铁磁体/拓扑绝缘体异质结磁性邻近效应及Spin Orbit Torque研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11574129
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    73.0万
  • 负责人：
    何洪涛
  • 依托单位：
    南方科技大学
  • 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
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

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.
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。

结项摘要

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。

项目成果

期刊论文数量（14）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
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
Magnetotransport properties of Cr1-delta Te thin films with strong perpendicular magnetic anisotropy
强垂直磁各向异性 Cr1-δ Te 薄膜的磁输运特性
  • 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

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  • 通讯作者：
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拓扑绝缘体自旋输运性质的研究
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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