Observation of a Berry phase anti-damping spin-orbit torque
最近观察到的铁磁体/正常导体界面的电流诱导磁化翻转对未来的磁存储技术有重要影响。在一种解释中，开关起源于载流子与自旋相关的散射引起的相对论反阻尼自旋轨道力矩（SOT）的结构与破缺的空间反演对称性。另一种解释结合了相对论自旋霍尔效应（SHE），使正常导体的自旋电流注入器，与非相对论自旋转移力矩（STT）的铁磁体。值得注意的是，在这些实验中的SHE起源于一个干净的晶体的能带结构中的Berry相位效应和抗阻尼STT也是基于从载流子到磁化的自旋的无序无关的转移。在这里，我们报告的观察到一个反阻尼SOT源于一个类似的贝里相位效应的SHE。因此，单独的SOT可以基于散射无关原理来诱导磁化动力学。铁磁半导体（Ga，Mn）As在晶体中具有破缺的空间反转对称性。这允许我们考虑裸铁磁元件，其通过设计消除了对自旋扭矩的任何SHE相关贡献。我们提供了一个直观的图片的Berry相起源的反阻尼SOT和微观建模的测量数据。
2013-06-08 cond-mat.mes-hall
Scaling of the Rashba spin-orbit torque in magnetic domain walls
通过求解巡游电子的泡利-薛定谔方程，研究了磁畴壁中的自旋轨道矩。所考虑的Rashba相互作用来自铁磁体和重金属之间的界面处的反转对称性的破坏。在平衡状态下，Rashba自旋-轨道相互作用产生一个与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用相对应的力矩。当有电流流过时，短畴壁中的巡游电子所经受的自旋轨道力矩具有类场和类阻尼分量。然而，当畴壁宽度增加时，与非绝热自旋转移力矩对应的类阻尼分量在畴壁中心迅速减小。与非绝热自旋转移矩相反，在远离畴壁中心处，即使在绝热极限下，类阻尼自旋轨道矩也不会趋近于零。由于Rashba自旋轨道相互作用和畴壁内磁化强度的空间变化引起的上自旋和下自旋波函数的散射，产生了有限的类阻尼自旋轨道矩.
2019-07-21 cond-mat.mes-hall
Scattering-induced and highly tunable by gate damping-like spin-orbit torque in graphene doubly proximitized by two-dimensional magnet Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ and WS$_2$
夹在铁磁体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$和过渡金属二硫属化物WS $_2$的半导体单层之间的石墨烯获得valley-Zeeman和Rashba类型的自旋轨道（SO）和交换耦合。使用第一性原理结合量子输运计算，我们预测，这种双重接近的石墨烯范德瓦尔斯异质结构将表现出SO扭矩驱动的非极化电荷电流。该系统缺乏自旋霍尔电流，puperimentally被认为是必要的有效的阻尼（DL）SO扭矩，在磁化切换中起着关键作用，演示了如何DL扭矩分量可以产生单独的斜散射自旋无关的势垒或杂质在纯二维电子输运由于存在的接近SO耦合和其自旋织构倾斜面外。这导致出现在所有空间方向的电流驱动的非平衡自旋密度，其交叉产品与邻近磁化产生DL SO扭矩，不像弹道制度，没有散射体中，只有类场（FL）SO扭矩出现。与与三维SO耦合材料接触的常规金属铁磁体上的SO扭矩相比，FL和DL扭矩的比率可以经由组合的顶栅和背栅被调谐超过一个数量级。
2020-09-12 cond-mat.mes-hall
Temporal and spatial attenuation of inertial spin waves driven by spin-transfer torques
该研究聚焦自旋转移矩驱动的惯性自旋波衰减特性，发现磁惯性会改变阻尼因子、衰减长度对电流和自旋波频率的依赖，为探测惯性弛豫时间提供新方法。
2024-09-16 cond-mat.mes-hall
Magnified Damping under Rashba Spin Orbit Coupling
自旋轨道耦合自旋力矩由类场[REF：S.G. Tan等人，arXiv：0705.3502，（2007）.]和类阻尼项[REF：H. Kurebayashi等人，Nature Nanotechnology 9，211（2014）.]已经被广泛研究用于磁存储器。在这篇文章中，我们的重点不是产生上述自旋力矩的自旋轨道效应，而是它放大了所有类场自旋力矩的阻尼常数。由于一阶进动导致二阶阻尼，因此Rashba常数自然被增选，产生放大的类场阻尼效应。Landau-Liftshitz-Gilbert方程分别用于局部磁化和巡回自旋，允许磁化的进展自洽地锁定到自旋。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall
Semi-realistic tight-binding model for spin-orbit torques
在双中心紧束缚近似下，我们用Slater-Koster参数化方法计算了过渡金属异质结中的自旋-轨道矩。在该方法中，自旋-轨道耦合的Russel-Saunders方案内，这使我们能够处理界面和体自旋-轨道输运在平等的基础上。的两个组成部分的自旋-轨道扭矩，耗散（阻尼类）和反应（类场），计算内久保线性响应理论。通过系统地研究它们的厚度和角度依赖性，我们能够准确地表征这些组件超越传统的“逆自旋电流”和“自旋霍尔”效应。而传统的类场扭矩是纯粹的界面，我们毫不含糊地表明，传统的阻尼扭矩具有界面和批量的贡献。此外，类场和类阻尼扭矩显示显著不同的厚度行为的大量的角度依赖性。虽然类场转矩的平面贡献随着金属厚度的增加而平滑地减小，但类阻尼转矩的平面贡献随着金属厚度的增加而急剧增加。最后，我们研究了铁磁体在自旋轨道耦合关闭时的自转矩。我们的研究结果表明，自旋积累，建立在铁磁体内部可以大到足以诱导磁激发。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall
Comparison of spin-orbit torques and spin pumping across NiFe/Pt and NiFe/Cu/Pt interfaces
