,布里渊区不同区域对应力的响应不同。这种不同的响应是因为其不同的波函数构成所导致。当波函数为Os-dxy与O-p杂化的成键态时,其决定的能隙随应力增加而减小;反之,当波函数为Os-dxz/yz与O-p杂化的反键态,其决定的能隙随应力增加而增加。这种电子结构对应力的奇特的响应可能在将来的电子器件中有应用前景。 展开更多

关键词 第一性原理 应力作用 带隙 Slater反铁磁绝缘体 NaOsO₃

下载PDF 职称材料

EuS/Ta异质结的极大磁电阻效应

9

作者 芦佳 甘渝林 +1 位作者 颜雷 丁洪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期327-332,共6页

在铁磁/超导异质结中,铁磁体的交换场通过近邻效应将导致超导体准粒子态密度的塞曼劈裂.基于该效应,在外磁场不强的情况下,通过外加磁场可以有效地调节铁磁/超导界面处的交换作用,从而实现超导体在正常态和超导态之间转换,产生极大磁电... 在铁磁/超导异质结中,铁磁体的交换场通过近邻效应将导致超导体准粒子态密度的塞曼劈裂.基于该效应,在外磁场不强的情况下,通过外加磁场可以有效地调节铁磁/超导界面处的交换作用,从而实现超导体在正常态和超导态之间转换,产生极大磁电阻.本文利用脉冲激光沉积方法制备了EuS/Ta异质结并研究了其电磁特性.Ta在3.6 K以下为超导态,EuS在20 K以下为铁磁态.在2 K时,EuS/Ta异质结中可观测蝴蝶型磁滞回线,证明在低磁场下(<±0.18 T)异质结中EuS铁磁态和Ta超导态共存.磁输运测试表明,通过施加外磁场可以有效调节EuS的交换场,随着交换场的增大,同时也加强了界面处的交换作用,从而抑制Ta的超导态,实现了Ta在超导态和正常态之间的转变,在EuS/Ta异质结中观测到了高达144000%的磁电阻.本文制备的EuS/Ta异质结具有极大磁电阻效应,在自旋电子学器件中有潜在的应用前景. 展开更多

关键词 铁磁绝缘体/超导异质结 交换场 磁电阻效应

下载PDF 职称材料

反铁磁拓扑绝缘体与轴子绝缘体——MnBi2Te4系列磁性体系的研究进展 被引量：4

10

作者 占国慧 王怀强 张海军 《物理》 CAS 北大核心 2020年第12期817-827,共11页

拓扑物质态是21世纪以来凝聚态物理领域最重要的前沿课题之一。它不仅深化了人们对宏观量子物质态的认识,同时也具有极大的潜在应用价值。目前,非磁性拓扑物质态的研究已经较为完善,而磁性拓扑物质态的研究仍处于初始阶段。近两年来,以M... 拓扑物质态是21世纪以来凝聚态物理领域最重要的前沿课题之一。它不仅深化了人们对宏观量子物质态的认识,同时也具有极大的潜在应用价值。目前,非磁性拓扑物质态的研究已经较为完善,而磁性拓扑物质态的研究仍处于初始阶段。近两年来,以MnBi2Te4系列体系为代表的本征磁性拓扑绝缘体的出现,迅速掀起了磁性拓扑绝缘体的研究热潮。文章从拓扑物质态的基本理论出发,介绍了近期反铁磁拓扑绝缘体方面的一些重要研究进展,着重阐述了MnBi2Te4系列的反铁磁拓扑绝缘体、静态轴子绝缘体以及动态轴子绝缘体,并对磁性拓扑绝缘体的下一步研究进行了展望。 展开更多

关键词 拓扑物质态 反铁磁拓扑绝缘体 静态轴子绝缘体 动态轴子绝缘体

原文传递

Er掺杂MnBi_(2)Te_(4)晶体生长及其微结构研究

11

作者 欧鑫林 王进 赵可 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第9期1635-1640,共6页

