自旋相关输运（Spin-Dependent Transport）是凝聚态物理与自旋电子学（spintronics）中的核心研究方向之一，它研究电子在磁性材料中输运过程中自旋自由度对电荷输运行为的影响。由于电子的自旋与轨道运动通过自旋-轨道耦合（spin-orbit coupling, SOC）发生相互作用，导致材料的电输运性质（如电阻、霍尔效应等）强烈依赖于磁化方向，从而产生一系列丰富的物理现象，如各向异性磁电阻（AMR）、反常霍尔效应（AHE）、平面霍尔效应（PHE）等。

我们长期致力于自旋相关输运的研究，重点关注高质量单晶铁磁金属薄膜（如Fe、Co、Ni及其合金）以及新型交错磁体材料（如RuO₂等）。我们通过分子束外延（MBE）和磁控溅射技术制备高质量外延薄膜，结合光刻微纳加工制备器件，利用低温强磁场输运测量系统开展系统的电输运性质研究。这些工作不仅深化了对自旋相关输运微观机制的理解，也为基于对称性设计和应变工程的新型自旋器件提供了理论依据和实验基础。未来，我们将继续探索更多单晶磁性体系中的新奇输运现象，推动自旋电子学从基础研究向应用转化的进程。

太赫兹（THz）波在通信、成像、传感、生物检测等领域具有巨大应用潜力，然而高性能太赫兹源的缺乏一直是制约其发展的关键瓶颈。传统的电子学与光子学技术在该频段面临强度、成本或带宽的挑战。近年来，自旋电子学太赫兹发射技术作为一种新兴的方案脱颖而出。它利用飞秒激光脉冲激发磁性异质结中的超快自旋流，并通过强大的自旋-轨道耦合将其转换为太赫兹电磁辐射。该技术具有超宽带（可达30 THz）、高效率、偏振可控、成本低、易于集成等独特优势。此外，该方式产生的时域太赫兹电磁波谱包含着丰富的超快自旋电荷动力学信息，为我们提供了一无接触的、时间分辨的探索自旋电荷转化物理机制的方法。

我们的研究旨在基于自旋电子学太赫兹发射技术，探索研究不同体系中涉及自旋、轨道以及电荷多个自由度的复杂超快动力学过程，阐明内在的物理机制。同时，基于该技术的优势，设计和制备具有优异性能和全新功能的新型太赫兹波发射源，促进太赫兹技术的发展。

反铁磁材料因具有无净磁矩、强抗干扰性、高热稳定性和超快磁动力学响应等特性，在高速低功耗自旋电子器件领域展现出巨大应用潜力。近年来，对于反铁磁磁矩的直接调控与探测极大推动了反铁磁自旋电子学的发展。然而，传统探测手段难以实时捕捉反铁磁磁畴动态翻转过程，导致反铁磁自旋电子学器件的宏观性能与微观磁畴状态的关联尚不明确，限制了其应用拓展。

我们围绕反铁磁绝缘体（如 CoO、NiO、Fe2O3）的磁畴成像、操控与耦合机制，利用基于磁光双折射效应直接光学成像手段，系统研究了反铁磁磁畴的静态构型、动态演化规律及其与外场（磁场、电流）的相互作用机理等。在此基础上，可以发展基于反铁磁序的超快、高密度、非易失信息存储与处理原型器件，为下一代低功耗、抗干扰集成电路提供新材料体系与技术路径。

自旋动力学是研究电子自旋（而非电荷）在外界扰动下随时间演化的学科，核心任务是定量描述自旋取向、自旋流、自旋角动量转移及其与晶格、轨道、电荷自由度之间的能量和角动量交换过程。在MRAM、自旋纳米振荡器与自旋忆阻器等自旋电子学器件中，”0”,”1”信息的存储依赖于磁矩的方向，而信息的读写依赖与磁矩翻转的动力学过程。研究自旋动力学有助于优化自旋电子学性能，帮助其向更高速，低能耗，小体积方向不断发展。

实验上，我们采用吸收谱铁磁共振（VNA-FMR）和自旋力矩铁磁共振的方法，在100MHz-67GHz频率扫描磁化矢量进动强度。理论上，采用包含朗道-栗夫希茨-吉尔伯特（LLG）方程、自旋扩散方程和自旋轨道转矩项等一系列方程对实验结果拟合。并结合MuMax3, COMSOL等模拟仿真方法计算动力学过程。从而得到体系中吉尔伯特阻尼α、饱和磁矩M_s、各向异性能K、自旋混合电导g^↑↓、自旋霍尔角θ_SH、轨道霍尔角θ_OH、DM有效场等关键参数，分析过程中磁矩的动力学行为。这些参数决定自旋轨道转矩开关临界电流密度J_c、热稳定性因子Δ和翻转时间τ，是MRAM、自旋纳米振荡器与自旋忆阻器设计的关键参数。自旋动力学为自旋电子学器件提供可量化的物理参数和性能极限，是开发高速、低功耗、非易失性存储和逻辑技术的基础。