实验研究了NiFe/Pt双层膜中直接界面和间断界面的自旋-轨道矩和自旋抽运。同时测量的阻尼类和类场转矩与自旋转矩铁磁共振调谐的直流偏置电流，而自旋泵电测量通过逆自旋霍尔效应使用微波腔。在界面处插入原子级薄的Cu粉化层减少了阻尼类扭矩、类场扭矩和自旋泵送，其减少因子几乎相同，为~1.4。这一发现证实了所观察到的自旋-轨道力矩主要来自自旋霍尔效应产生的自旋电流的扩散输运。我们还发现，在NiFe/Pt界面的自旋电流散射有助于额外的增强磁化阻尼，这是不同的自旋泵。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque based damping control of parametrically excited spin waves in a magnetic insulator
磁绝缘体钇铁石榴石（YIG）中参数激发的自旋波的阻尼由通过相邻正常金属膜的直流电流控制。实验是在横向尺寸为4x 2 mm^2的宏观尺寸的YIG（100 nm）/Pt（10 nm）双层上进行的。通过布里渊光散射（BLS）光谱测量的参数不稳定性的阈值确定的自旋波弛豫频率。由于自旋霍尔效应（SHE），将直流电流施加到Pt膜导致形成垂直于膜平面的自旋极化电子电流。该自旋电流在YIG膜中施加自旋转移力矩（STT），并且因此改变自旋波阻尼。取决于所施加的直流电流相对于磁化方向的极性，阻尼可以增加或减少。其变化的幅度与所施加的电流成比例。当施加的直流电流密度为5*10^10 A/m^2时，弛豫频率的变化为+/-7.5%。
2015-08-30 cond-mat.mes-hall
Topological damping Rashba spin orbit torque in ballistic magnetic domain walls
由铁磁体/重金属界面反转对称性破缺得到的Rashba自旋轨道矩在自旋电子器件中具有潜在的应用价值。在传统的描述中的旋进和阻尼分量的Rashba自旋轨道转矩的磁化纹理，分解系数被假定为是独立的拓扑结构的基础结构。与这一常识相反，对于薛定谔电子弹道式地穿过磁畴壁，我们发现阻尼分量的分解系数由畴壁的拓扑结构决定。所得到的阻尼Rashba自旋轨道扭矩受到底层磁畴壁的拓扑结构的保护，并且对于与理想磁畴壁轮廓的小偏差是鲁棒的。我们确定的拓扑阻尼Rashba自旋轨道力矩分量在磁畴壁将有助于理解实验电流驱动的畴壁运动的铁磁体/重金属系统与破缺反转对称性，并促进其利用创新的设备设计。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Topologically Driven Spin-Orbit Torque in Dirac Matter
本文研究磁性石墨烯器件中拓扑边缘态驱动的自旋轨道力矩，发现量子反常霍尔相中的类阻尼力矩平台及狄拉克点处的大类阻尼力矩，并可通过自旋-赝自旋纠缠调控。
2025-10-07 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic Damping/Anti-damping in a Periodic 2D Helical surface; A Non-Equilibrium Keldysh Green Function Approach
本文从理论上研究了具有铁磁交换耦合的二维螺旋表面态的两带模型的自旋轨道矩和Gilbert阻尼。我们将密度矩阵分解为费米海和费米面分量，得到了它们对电子输运和自旋轨道矩的贡献。此外，我们得到了由于三维拓扑绝缘体（TI）的表面状态的吉尔伯特阻尼的表达式，并预测其依赖于磁化旋进轴的方向。
2016-08-13 cond-mat.mes-hall
Field- and damping-like spin-transfer torque in magnetic multilayers
利用自旋扩散模型研究了磁性多层膜结构中的自旋转移矩。在所考虑的系统，由两个磁性层由一个导电层分开，扭矩是由一个平行的平面电流。我们计算了不同材料参数和几何形状的类场和类阻尼扭矩的强度。我们的研究表明，类场力矩在很大程度上取决于在钉扎层和自由层中巡游电子与磁化强度的交换耦合强度。低耦合导致非常高的类场转矩，而高耦合导致低的甚至负的类场转矩。不同的扭矩项对系统参数的依赖性被认为是非常重要的应用，如STT MRAM和自旋扭矩振荡器的发展。
2016-12-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Temporal evolution of auto-oscillations in a YIG/Pt microdisc driven by pulsed spin Hall effect-induced spin-transfer torque
利用时间分辨布里渊光散射（BLS）技术，对钇铁石榴石（YIG）/铂（Pt）微盘中自旋霍尔效应-自旋转移矩（SHE-STT）驱动的自激振荡的时间演化进行了实验研究。它表明，自振荡的频率是不同的，在中心和边缘的研究光盘，这是有关的同时STT激发的子弹和非本地化的自旋波模式。此外，发现磁化旋进强度在20 ns或更长的时间尺度上饱和，这取决于电流密度。出于这个原因，我们的研究结果表明，电流和脉冲持续时间之间的适当比例是至关重要的未来STT为基础的设备。
2016-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Critical current destabilizing perpendicular magnetization by the spin Hall effect
研究了通过自旋霍尔效应使垂直铁磁体磁化不稳定所需的临界电流。自旋霍尔效应产生的自旋电流所产生的类阻尼力矩和类场力矩都包含在Landau-Lifshitz-Gilbert方程中，对系统进行建模。在没有类场转矩的情况下，临界电流与阻尼常数无关，并且比磁隧道结中的共线磁系统的常规自旋转矩开关大得多。考虑类场转矩后，我们发现临界电流与阻尼常数成比例关系为$α^{0}$（即，阻尼无关）、$α$和$α^{1/2}$，这取决于类场转矩的符号和诸如外场的其它参数。数值和分析结果表明，当类场力矩具有适当的符号时，即当与类场力矩相关的有效场指向与入射电子自旋方向相反的方向时，临界电流可以显著减小.这些结果提供了一种使用自旋霍尔效应来减少切换磁化所需的电流的途径。
