交错磁体 CrSb 基磁性隧道结中的自旋依赖输运
交错磁性是一种新兴磁有序态，兼具铁磁体的自旋极化和反铁磁体抵抗磁扰动的能力，为突破传统自旋电子器件的性能瓶颈提供了新途径。本文聚焦交替磁体 CrSb，通过对称性分析和密度泛函理论计算，揭示其三维布里渊区内由实空间旋转与镜面操作保护的自旋极化能带结构，并分析自旋轨道耦合对能带简并的调控作用。结合非平衡格林函数方法，研究基于 CrSb 的交错磁性隧道结的量子输运性质。结果表明，采用 2.196 Å 真空势垒时，费米能级附近的隧穿磁阻比达到 60%；当真空替换为有效厚度 4.4 Å 的单层 h-BN 后，TMR 降至 20%。该工作结合 Néel 自旋流，阐明了交错磁性子晶格自旋通道的协同输运机制，拓展了交替磁体的理论框架，并为基于 g 波对称交替磁性的自旋电子器件设计奠定基础。（Applied Physics Letters, 2025, 127: 182409. DOI: 10.1063/5.0278985.）
原子位移下 Rashba 自旋轨道耦合增强 Cs3Bi2Br9/α-In2Se3 异质结构的铁电性与自旋动力学
多种材料中已发现有趣的铁电极化，其中本征对称性破缺和自旋轨道耦合发挥重要作用，但 Br 原子位移条件下 Rashba 自旋轨道耦合调控铁电性质的机制仍不清楚。本研究采用杂化泛函和包含自旋轨道耦合的第一性原理非绝热分子动力学，阐明原子位移对铁电 Cs3Bi2Br9/α-In2Se3↓ 异质结构铁电性和载流子自旋动力学的影响。结果显示，Rashba 自旋轨道耦合通过增强对称性破缺显著提高铁电性；Br 原子位移使铁电极化达到 0.69 μC/cm2，自旋分裂强度达到 αR = 1.18 eV/Å。自旋分裂发生在异质结构导带底，同自旋通道载流子主要通过电子-声子耦合弛豫。弛豫过程由自旋向下载流子主导，其电子与空穴弛豫时间差为自旋向上通道的约五倍（空穴约两倍）。当 ΔdBr-Bi = 0.008 Å 时，界面电子-空穴复合时间缩短至 122.78 fs，并显著改善载流子分离效率。研究还表明，铁电极化能够有效调控该异质结构中的自旋光电流。（Physical Review B, 2025, 112: 174312. DOI: 10.1103/dkbd-b5q1.）
L1₀-MnAl 薄膜的 DFT 研究：应变、缓冲层和覆盖层对磁各向异性与 Gilbert 阻尼的影响
本工作利用密度泛函理论研究化学计量比 L1₀-MnAl 薄膜的磁性，重点计算磁晶各向异性能（MAE）和 Gilbert 阻尼 α。结果表明，随着薄膜厚度增加，MnAl 薄膜的单位化学式 MAE 逐渐收敛到体相值；描述平均载流子寿命的电子散射率会影响 α，而 α 同样随厚度增加趋近体相。研究还系统分析了应变对 MnAl 薄膜 MAE 和 α 的显著影响。进一步地，作者考察磁性隧道结中的界面效应，分析 CoAl（或 CoGa）/MnAl/MgO 和 MgO/MnAl/覆盖材料两类结构，覆盖材料包括 Ta、Mo、W、Pt、Pd 和 Au 等重过渡金属。结果证明，通过选择适当的缓冲层和覆盖层，可利用轨道杂化及晶格失配诱导应变提高 MAE 和结构稳定性。该研究有助于优化磁性隧道结设计，并凸显 MnAl 铁磁体在下一代纳米自旋电子器件和自旋转移力矩磁存储器中的重要作用。（Journal of Applied Physics, 2025, 137: 223901. DOI: 10.1063/5.0258017.）
二维 VSi2N4 合金化实现面向自旋电子应用的理想半金属
通过调控具有高居里温度的 VSi2N4 的电子性质以实现理想半金属，对自旋电子应用具有吸引力。本文采用第一性原理计算，提出在 V 位以过渡金属原子（Sc-Ni、Y-Mo）替位掺杂实现单层 VSi2N4 合金化。除 Ni 掺杂外，其余过渡金属掺杂体系均具有动力学和热稳定性。过渡金属掺杂可显著调节 VSi2N4 的电子结构，其中 Sc/Y 掺杂使其转变为理想半金属，Ti/Zr 掺杂则形成半导体型自旋选择态。对于 Sc 和 Y 掺杂的半金属器件，磁阻比分别高达 1010 % 和 108 %。在平行磁化方向下，两种器件在低偏压时的自旋过滤效率均达到 100 %，且不依赖偏压方向；在反平行磁化下，两者均呈现双自旋过滤效应。研究为通过合金化调控二维材料电子性质、发展自旋电子器件提供了理论参考。（Physical Chemistry Chemical Physics, 2025, 27: 2545-2552. DOI: 10.1039/d4cp03305a.）
界面终止对 L1₀-MnAl 自旋转移力矩垂直磁性隧道结的影响：DFT-NEGF 研究
L1₀ 有序 MnAl 具有高体相垂直磁各向异性、良好热稳定性和低 Gilbert 阻尼，是构建垂直磁性隧道结的潜在材料。本文基于第一性原理系统分析 MnAl/MgO 磁性隧道结的自旋依赖输运，并考察隧穿电导、隧穿磁阻（TMR）、电阻面积（RA）乘积、自旋转移力矩（STT）及 STT 翻转临界功率。研究重点关注 MnAl/MgO 界面终止、MgO 厚度和界面应变。尽管 MnAl 可通过 MgO 势垒产生对称性驱动的自旋过滤，界面终止仍会显著影响自旋电导。对于约 1 nm 势垒，不同终止下 TMR 最高达到 3972 %，最低 RA 为 4.59 Ω·μm2，最大 STT 为 29.11 μeV/V。增加 MgO 厚度会提高 TMR，但也会导致 RA 和临界功率指数上升。应变则通过调节界面电子态改变自旋输运和磁化翻转。结果为开发高 TMR、低 RA 和低功耗的 MnAl 基垂直磁性隧道结及 STT-MRAM 提供了设计依据。（Journal of Applied Physics, 2025, 138: 233903. DOI: 10.1063/5.0297144.）