Reversible Electric-Field Driven Magnetic Domain Wall Motion
电场对磁畴壁运动的控制由于其在磁逻辑和存储器件中的潜力而最近引起了科学界的关注。在这里，我们报告了一种新的驱动机制，允许磁畴壁运动中施加的电场，而不同时使用的磁场或自旋极化电流。该机制是基于多铁性异质结构中磁畴壁和铁电畴壁之间的弹性耦合。研究了在BaTiO $_3$上外延Fe薄膜的纯电场驱动的磁畴壁运动，并给出了面内和面外极化畴的计算结果。在该系统中，磁畴壁运动是完全可逆的，并且壁的速度作为面外电场强度的函数呈指数变化。
2014-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Valley-polarized domain wall magnons in 2D ferromagnetic bilayers
Valleytronics是一个开创性的技术领域，依靠谷自由度来实现新颖的电子功能。基于谷电子学中的电势，对双层石墨烯中局限于畴壁的拓扑谷极化电子进行了广泛的研究。在这里，我们研究磁振版本的畴壁激发在二维蜂窝铁磁双层膜（FBL）共线秩序。特别是，我们探讨的影响Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ESTA）和静电掺杂（ED）的存在和特性的一维磁振子局限于层堆叠畴壁FBL。研究发现，电畴和电畴的共存丰富了FBL中的拓扑结构，但相应的畴壁磁振子并没有明确的谷指数。另一方面，我们表明，层堆叠畴壁在DMI自由FBL构成一维通道的弹道输运的拓扑谷极化磁振子。我们的理论结果为基于原子级薄拓扑磁性材料的磁振子谷电子器件的发展带来了希望。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Domain wall propagation due to the synchronization with circularly polarized microwaves
寻找一个新的控制磁性纳米结构中磁畴壁（DW）运动的参数是非常重要的，特别是对于自旋电子学的应用。在这里，我们表明，在GHz频率（微波）的圆极化磁场（CPMF）可以有效地驱动DW沿磁性纳米线传播。确定了两种运动模式：低频下的刚性DW传播和高频下的振荡传播。此外，CPMF下的DW运动等效于Khvalkovskiy等人最近提出的垂直于平面磁位形的电流中的均匀自旋电流下的DW运动[Phys.Rev.Lett. 102，067206（2009）]，并且CPMF频率起电流的作用。
2010-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain wall induced spin-polarized flat bands in antiferromagnetic topological insulators
费米子系统中的平带是一种有效质量发散、群速度接近于零的无色散单粒子态。这些平坦的能带有望支持基态的奇异性质，这可能对广泛的有希望的物理现象很重要。对于许多应用来说，在狄拉克材料中具有这样的态是非常理想的，但到目前为止，它们只在非磁性狄拉克系统中被报道。在这项工作中，我们提出了一个实现的拓扑保护的自旋极化平面带的磁畴壁产生的平面磁性拓扑绝缘体。利用第一性原理材料设计，我们提出了一个家庭的本征反铁磁拓扑绝缘体具有面内亚晶格磁化和高Néel温度。这样的系统可以以自然的方式容纳畴壁。对于这些材料，我们证明了在费米能级附近的自旋极化平坦带的存在，并讨论了它们的性质和潜在的应用。
2020-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimal time-dependent polarized current pattern for fast domain wall propagation in nanowires: Exact solutions for biaxial and uniaxial anisotropies
纳米磁学中的一个重要问题是降低技术上有用的畴壁（DW）传播速度所需的电流。基于修正的Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程，同时考虑了Slonczewski自旋转移矩和类场矩，推导了DW沿纳米线快速传输的最佳自旋电流模式.在这样的条件下，DW的速度在双轴线可以提高多达十倍的速度相比，在实验中取得的。此外，自旋极化的快速变化可以帮助DW脱钉。可能的实验实现进行了讨论。
2010-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Common universal behaviors of magnetic domain walls driven by spin-polarized electrical current and magnetic field