2015-08-01 cond-mat.mes-hall
Thickness and temperature dependence of the magnetodynamic damping of pulsed laser deposited $\text{La}_{0.7}\text{Sr}_{0.3}\text{MnO}_3$ on (111)-oriented SrTi$\text{O}_3$
研究了用脉冲激光沉积法在（111）取向SrTi $\text{O}_3$（STO）衬底上生长的10、15和30 nm厚的$\text{La}_{0.7}\text{Sr}_{0.3}\text{MnO}_3$（LSMO）薄膜的磁动力学性质。在100- 300 K温度范围内进行了铁磁共振（FMR）实验，提取了磁动力学阻尼参数$α$作为薄膜厚度和温度的函数。我们发现，阻尼是最低的中间膜厚度为15 nm的$α\approx 2 \cdot 10^{-3}$，其中$α$是相对恒定的温度的函数远低于各自的膜的居里温度。
2016-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torques and Anisotropic Magnetization Damping in Skyrmion Crystals
手征磁体中磁化梯度的长度尺度由相对论性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用决定。因此，即使是传统的自旋转移扭矩控制的相对论自旋轨道耦合在这些系统中，和额外的相对论修正电流引起的扭矩和磁化阻尼成为重要的电流驱动的磁化动力学的完整理解。本文从理论上研究了立方手征磁体中反应性和耗散性的均匀自旋轨道矩以及各向异性阻尼对电流驱动Skyrmion动力学的影响。我们的研究结果表明，自旋轨道力矩起着显着的作用，电流诱导的skyrmion速度。耗散的自旋轨道力矩在skyrmions上产生相对论性的马格努斯力，而反应性的自旋轨道力矩产生对沿电流方向的漂移速度和与马格努斯力相关的横向速度的校正。自旋-轨道力矩对速度的修正与skyrmion尺寸成线性关系，与自旋-轨道耦合成反比。因此，反应性自旋轨道力矩修正可以是与非相对论贡献相同的数量级。更重要的是，耗散自旋轨道扭矩可以是主导力，导致偏转运动的skyrmions，如果扭矩表现出线性或二次关系的自旋轨道耦合。此外，我们证明了skyrmion速度是由各向异性磁化阻尼参数所决定的skyrmion的大小。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of out-of-plane anti-damping spin torque with a canted ferromagnetic spin source
本研究通过铁磁SrRuO3层的倾斜磁矩构型获得面外反阻尼自旋矩，验证了其可由磁矩取向调控且两种自旋流均有贡献，为高效垂直磁存储切换提供支持。
2025-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emerging Spin-Orbit Torques in Low Dimensional Dirac Materials
本研究从理论上揭示了破缺反演对称性的二维狄拉克材料中涌现的新型自旋轨道矩，发现本征类阻尼矩可与类场矩同时增强，还存在自旋-赝自旋耦合产生的特有矩，且其抗无序性强，可提升邻近磁体的磁开关性能。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall
Time-Resolved Spin Torque Switching and Enhanced Damping in Py/Cu/Py Spin-Valve Nanopillars
我们报告了在温度T = 4.2 K到160 K的Py/Cu/Py椭圆纳米柱中电流诱导的自由磁性层反转的时间分辨测量。比较数据的Landau-Lifshitz-Gilbert宏观自旋模拟的自由层开关产生的自旋力矩和吉尔伯特阻尼参数的数值作为T的函数。阻尼是强烈的T依赖性，我们归因于反铁磁钉扎行为的薄坡莫合金氧化物层周围的自由层的周长。这种外来的反铁磁钉扎层可以对自旋扭矩现象产生重大影响。
2005-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Torque Ferromagnetic Resonance Measurements of Damping in Nanomagnets
利用微波频率自旋转移矩驱动的铁磁共振，在室温下测量了薄膜CoFeB和坡莫合金（Py）纳米磁体的磁阻尼参数α。我们得到的$α_{CoFeB} = 0.014 \pm 0.003$和$α_{Py}=0.010 \pm 0.002$，扩展薄膜的测量值相当，但显着小于以前确定的有效阻尼类似的纳米磁体适合大角度磁激发和磁反转的时域研究。大振幅纳米磁体动力学的较大阻尼归因于非均匀磁模式的非线性激励。
2007-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-damping transmission of spin waves through YIG/Pt-based layered structures for spin-orbit-torque applications
针对YIG-Pt双层中Pt层涡流导致自旋波衰减的问题，提出Pt层面向微带线接地平面的新激发几何结构，有效抑制涡流并大幅提升Damon-Eshbach表面自旋波传输，同时实验表明外部直流电流对自旋波振幅无可见影响。
2016-03-30 cond-mat.mes-hall
Quantifying Spin-Orbit Torques in Antiferromagnet/Heavy Metal Heterostructures
自旋电流对绝缘反铁磁体（AFM）磁序的影响是一个重要的研究课题，它可以带来新的应用。为了实现这一目标，表征与AFM/重金属（HM）界面相关的自旋轨道力矩（SOT）是很重要的。在这里，我们报告的谐波霍尔电压在一个占主导地位的易平面原子力显微镜，外延c轴取向的$α$ -Fe $_2$ O $_3$薄膜，与Pt的界面的完整的角度依赖性。通过对谐波霍尔信号和$α$ $_2$ O $_3$的磁参数进行建模，我们确定了类场和类阻尼SOT的幅度。平面外的字段扫描被证明是必不可少的，以确定阻尼的扭矩分量。与铁磁/重金属异质结构相比，我们的研究结果表明，类场转矩显着大于阻尼类转矩，这与界面自旋混合电导的大虚分量的存在相关。我们的工作展示了一个直接的方式来表征AFM/HM异质结构中的SOT。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