MnBi_(2)Te_(4)是首次被发现的一种本征磁性拓扑绝缘体,具有重要的研究意义。本文通过在MnBi_(2)Te_(4)晶体中进行稀土元素掺杂,合成了Er掺杂MnBi_(2)Te_(4)晶体,Er原子进入晶格并取代Mn位。在晶体制备过程中,考虑到目前晶体制备工艺周... MnBi_(2)Te_(4)是首次被发现的一种本征磁性拓扑绝缘体,具有重要的研究意义。本文通过在MnBi_(2)Te_(4)晶体中进行稀土元素掺杂,合成了Er掺杂MnBi_(2)Te_(4)晶体,Er原子进入晶格并取代Mn位。在晶体制备过程中,考虑到目前晶体制备工艺周期较长,生成物存在Bi_(2)Te_(3)助熔剂等杂质的问题,对晶体制备工艺进行了优化探索。XRD测试结果表明,利用改进工艺制备的Er掺杂MnBi_(2)Te_(4)晶体结晶性能良好,不含杂质相。磁电输运测量结果显示,少量Er掺杂MnBi_(2)Te_(4)晶体的磁性增强,掺杂样品在25.2 K发生反铁磁相变。使用原子力显微镜对Er掺杂MnBi_(2)Te_(4)晶体层间距进行了研究,发现层间距为单层MnBi_(2)Te_(4)的整数倍。通过拉曼测试研究了Er掺杂MnBi_(2)Te_(4)晶体声子振动模式,结果表明,Er掺杂是调节MnBi_(2)Te_(4)磁性的一种可行方法。 展开更多

关键词 MnBi_(2)Te_(4) 反铁磁拓扑绝缘体 Er掺杂 结晶性 磁性 声子振动模式

下载PDF 职称材料

铁磁/绝缘体/铁磁异质结中自旋极化电子的隧穿概率和隧穿时间

12

作者 吕厚祥 谢征微 《四川师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第2期216-220,共5页

在群速度概念的基础上,研究了自旋电子隧穿通过铁磁/绝缘体/铁磁异质结中的隧穿概率和隧穿时间.研究结果表明:不同自旋方向的电子其隧穿概率和隧穿时间不仅与绝缘体长度和入射电子能量有关,而且强烈地依赖于两端铁磁层夹角的变化.当两... 在群速度概念的基础上,研究了自旋电子隧穿通过铁磁/绝缘体/铁磁异质结中的隧穿概率和隧穿时间.研究结果表明:不同自旋方向的电子其隧穿概率和隧穿时间不仅与绝缘体长度和入射电子能量有关,而且强烈地依赖于两端铁磁层夹角的变化.当两铁磁层中磁矩取向反平行时,不同自旋方向的电子隧穿概率相同;而在两磁矩取向垂直时,不同自旋方向的电子隧穿时间相等.除此之外,不同自旋方向的电子无论是隧穿概率还是隧穿时间都呈明显的分离现象. 展开更多

关键词 铁磁/绝缘体/铁磁异质结 隧穿概率 隧穿时间 磁矩

下载PDF 职称材料

反铁磁半金属EuCd_(2)Pn_(2)(Pn=As,Sb)中磁交换诱导的外尔态

13

作者 苏豪 陈雷明 +1 位作者 夏威 郭艳峰 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2021年第3期136-156,共21页

由于丰富的拓扑量子效应及巨大的潜在应用价值,拓扑材料逐渐成为凝聚态物理前沿的研究材料体系。其中,作为与石墨烯具有相似电子结构的材料,三维拓扑半金属吸引了越来越多的研究兴趣。目前已知的拓扑半金属大多为非磁性的,而磁性拓扑半... 由于丰富的拓扑量子效应及巨大的潜在应用价值,拓扑材料逐渐成为凝聚态物理前沿的研究材料体系。其中,作为与石墨烯具有相似电子结构的材料,三维拓扑半金属吸引了越来越多的研究兴趣。目前已知的拓扑半金属大多为非磁性的,而磁性拓扑半金属数量有限,与非磁性拓扑半金属相比较,研究开展的还比较少。磁性与拓扑之间的相互作用能够导致非常规的物理性质,如反常霍尔效应甚至量子反常霍尔效应等。此外,在一些具有特殊磁结构的拓扑半金属中,施加外磁场能够调制其自旋结构,从而影响其拓扑能带结构。在该综述中,笔者将详细介绍利用外磁场在EuCd_(2)Pn_(2)(Pn=As,Sb)反铁磁半金属材料中通过调制自旋结构从而改变晶体结构对称性来诱导拓扑相变。此外,笔者也将简单介绍包括GdPtBi和MnBi_(2)Te_(4)在内的几个相关材料。该综述中讨论的外磁场调控的磁交换诱导的拓扑相变不仅有望应用于拓扑器件,也有助于为理解磁性与拓扑态之间的紧密关联提供新的线索,对于设计新的磁性拓扑材料有启发意义。综述最后,笔者对发展磁性拓扑半金属做了一些简单展望。 展开更多

关键词 拓扑半金属 磁性拓扑相 反铁磁拓扑绝缘体 外尔半金属 拓扑相变

下载PDF 职称材料