铁磁体/拓扑绝缘体异质结磁性邻近效应及Spin Orbit Torque研究
结题报告
批准号:
11574129
项目类别:
面上项目
资助金额:
73.0 万元
负责人:
何洪涛
依托单位:
学科分类:
A2004.凝聚态物质电子结构
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
王浩、刘愉快、张喆、曾加莉
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中文摘要
本科研项目将深入研究磁性与拓扑绝缘体之间的相互作用。我们将在绝缘铁磁体/拓扑绝缘体异质结上研究磁性邻近效应,以揭示铁磁薄膜的磁性对拓扑绝缘体物理性质的影响。我们也将在金属铁磁体/拓扑绝缘体异质结上研究一种崭新的物理现象:Spin Orbit Torque,以利用拓扑绝缘体特殊的物理性质来调控邻近铁磁薄膜的磁矩。通过系统研究以上物理现象对温度、磁场、栅压、膜厚等的依赖关系,力图通过磁性邻近效应这一新的方法来实现高温量子反常霍尔效应,并揭示形成Spin Orbit Torque的具体物理机制。本科研项目的顺利执行将使人们对磁性与拓扑绝缘体之间的相互作用有更深入的认识与理解,也为未来拓扑绝缘体在低功耗自旋电子器件的应用打下基础。
英文摘要
The interplay between magnetism and topological insulators (TI) will be investigated in this project. We will study the magnetic proximity effect in insulating ferromagnet/topological insulator heterostructure in order to reveal the influence of magnetism on the physical properties of TIs. We will also study the spin orbit torque in metallic ferromagnet/topological insulator heterostructure, so we can use the unique properties of TI to manipulate the magnetization of ferromagnet. By systematically investigating the dependence of these two phenomena on the temperature, magnetic field, gate voltage, and film thickness, we aim to realize the high-temperature quantum anomalous Hall effect and clarify the physical mechanism for the spin orbit torque of TI. The successful fulfillment of this project will not only deepen our understanding of the interplay between magnetism and topological insulator, but also pave the way for future application of TIs in potential low-power spintronics devices.
在本科研项目的支持下,我们在拓扑量子材料领域开展了一系列的输运及磁学研究,并取得了以下研究成果:1)通过测量Bi2Se3/NbSe2异质结的微分电导谱,揭示了拓扑绝缘体的体态及表面态在超导邻近效应中的不同行为,即零偏压电导峰和微分电导平台;2)通过研究拓扑近藤绝缘体的磁阻及面内霍尔效应,验证了拓扑近藤绝缘体的最新理论模型,并为表面态的拓扑性提供新的实验证据;3)发现3d过渡金属氧化物LaMnO3 (LMO)与可能的拓扑半金属SrIrO3 (SIO)界面存在着很强的磁性耦合,并表现为铁磁/顺磁体系迄今为止最强的交换偏置效应,其来源于LMO极性及SIO自旋轨道耦合共同作用下的界面电荷转移;4)揭示了拓扑量子材料ZrTe5轨道贡献为主的三维的朗道能级劈裂及高温条件下由于Lifshitz Transition所导致的磁阻的异常增强;5)通过在普通铁磁体系中嵌入具有强自旋轨道相互作用的纳米薄片,我们找到一种全新的方法在传统的铁磁体系中诱导产生磁性斯格明子,极大扩展了磁性斯格明子体系。总共发表了14篇相关领域的SCI学术论文,其中(共同)通讯作者文章有10篇,包括Advanced Science, Physical Review B, New Journal of Physics, ACS Applied Materials and Interfaces等。以上积累的研究成果及研究经验将为我们继续研究拓扑量子体系打下坚实的基础,而项目执行期间所遇到的问题也为我们指明了下一步努力的方向。
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
Interfacial spin-glass-like state and exchange bias in epitaxial iridate-manganite heterostructure
外延铱酸盐-锰酸盐异质结构中的界面自旋玻璃态和交换偏压
DOI:10.1016/j.jallcom.2019.03.018
发表时间:2019-06
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Yu Tao;Liu Qiying;Chen Pingbo;Zhou Liang;Li Hui;Ning Xingkun;Qiu Chunyin;He Hongtao
通讯作者:He Hongtao
DOI:10.1063/1.5011405
发表时间:2017
期刊:AIP Advances
影响因子:1.6
作者:Zhou L.;Chen J. S.;Du Z. Z.;He X. S.;Ye B. C.;Guo G. P.;Lu H. Z.;Wang G.;He H. T.
通讯作者:He H. T.
Giant anisotropic magnetoresistance and planar Hall effect in the Dirac semimetal Cd3As2
狄拉克半金属 Cd3As2 中的巨各向异性磁阻和平面霍尔效应
DOI:10.1103/physrevb.97.201110
发表时间:2018-05-14
期刊:PHYSICAL REVIEW B
影响因子:3.7
作者:Li, Hui;Wang, Huan-Wen;Shen, Shun-Qing
通讯作者:Shen, Shun-Qing
Polarity and Spin-Orbit Coupling Induced Strong Interfacial Exchange Coupling: An Asymmetric Charge Transfer in Iridate-Manganite Heterostructure
极性和自旋轨道耦合引发强界面交换耦合:铱酸盐·锰酸盐异质结构中的不对称电荷转移
DOI:10.1021/acsami.9b14641
发表时间:2019
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Yu Tao;Deng Bei;Zhou Liang;Chen Pingbo;Liu Qiying;Wang Cailin;Ning Xingkun;Zhou Jingtian;Bian Zhiping;Luo Zhenlin;Qiu Chunyin;Shi Xing-Qiang;He Hongtao
通讯作者:He Hongtao
Enhanced superconductivity in Bi2Se3/Nb heterostructures
Bi2Se3/Nb 异质结构的增强超导性
DOI:10.1063/1.5109455
发表时间:2019-09
期刊:Applied Physics Letters
影响因子:4
作者:Zhang Huachen;Li Hui;He Hongtao;Wang Jiannong
通讯作者:Wang Jiannong
二阶三维拓扑绝缘体低温量子输运性质研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    10.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    何洪涛
  • 依托单位:
拓扑绝缘体自旋输运性质的研究
  • 批准号:
    11204183
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    何洪涛
  • 依托单位:
国内基金
海外基金