First-principles calculations of spin-orbit torques in Mn$_2$Au/heavy-metal bilayers
利用非平衡格林函数方法计算了Mn $_2$ Au/重金属双层膜中的自旋轨道矩，其中重金属为W或Pt.在Mn $_2$ Au中，自旋-轨道耦合（SOC）产生了强的类场力矩和弱的类阻尼力矩，类场力矩在两个子晶格上平行，与电导率成线性比例，类阻尼力矩在两个子晶格上反平行.与W或Pt的接口产生平行的阻尼扭矩的相反的符号是类似的大小在铁磁双层和类似的不敏感的障碍。类阻尼力矩效率强烈地依赖于界面的终止和Mn $_2$ Au中自旋-轨道耦合的存在，这表明类阻尼力矩不仅仅是由于HM层中的自旋-霍尔效应。界面也诱导反平行fieldlike和dampinglike扭矩，可以深入到Mn $_2$ Au。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of spin-orbit torque in a Co/Pt bilayer
采用第一性原理非平衡格林函数方法计算了无序Co/Pt双层膜中自旋-轨道矩的角度依赖性，并在Anderson无序上用一个明确的超原胞平均.除了通常的dampinglike和fieldlike条款，奇扭矩包含一个相当大的平面霍尔类条款$(\mathbf{m\cdot E})\mathbf{m}\times(\mathbf{z}\times\mathbf{m})$，其贡献的电流诱导阻尼是一致的实验观察。类阻尼力矩和类平面霍尔力矩对无序度的依赖性很弱，而类场力矩随无序度的增加而下降。对阻尼有贡献的力矩几乎完全是由于Pt原子上的自旋-轨道耦合，但类场力矩不需要它。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical and current-induced Dzyaloshinskii-Moriya interaction: Role for damping, gyromagnetism, and current-induced torques in noncollinear magnets
外加电流和磁化动力学都改变了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinskii-Moriya interaction），我们分别称之为电流诱导Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（CIDMI）和动态Dzyaloshinski-Moriya相互作用（Dzyaloshinski-Moriya interaction，简称Dzyaloshinski-Moriya interaction）。我们报告了一个CIDMI理论和DALK理论。CIDMI的逆包括通过随时间变化的磁化梯度$\partial^2 M(r,t)/\partial r\partial t$的电荷泵浦，而DIMMI的逆描述了由$\partial^2 M(r,t)/\partial r\partial t$产生的转矩。在非共线磁体中，CIDMI和DIMI取决于局部磁化方向。由此产生的空间梯度对应的扭矩，需要包括到吉尔伯特阻尼，回转磁，电流感应扭矩（CITS）的理论，以满足Onsager互易关系。CIDMI与磁化动力学引起的轨道磁性的改变有关，我们称之为动态轨道磁性（DOM），DOM的空间梯度有助于电荷泵。我们目前的应用程序，这种形式主义的CITS和转矩转矩相关的纹理Rashba铁磁体。
2020-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Theory of staggered damping-like spin-orbit torque on synthetic antiferromagnetic domain walls
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学材料科学研究所）；Center for Science and Innovation in Spintronics, Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心）；International Center for Synchrotron Radiation Innovation Smart, Tohoku University（东北大学同步辐射创新智能国际中心）
该研究提出合成反铁磁体中交错阻尼类自旋轨道矩的理论，推导出畴壁速度的闭合形式，并预测符号反转与标度律，为实验提供直接目标。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Unconventional spin-orbit torque in transition metal dichalcogenide/ferromagnet bilayers from first-principles calculations
基于最近在\ch{WTe2} /坡莫合金双层膜系统中观察到的非常规类面外阻尼力矩，我们采用第一性原理和线性响应理论计算了二维过渡金属二硫属化物（TMD）-铁磁体异质结构中产生的自旋轨道力矩.我们的\ch{WTe2} /Co和\ch{MoTe2} /Co异质结中的自旋轨道转矩的数值计算显示了传统的和新颖的阻尼类torkances（转矩每电场）具有可比的幅度，周围$100~\hbar/2e~(\rm Ω\cdot cm)^{-1}$，电场施加垂直于TMD层的镜面。为了进一步了解阻尼扭矩的来源，我们计算了TMD和Co层之间的自旋电流通量，并发现两个量之间的良好协议。这表明，传统的阻尼类自旋-轨道扭矩的图片，其中扭矩的结果从自旋霍尔效应加上自旋转移扭矩，主要适用于TMD/Co双层系统。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Calculation of Spin Torques in Textured Antiferromagnets
