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拓扑绝缘体/垂直磁化3d铁磁界面自旋输运研究

批准号:
11974260
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
丘学鹏
依托单位:
学科分类:
凝聚态物质输运性质
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
丘学鹏

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
基于拓扑量子材料的自旋输运是凝聚态物理特别是自旋电子学的研究前沿,对于实现后摩尔时代的低功耗量子自旋电子器件具有重要意义。特别地,拓扑量子材料中的拓扑绝缘体具有鲁棒性以及新颖的自旋-角动量锁定效应,可以实现高效电荷流-自旋流相互转化。当前,关于拓扑绝缘体与3d磁性层异质结的制备、物性研究尚处于初步探索阶段,众多材料和物理问题有待研究。在本项目中,我们拟利用磁控溅射技术制备Bi2Te3、Bi2Se3、Sb2Te3等拓扑绝缘体材料,并与具有垂直磁各向异性的3d铁磁金属(Fe、Co、Ni)形成异质结构,研究界面结构对于自旋输运的影响机制,揭示自旋轨道矩驱动磁矩翻转的物理特性,厘清拓扑表面态、界面Rashba效应以及自旋霍尔效应对自旋输运的影响,为实现高稳定性、高兼容性、低功耗的新一代拓扑自旋电子器件提供指导。
英文摘要
Spin transport in topological materials emerges as the research frontier of condensed matter physics (especially of spintronics), which shows great prospect for low power consumption quantum spintronic devices in the post-Moore era. More remarkably, the topological insulator (TI) exhibits robust electron transport and intriguing spin-momentum locking effect, enabling highly efficient interconversion between charge and spin currents. However, the studies on the material and physics characteristics of TI/3d ferromagnet are still preliminary, requiring more explorations from both the material and physics aspects. In this project, we will utilize magnetron sputtering to fabricate TI materials such as Bi2Te3, Bi2Se3 and Sb2Te3, and subsequently deposit 3d ferromagnet (FM) to form TI/3d FM heterostructures with perpendicular magnetic anisotropy. In the perpendicularly magnetized TI/3d FM heterostructures, this project will focus on: (1) Investigating the influence of interfacial structure on the spin transport. (2) Revealing the physical characteristics of SOT driven magnetization switching. (3) Quantifying the contributions from different physical mechanisms such as the topological surface state, the interfacial Rashba effect and bulk spin Hall effect in the spin transport of TI/3d FM. These studies will pave important foundation for realizing new generation topological spintronic devices with high stability, high compatibility and low power consumption.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Structure and strain tunings of topological anomalous Hall effect in cubic noncollinear antiferromagnet Mn3Pt epitaxial films
立方非共线反铁磁体Mn3Pt外延薄膜中拓扑反常霍尔效应的结构和应变调谐
DOI: 10.1007/s11433-019-1525-6
发表时间: 2020
期刊: Science China Physics,Mechanics & Astronomy
影响因子: --
作者: [Ning An, Meng Tang, HuangLin Yang, Shuai Hu, WeiJia Fan, ShiMing Zhou, XuePeng Qiu]
通讯作者: XuePeng Qiu
Current‐Induced Planar Resistive Switching Mediated by Oxygen Migration in NiO/Pt Bilayer
NiO/Pt 双层中氧迁移介导的电流感应平面电阻开关
DOI: 10.1002/aelm.202000584
发表时间: 2020
期刊: Advanced Electronic Materials
影响因子: 6.2
作者: [Shuai Hu, Huanglin Yang, Meng Tang, Huanjian Chen, Yumeng Yang, Shiming Zhou, Xuepeng Qiu]
通讯作者: Xuepeng Qiu
DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.153080
发表时间: 2020-04
期刊: Journal of Alloys and Compounds
影响因子: 6.2
作者: [M. Tang;Qingyao Wang;S. M. Zhou;W. Fan;X. Qiu]
通讯作者: M. Tang;Qingyao Wang;S. M. Zhou;W. Fan;X. Qiu
DOI: 10.1063/1.5142562
发表时间: 2020-04
期刊: Applied Physics Letters
影响因子: 4
作者: [Junwei Zhang;Xiaomin Zhang;Huanjian Chen;Y. Guang;Xue Zeng;Guoqiang Yu;Senfu Zhang;Yizhou Liu-Yizho]
通讯作者: Junwei Zhang;Xiaomin Zhang;Huanjian Chen;Y. Guang;Xue Zeng;Guoqiang Yu;Senfu Zhang;Yizhou Liu-Yizho
7
    二维电子气/二维铁磁异质结中自旋轨道矩研究
    • 批准号:
      52371246
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      丘学鹏
    • 依托单位:
    磁性金属异质结中自旋轨道矩
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      优秀青年科学基金项目
    • 资助金额:
      120万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      丘学鹏
    • 依托单位:
    基于拓扑量子材料的磁性异质结自旋输运性质研究
    • 批准号:
      19ZR1478700
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      丘学鹏
    • 依托单位:
    磁性异质结中自旋轨道矩的物理机制研究
    • 批准号:
      11674246
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      67.0万元
    • 批准年份:
      2016
    • 负责人:
      丘学鹏
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金