研究了具有垂直磁各向异性的铁磁（Ga，Mn）（As，P）薄膜中电流自旋转移驱动下磁畴壁的普遍行为。对于一个电流方向横向畴壁，动态的热激活蠕变制度和脱钉过渡被发现是兼容的自洽的通用描述的磁场诱导畴壁动力学。这种共同的普遍行为，所谓的淬火爱德华-威尔金森普适性类的特点，证实了一个互补的和独立的畴壁粗糙度的分析。然而，畴壁的倾斜和刻面的形成是由与电流相互作用的方向性产生的，电流仅在横截畴壁的方向上充当磁场。
2019-09-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low spin-polarization in the heavy metal\ferromagnet structures detected through the domain wall motion by synchronized magnetic field and current
CoFeB是一种非常软的材料，在弱磁场作用下，磁畴壁（DW）很容易移动。然而，在具有界面垂直磁各向异性的Ta \CoFeB \MgO纳米线中，很难通过自旋极化电流来移动DW，这限制了面内电流机制驱动赛道存储器的前景。为了研究这一现象，我们进行了实验的DW速度测量通过同时施加磁场和电流。在旋进区工作，我们已经能够看到自旋极化电流的非常重要的影响，这允许评估载流子的极化率。得到了一个非常低的自旋极化率，只有0.26，这可以解释由自旋极化电流引起的DW运动的低效率。这种低速率的可能原因进行了分析，如在Ta层的自旋弛豫。
2019-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Spin-resolved off-specular neutron scattering from magnetic domain walls using the polarized $^3He$ gas spin filter
我们报告使用极化$^3$ He气体过滤器和中子共振增强技术的测量自旋极化的扩散中子散射由于铁磁畴。在Ti/Cu/ $Al_2O_3$中子共振器模板上生长了CoO/Co交换偏置双层膜。系统在施加的$H_a=2000$ Oe磁场中冷却，通过反铁磁体的Néel温度冷却至10 K，其中施加的磁场被扫描以测量磁滞回线。在矫顽场$H_{c2}=+ 230$ Oe处的第二次磁化反转之后，系统应该接近原始磁位形。为了证明这不是我们的交换偏置双层的情况下，我们已经测量了四个离镜面映射I++，I+-，I-+，I--在$H_a \approx + 370$ Oe，其中Co磁自旋大多是反向的。它们在全反射区域表现出惊人的行为：当非自旋翻转散射不表现出漫反射时，自旋翻转散射在满足共振条件的入射角处表现出强的漫散射。此外，反射率的自旋翻转非镜面部分是不对称的。I-+强度发生在比镜面反射的中子更高的出射角处，并且I+强度被转移到更低的角度。它们的强度是明显不同的，有一个分裂的共振位置为向上和向下的中子自旋（$α_{n} ^{+} \ne α_{n} ^{-}$）。另外，观察到来自磁畴的杂散场对共振分裂的强烈影响。
2002-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic induction and domain walls in magnetic thin films at remanence
极化中子反射法可以很好地分析薄膜中的磁畴壁。非镜面自旋翻转散射图中定义明确的条纹可以用垂直Néel壁处的中子折射来解释。条纹的位置仅取决于磁畴内的磁感应强度，而非镜面磁散射的强度取决于磁畴壁处的自旋翻转概率和磁畴的平均尺寸。这种效应是根本不同的，必须清楚地区别于源自磁畴的尺寸分布的漫散射。使用分析能力高达96%、中子透射率约为35%的$^3$ He气体自旋过滤器进行了极化中子反射率实验。此外，利用中子共振和中子驻波技术增强了离镜磁散射。
2005-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Nonuniform switching ferromagnetic layers by spin polarized current
研究了由两个铁磁层和中间的隔离层组成的磁性结的自旋极化电流引起的磁反转。最初，自由层通过外部磁场反平行于被钉扎层被磁化。在电流作用下，自由层中出现非平衡自旋极化。注入的自旋和晶格之间的相互作用导致在足够高的电流密度下反平行取向的不稳定性，并将自由层切换到具有平行于钉扎层中的磁化的状态。如果自由层厚度和外部磁场强度足够大，则非均匀切换是有利的，使得仅注入器附近的自由层的一部分切换。这种切换伴随着切换和非切换区域之间的畴壁的外观。磁畴壁可以围绕平衡位置以取决于外部磁场的某个固有频率振荡。