对金属反铁磁体中的自旋转移矩和阻尼矩进行了微观计算。研究发现，由于AF输运特性，STT的符号与铁磁体中的符号相反，并且在AF间隙边缘附近，电流-STT转换因子增强。Néel矢量的耗散力矩参数$β_n$和阻尼参数$α_n$由电子的自旋弛豫引起。使用集体坐标证明了AF畴壁运动的物理后果，并指出了与铁磁情况的一些相似之处，如固有钉扎和$α_n = β_n$的特性。本文讨论了近角动量补偿温度的亚铁磁GdFeCo实验。
2021-03-13 cond-mat.mes-hall
Spintronics meets nonadiabatic molecular dynamics: Geometric spin torque and damping on noncollinear classical magnetism due to electronic open quantum system
我们分析了一个量子-经典混合系统的稳定进动缓慢的经典局域磁矩，形成一个头对头畴壁，嵌入到一个开放量子系统的快速非平衡电子。电子驻留在连接到宏观储存器的金属线内。该模型抓住了自旋电子学中动力学非共线、非共面磁织构的本质，同时使获得电子系统精确的含时非平衡密度矩阵成为可能，并将其分解为四个分量。费米面贡献产生耗散（或自旋电子学术语中的阻尼）自旋力矩的时刻，和两个费米海的贡献之一产生的几何力矩占主导地位的绝热制度。当耦合到水库减少，几何扭矩是唯一的非零贡献。在局域情况下，它既有非耗散（或自旋电子学术语中的类场）分量，又有类阻尼分量，但后者之和为零，它们在非绝热分子动力学中充当几何磁力和电子摩擦的对应物。这种与电流无关的几何力矩在广泛使用的基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的磁化动力学的微磁学或原子自旋动力学模型中是不存在的，其中先前对费米表面型力矩的分析严重低估了其大小。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influences of interfacial oxidization on surface magnetic energy, magnetic damping and spin-orbit-torques in Pt / ferromagnet / capping structures
研究了帽层（CAP）对重金属（Pt）/铁磁体（Co或Py）/ CAP（MgO/Ta，HfOx或TaN）界面磁各向异性能量密度（KS）、磁阻尼（α）和自旋轨道矩（SOTs）的影响.在室温下，CAP材料影响K_S的有效大小，这与界面磁性氧化物的形成有关。Co的动力学耗散参数受CAP（特别是MgO）的影响很大，而Py的动力学耗散参数则不受影响。这可能是由于额外的磁阻尼通过自旋泵浦过程中的Co/CoO界面和非相干磁振子产生（自旋波动）的界面CoO。它还观察到，抗阻尼和类场SOT的效率略有不同，在我们研究的厚度范围内的CAP。我们的研究结果揭示了界面氧化物的垂直磁各向异性，磁阻尼，和SOTs的关键作用。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferrimagnet GdFeCo characterization for spin-orbitronics: large field-like and damping-like torques
自旋电子学在寻找新材料和降低信息技术能耗方面显示出可喜的成果。在这些材料中，亚铁磁体是特别感兴趣的，因为它们可以产生大的自旋电流，触发相邻层的磁化动力学，甚至它们自己的磁化。在这里，我们提出了一个研究的GdFeCo/Cu/NiFe三层的FeCo亚晶格磁化在室温下占主导地位的GdFeCo的自旋电流的产生。磁性能，如饱和磁化强度推导出从磁强计测量，而阻尼常数估计从自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）。我们表明，整体阻尼（DL）和类场（FL）的有效领域，以及相关的自旋霍尔角可以可靠地通过执行ST-FMR的依赖性，通过增加直流电流。自旋霍尔效应（SHE）和自旋反常霍尔效应（SAHE）对称性的自旋霍尔角之和为：$θ_{DL}^{SAHE} + θ_{DL}^{SHE}=-0.15 \pm 0.05$和$θ_{FL}^{SAHE} + θ_{FL}^{SHE}=0.026 \pm 0.005$。从ST-FMR信号的对称性，我们发现$θ_{DL}^{SHE}$是正的，并且由负的$θ_{DL}^{SAHE}$支配。本研究为在高效亚铁磁系统中调节自旋转换的不同对称性铺平了道路。
2022-04-20 cond-mat.mes-hall
Quantification of the spin-Hall anti-damping torque with a resonance spectrometer
我们提出了一种简单的技术，使用基于腔的共振光谱仪量化的反阻尼扭矩由于自旋霍尔效应。在亚毫米宽的双层条带中，观察到铁磁共振的修改作为小直流电流的函数，由软磁FeGaB和强自旋霍尔金属Ta组成。从检测到的电流引起的线宽的变化，我们得到一个有效的自旋霍尔角为0.08-0.09独立的磁性层厚度。我们的研究结果表明，一个灵敏的共振光谱仪可以是一个通用的工具，调查自旋霍尔效应在各种材料系统，即使是那些几乎没有低电导率和磁阻。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of interfacial intermixing on spin-orbit torque in Co/Pt bilayers
采用第一性原理非平衡格林函数方法和超原胞无序平均法，研究了Co $\mid$ Pt双层膜中界面混合对自旋轨道矩的影响.通过在Co和Pt之间插入一个或多个无序CoPt合金单层来模拟混合。阻尼扭矩是适度增强的界面混合，而fieldlike扭矩，这是小的突变接口，强烈增强，变得可比的dampinglike扭矩。类场转矩的增强归因于Co与混合区之间的界面。平面霍尔扭矩随着混合而增加，但保持相对较小。对于具有（111）和（001）取向界面的双层，扭矩的行为是相似的。类场扭矩对混合的强烈依赖性可以提供一种通过界面工程来调整类场扭矩与类阻尼扭矩之比的方法。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear analysis of magnetization dynamics excited by spin Hall effect
在对Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程进行非线性分析的基础上，研究了自旋霍尔效应在垂直铁磁体中激发自激振荡的可能性.在自振荡状态下，在恒定能量曲线上的进动期间由自旋力矩提供的能量应该等于由于阻尼引起的耗散。此外，在自振荡状态下平衡自旋力矩和阻尼力矩的电流应该大于使初始状态不稳定的临界电流。我们发现，在自旋霍尔系统中的第二个条件是不满足通过推导的解析解的自旋转移效应提供的能量和由于阻尼的非线性LLG方程的耗散。这表明，垂直铁磁体的自振荡不能单独由自旋霍尔力矩激发。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall
Large field-like torque in amorphous Ru2Sn3 originated from the intrinsic spin Hall effect
我们研究了磁控溅射Ru 2Sn 3（4和10 nm）/Co20 Fe 60 B20（5 nm）层状结构中随温度变化的电流驱动的自旋轨道力矩。利用二次谐波霍尔技术测量了非晶Ru_2Sn_3薄膜的类阻尼和类场自旋矩效率，对于4（10 nm）薄膜，分别为0.14 ± 0.008（0.07 ± 0.012）和-0.03 ± 0.006（-0.20 ± 0.009）。相对较厚的Ru 2Sn 3（10 nm）薄膜中的大类场转矩与传统的自旋霍尔材料相比是独特的，所述传统的自旋霍尔材料与具有面内磁各向异性的厚磁性层接合，所述厚磁性层通常具有主导的类阻尼转矩和可忽略的类场转矩。此外，在Ru 2Sn 3（10 nm）/CoFeB（5 nm）中观察到的室温类场扭矩效率比阻尼类扭矩（分别为-0.20 +-0.009和0.07 +-0.012）大三倍，并且在50 K时大三十倍（分别为-0.29 +-0.014和0.009 +-0.017）。类场力矩的温度依赖性主要来自内禀自旋霍尔效应，而类阻尼力矩主要来自外禀自旋霍尔效应、斜散射和侧跳.通过宏观自旋计算，我们发现在垂直铁磁层中引入类场力矩，其量级或大于类阻尼力矩，可以降低开关临界电流，减小磁化过程。
2021-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Anomalous spin-orbit torque switching due to field-like torque-assisted domain wall reflection
自旋轨道转矩（SOT）允许对磁状态进行电控制。垂直磁化的电流感应SOT切换具有特别的技术重要性。SOT由类阻尼转矩和类场转矩组成，因此有效的SOT开关需要了解这两个转矩分量的组合效应。以前的准静态测量报告了增加的开关概率与电流脉冲的宽度，如预测仅考虑阻尼转矩。在这里，我们报告了在较长的脉冲宽度的开关概率降低，基于时间分辨的测量。微磁学分析表明，这种异常的SOT开关的结果从畴壁反射样品边缘。畴壁反射被发现强烈依赖于类场转矩和它的相对符号的阻尼类转矩。我们的研究结果表明，在确定性的SOT开关的类场转矩的关键作用，并通知两个转矩分量的符号相关性的重要性，这可能揭示的SOT开关机制。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Damping Phenomena from Quantum to Classical Magnets:An ab-initio Study of Gilbert Damping in Pt/Co Bilayer
采用{ \it ab initio}方法，在Keldysh格林函数方法的框架下，对Pt/Co双层膜的进动阻尼进行了全量子力学描述.与以前经典Gilbert阻尼（$α_{GD}$）的计算不同，我们证明了由于总自旋$S$的有限大小，在量子情况下的$α_{GD}$在弹道机制中不会发散。在极限的$S\rightarrow\infty$，我们表明，形式主义恢复扭矩相关表达式$α_{GD}$，我们分解成自旋泵和自旋轨道扭矩相关的贡献。的形式主义是广义的考虑到一个自我一致确定的退相机制，保持守恒定律，并允许调查的影响，混乱。计算了$α_{GD}$对Pt厚度和无序强度的依赖关系，确定了Pt的自旋扩散长度和双层膜的自旋混合电导，并与实验进行了比较。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall
Order parameter dynamics in Mn$_3$Sn driven by DC and pulsed spin-orbit torques
本文通过数值模拟与解析建模研究了Mn$_3$Sn在直流和脉冲自旋轨道矩驱动下的有序参量动力学，揭示了直流电流激发的高频振荡及脉冲电流实现六态切换的机制，并分析了热效应影响。
2023-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-linear spin torque, pumping and cooling in superconductor/ferromagnet systems
我们研究了动态磁化的金属纳米磁体与含有稳定自旋分裂场的超导体耦合的异质结构中磁化动力学和电子自由度之间的耦合效应。我们预测这个系统如何表现出非线性的自旋扭矩，它可以被驱动，无论是在界面上的温度差或电压。我们推广这一概念的任意磁化进动推导Keldysh行动的接口，描述耦合的电荷，热量和自旋运输中存在的旋进磁化。我们描述了超导性对旋进阻尼和反阻尼力矩的影响。我们还预测了完整的非线性特性的Onsager对应的扭矩，显示通过泵送的电荷和热流。对于后者，我们预测自旋泵冷却效应，磁化动力学可以冷却纳米磁体或超导体。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
Origin of Nonlinear Damping due to Mode Coupling in Auto-Oscillatory Modes Strongly Driven by Spin-Orbit Torque