2003-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Folding Catastrophes due to Viscosity in Multiferroic Domains: Implications for Room-Temperature Multiferroic Switching
不寻常的领域与弯曲的墙壁和失败，以满足朗道-Lifshitz-Kittel法律被建模为折叠的灾难（鞍结分叉）。这种对粘性介质中弹道运动的描述是基于Dawber等人的早期工作，应用物理信函82，436（2003）。这表明，铁电薄膜可以表现出褶皱或涡旋图案，但不能两者兼而有之。
2015-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoresistance through spin polarized p-states
我们提出了一个理论研究的弹道磁电阻在镍接触使用第一性原理，原子电子结构计算。特别是，我们调查的接触区域中的缺陷的作用，以解释最近观察到的壮观的磁阻比。我们的研究结果预测，可能存在的自旋极化的氧在接触区，可以解释电导变化的一个数量级。电子输运基本上是通过自旋极化的氧p态发生的，并且这种机制给出了比单独假设干净的原子尖锐畴壁所获得的高得多的磁阻。
2003-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Bidirectional spin-wave-driven domain wall motion in antiferromagnetically coupled ferrimagnets
我们从理论和数值上研究了圆极化自旋波诱导的亚铁磁畴壁动力学。我们发现畴壁运动的方向既取决于自旋波的圆极化，也取决于亚铁磁体净自旋密度的符号。在角动量补偿点以下，左（右）圆极化自旋波将畴壁推向（远离）自旋波源。另一方面，在角动量补偿点以上，畴壁运动的方向相反。这种双向运动起源于自旋波引起的磁振子扭矩的符号取决于圆极化和畴壁对磁振子扭矩的后续响应由净自旋密度决定的事实。我们的发现提供了一种利用自旋波作为双向畴壁运动的通用驱动力的方法。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced spin transfer torque effect for transverse domain walls in cylindrical nanowires
最近的研究预测了圆柱形纳米线中横向畴壁的非凡特性：零脱钉电流，不存在Walker击穿，以及作为畴壁振荡器的应用。为了可靠地控制畴壁运动，了解它们如何与能垒相互作用是很重要的。本文研究了铁磁圆柱形纳米线中横畴壁穿过势垒的运动和脱钉。我们使用磁场和自旋极化电流来驱动沿着导线的畴壁。使用磁场，我们发现，所需的最小和最大的领域，推动畴壁通过障碍相差30%。相反，使用自旋极化电流，我们发现的最小值的脱钉电流密度和最大值之间的一个因素130的变化。我们研究了脱钉电流密度作为势垒高度的函数，使用数值和分析方法。我们发现，对于势垒为40kBT的畴壁，约5 μ A的脱钉电流密度就足以使畴壁脱钉。我们揭示和解释的机制，导致这些异常低的脱钉电流。这种新的脱钉机制的一个要求是畴壁能够绕其自身的轴旋转。通过正确的势垒设计，自旋扭矩传递项正好作用于微磁系统中的阻尼，因此低电流密度足以快速积累足够的能量。这些关键的见解可能是至关重要的，在进一步发展新的存储器技术，如赛道存储器，可以通过低电流密度控制。
2011-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Manipulation and Characterization of the Valley Polarized Topological Kink States in Graphene Based Interferometers
谷极化拓扑扭结态广泛存在于六角晶格系统的畴壁中，在实验中得到了确认，但只给出了非常有限的物理性质。利用由石墨烯畴壁构成的Aharanov-Bohm干涉仪，通过调节磁场或费米能级，研究了纯谷电流在大范围内的周期性调制.对于单层石墨烯器件，存在一个拓扑扭结态，透射系数的振荡具有单周期性。从透射数据中可以提取出$π$ Berry相位和扭结态的线性色散关系。对于双层石墨烯器件，存在两个具有两个振荡周期的拓扑扭结态。我们的建议提供了一个实验上可行的路线来操纵和表征经典波和电子石墨烯型晶体系统中的谷极化拓扑扭结态。