我们调查的非线性阻尼的物理起源，由于模式之间的耦合驱动的自旋-轨道扭矩压缩Py/Pt异质结构的自振荡模式，通过检查依赖于温度和外加磁场方向的自振荡。我们观察到的过渡的非线性阻尼的自振荡模式提取的总振荡功率作为驱动电流的函数，这正好与发病的几种模式之间的功率重新分配和交叉从线宽变窄线宽加宽在所有个别模式。这表明激活的另一个弛豫过程中的非线性磁振子-磁振子散射的模式。我们还发现，非线性阻尼和阈值电流的模式相互作用阻尼制度在高驱动电流后过渡是温度无关的，这表明模式耦合主要是通过一个非热磁振子散射过程通过偶极或交换相互作用，而不是热激发磁振子介导的散射。这一发现提出了一个有前途的途径，以克服目前的限制，有效地控制两个高度非线性磁振荡器之间的相互作用，以防止模式串扰或模式间的能量转移，并加深了解复杂的非线性自旋动力学在多模自旋波系统。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of anti-damping spin-orbit torques generated by in-plane and out-of-plane spin polarizations in MnPd3
拓扑材料和重金属与铁磁层结合产生的高自旋轨道转矩（SOT）显示了下一代磁存储器和逻辑器件的前景。由自旋霍尔和Edelstein效应引起的沿y轴的面内自旋极化产生的SOT可以在没有外部磁场的情况下切换与自旋极化共线的磁化。然而，需要外部磁场来经由由y自旋极化产生的SOT沿x和z轴切换磁化。在这里，我们提出，可以绕过上述限制，在磁控溅射薄膜MnPd 3的非常规SOT。除了由于y自旋极化引起的传统的面内类反阻尼力矩外，在室温下分别观察到了源于z自旋和x自旋极化的面外类反阻尼力矩和面内类反阻尼力矩。在热氧化硅衬底上生长并在400 ℃退火的MnPd 3薄膜的y-自旋极化对应的自旋矩效率为0.34 - 0.44。值得注意的是，我们已经证明了完整的外部磁场自由切换的垂直Co层通过非常规的平面外的反阻尼类扭矩从z-自旋极化。基于密度泛函理论的计算，我们确定所观察到的x-和z-自旋极化与面内电荷电流是由于（114）取向的MnPd 3薄膜的低对称性。总之，本文报道的新材料为在超快磁存储器和逻辑器件中实现实用的自旋通道提供了一条途径。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertically Graded Fe-Ni Alloys with Low Damping and a Sizeable Spin-Orbit Torque
针对传统双层结构减小厚度导致阻尼增加的问题，研究提出通过Fe-Ni合金垂直成分梯度打破体反演对称性，在10 nm单层铁磁体中同时实现低阻尼和显著自旋轨道力矩，为节能自旋电子器件提供新方案。
2024-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Damping-like Spin-Torque Conductivity in a GeTe/Py van der Waals Heterostructure
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；University of Gothenburg（哥德堡大学）
GeTe/Py范德瓦尔斯异质结中实现了高导电性的自旋扭矩，通过协同作用的自旋霍尔效应、轨道霍尔效应和轨道拉比效应，展示了高效电控磁化的潜力。
2026-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inductive determination of the optimum tunnel barrier thickness in magnetic tunnelling junction stacks for spin torque memory applications
我们使用脉冲感应微波磁强计研究旋进磁化动力学的CoFeB/MgO/CoFeB为基础的磁性隧道结堆栈与不同的MgO势垒厚度的自由层。从进动频率的场依赖性，我们能够推导出单轴各向异性能量和自由层和钉扎层之间的交换耦合。此外，场的依赖性的有效阻尼参数的推导。在一定的阈值势垒厚度以下，我们观察到自由层和钉扎层的反平行取向的有效阻尼增加，这将抑制可逆的低电流密度自旋扭矩磁化反转。这种感应测量，结合基于晶片探针台的磁输运实验，允许快速确定用于无光刻工艺中的自旋扭矩存储器应用的最佳隧道势垒厚度范围。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall
Spin wave emission by spin-orbit torque antennas
我们研究了自旋轨道力矩天线在Ta/CoFeB波导中产生传播自旋波的问题，并将其与传统的电感天线进行了比较。自旋-轨道力矩是由穿过磁波导的横向微波电流产生的。当考虑电流扩散时，检测到的跨波导（Damon-Eshbach配置）的面内磁化的自旋波信号在传播时表现出预期的相位旋转和幅度衰减。高达约6 rad/ $μ$ m的波矢可以被自旋轨道扭矩天线激发，尽管电流扩散，大概是由于微波电流的不均匀性。生成的反阻尼自旋霍尔和奥斯特场的相对大小进行了计算内的分析模型，它被发现，它们几乎相等的自旋轨道扭矩天线所产生的总有效场的贡献。由于旋进的椭圆率以及反阻尼自旋霍尔场和奥斯特场的不同取向，扭矩仍然由奥斯特场主导。获得一个纯粹的自旋-轨道扭矩响应的前景进行了讨论，是能量效率和自旋-轨道扭矩天线的标度特性。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall
Large amplitude oscillation of magnetization in spin-torque oscillator stabilized by field-like torque
在考虑类场力矩的情况下，对具有垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层的自旋力矩振荡器的振荡频率进行了理论研究。结果表明，类场力矩在寻找自旋力矩提供的能量和阻尼耗散之间的平衡中起着重要作用，从而导致稳定的进动。通过基于Landau-Lifshitz-Gilbert方程的数值模拟，验证了理论的正确性.