2018-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast vortex wall motion in wide Permalloy strips from double switching of the vortex core
我们研究了在外加磁场和自旋极化电流驱动下坡莫合金宽条中的涡旋畴壁动力学。正如最近报道的[V. Estévez和L. Laurson，Phys. Rev. B，93，064403（2016）]，对于足够宽的条带和阈值场以上，涡核的周期性动力学定位在条带边缘之一附近，并且通常对于窄条带观察到的速度下降被高速平台所取代。在这里，我们通过微磁模拟更详细地分析了这种行为。我们发现，高速高原起源于磁涡核的重复双重切换，其基础是在条带边缘附近的周期性涡核动力学，即，“吸引-排斥”效应。我们还讨论了相应的动力学驱动的自旋极化电流，以及包括淬火随机结构无序的系统的影响。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling Chiral Domain Walls in Antiferromagnets Using Spin-Wave Helicity
在反铁磁体中，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用提升了左旋和右旋圆极化自旋波的简并性。这种相对论耦合增加了自旋波诱导的畴壁运动的效率，并导致更高的漂移速度。我们发现，在双轴反铁磁体，自旋波螺旋控制的方向和大小的手征畴壁的磁振力。相比之下，在单轴反铁磁体中，磁振子力是推进力，其强度取决于螺旋度。
2018-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metastable domain wall dynamics in magnetic nanowires
我们研究了小直径圆柱形纳米线中畴壁对的亚稳态的形成和控制，其中横壁是低能态。我们表明，这些对在一定条件下形成束缚态，寿命长达200ns，并通过自旋极化电流的影响而稳定。它们的稳定性进行了分析与模型的基础上的静磁相互作用和三维微磁模拟。束缚态的出现可能会阻碍设备的运行。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality-induced zigzag domain wall in in-plane magnetized ultrathin films
用自旋极化低能电子显微术研究了面内磁化Fe/Ni/W（110）薄膜的畴结构。作为膜厚度的函数，观察到一种新的畴壁形状的转变，从一个类似的图案直的畴壁，这是由畴壁类型从面外手性壁到面内Néel壁的转变触发。提出了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用对畴壁能的贡献来解释畴壁形状的转变，并得到了蒙特卡罗模拟的支持.
2021-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain-wall motion twisted by nanoscale probe-induced spin transfer
对于新一代自旋电子器件和磁电子器件，非常需要一种使用电激励来确定性地控制磁序参量的方法。通过连续注入自旋极化电流到磁性纳米结构中来控制磁畴壁的运动，这方面的研究已经取得了很大的进展。然而，107~108 A/cm 2的高阈值电流密度阻碍了这些纳米结构与低能耗技术的集成。此外，在人工制造的纳米结构中，在纳米尺度上精确确定畴壁的位置似乎是困难的。在这里，我们报告了一种方法来操纵一个单一的磁畴壁垂直各向异性的锰氧化物/电介质/金属电容器使用探针诱导的自旋位移。在0.1 V的超低电压下，纳米级磁化针尖向电容器中注入自旋时，强关联的锰氧化物薄膜中发生自旋角动量转移矩，针尖/锰氧化物界面处的阈值自旋极化电流密度约为104 A/cm 2.在电容器中的探针电压控制的畴壁运动演示了一个关键的框架的基本理解的低能耗的纳米磁体系统的操作。
2014-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Actuation of Magnetic Domain-Wall Motion
本文从理论上研究了一维磁线中横向弹性波引起的磁畴壁的运动，该磁线既考虑了转动对称性又考虑了平移对称性。通过调用相关的总角动量和线动量的守恒，我们能够推导出扭矩和力的畴壁所施加的波。然后，我们将展示如何铁磁和反铁磁畴壁可以分别由圆极化波和线极化波驱动。我们设想，弹性波可以提供有效的手段来驱动绝缘体中的磁孤子的动力学。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