2015-02-09 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque opposing the Oersted torque in ultrathin Co/Pt bilayers
采用电驱动铁磁共振技术研究了Co_2Co/Pt双层膜中的电流感生转矩。的角度依赖的共振，检测整流效应作为电压，进行了分析，以确定的对称性和相对大小的自旋轨道扭矩。观察到反阻尼（Slonczewski）和类场转矩。随着铁磁体厚度从3 nm减小到1 nm，类场转矩的符号反转。这一观察结果与超薄双层中Rashba自旋轨道力矩的出现是一致的。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall
Enhancing spin-orbit torque by strong interfacial scattering from ultra-thin insertion layers
增加类阻尼自旋轨道力矩（SOT）对于实现自旋电子学现象的新研究具有根本的重要性，并且对于推进低功率自旋力矩存储器、逻辑和振荡器器件也具有技术紧迫性。在这里，我们表明，通过插入超薄层内的自旋霍尔金属与固有或侧跳机制，可以显着提高自旋霍尔比增强界面散射。通过亚单层Hf的插入，类阻尼SOT被增强了2倍，正如平面磁化磁存储器件的谐波响应测量和电流感应开关所证明的那样，其临界开关电流为~73 uA（开关电流密度为3.6x10^6 A/cm^2）。这项工作证明了一个非常有效的策略，最大限度地提高低功率自旋扭矩器件的阻尼SOT。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Dynamics driven by Non-equilibrium Spin-Orbit Coupled Electron Gas
利用密度矩阵方法研究了电子气通过s-d交换相互作用耦合的磁化动力学。我们的理论表明，非平衡自旋积累诱导的自旋扭矩和电子浴导致阻尼的磁化。对于二维磁化薄膜与电子气的Rashba自旋-轨道耦合，自旋-轨道矩的结果与半经典理论一致。我们的理论预测的阻尼的磁化，这是缺席的半经典理论。由于电子浴的阻尼的幅度是可比的固有吉尔伯特阻尼，并可能是重要的描述系统的磁化动力学。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Gradient expansion formalism for generic spin torques
我们提出了一个新的量子力学形式主义计算自旋力矩的梯度展开的基础上，这自然涉及时空梯度的磁化和电磁场。我们在小振幅形式中没有任何假设，在SU（$2$）规范变换形式中也没有困难。作为一个代表，我们计算自旋重整化，吉尔伯特阻尼，自旋转移力矩，和$β$ -长期在一个三维铁磁金属的自洽玻恩近似内考虑到磁性杂质和磁性杂质。我们的结果作为第一原理形式主义的自旋力矩。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall
Another view on Gilbert damping in two-dimensional ferromagnets
对自旋-轨道驱动磁化动力学的技术影响的浓厚兴趣要求适当的理论描述，特别是在微观框架的背景下，要开发。事实上，磁化动力学到目前为止接近的朗道-Lifshitz-吉尔伯特方程的特点转矩磁化纯现象学的理由。特别地，自旋-轨道耦合不遵守自旋守恒，从而导致角动量转移到晶格和阻尼。这种机制是占吉尔伯特阻尼转矩，描述了弛豫的磁化平衡。在这项研究中，我们制定了一个微观Kubo-Stendereda公式的吉尔伯特阻尼张量的组件和应用阐述的形式主义的二维Rashba铁磁体在弱无序极限。我们表明，一个精确的解析表达式对应的吉尔伯特阻尼参数表现出线性依赖的散射率，并保持恒定值到室温时，没有振动的自由度存在于系统中。我们认为，本文中开发的方法可以安全地应用于非铁磁金属和铁磁金属制成的双层，例如，CoPt.
2018-11-21 cond-mat.mes-hall
Impact of the crystal orientation on spin-orbit torques in Fe/Pd bilayers
铁磁（FM）/非磁（NM）异质结构中的自旋轨道力矩提供了更节能的手段来实现自旋逻辑器件;然而，它们的强度由异质结构界面决定。本文研究了晶体取向对不同Fe/Pd双层体系自旋-轨道力矩效率的影响。自旋扭矩铁磁测量的证据表明，阻尼类扭矩效率是在外延比在多晶双层结构，而类场扭矩是可以忽略不计的所有双层结构。阻尼力矩的强度随双层外延质量的降低而降低。这一发现为磁异质结构中自旋轨道矩的增强提供了新的思路。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong damping-like spin-orbit torque and tunable Dzyaloshinskii-Moriya interaction generated by low-resistivity Pd$_{1-x}$Pt$_x$ alloys
尽管它们在提供用于在纳米级非常有效和快速地操纵磁化的路径方面具有很大的前景，但是由于每单位电流偏置的低阻尼类SOT效率和/或自旋霍尔材料的非常高的电阻率，自旋轨道转矩（SOT）操作目前是能量效率低的。在这里，我们报告了一种有利的自旋霍尔材料，Pd 1-xPtx，它结合了低电阻率与巨大的自旋霍尔效应证明通过使用三个独立的SOT铁磁探测器。最佳的Pd0.25Pt0.75合金具有大于0.47的巨大内部自旋霍尔比（对于所有三种铁磁体的阻尼类SOT效率为~ 0.26）和在4 nm厚度下~57.5 μΩ cm的低电阻率。此外，我们还发现了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，这是操纵手性自旋排列的关键因素（例如，磁Skyrmions和手性畴壁），与Ta/Fe_（0.6）Co_（0.2）B_（0.2）或W/Fe_（0.6）Co_（0.2）B_（0.2）界面相比，Pd_（1-x）Pt_x/Fe_（0.6）Co_（0.2）B_（0.2）界面处的Pt_（0.6）界面处的Pt_（0.2 Fe0.6Co0.2B0.2界面，并且可以通过经由重金属组合物控制界面自旋-轨道耦合来调节因子5。这项工作建立了一个非常有效的自旋电流发生器，结合了显着的高能量效率与一个非常强大的和可调的先进的手征自旋电子学和自旋力矩应用的驱动器。
2019-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gauge Field Formulation of Adiabatic Spin Torques
先前计算的自旋力矩的小振幅磁化动力学周围的均匀磁化状态[J。物理学会。{ \bf 75}（2006）113706]在这里扩展到有限振幅动力学的情况。这是通过引入传导电子的“绝热”自旋框架和相关的SU（2）规范场来实现的。特别是，吉尔伯特阻尼所示的自旋弛豫源项在这个新的框架中的时间变化，给出了一个新的物理图片的阻尼。本方法将允许自旋力矩的“第一原理”推导，而无需任何假设，例如自旋空间中的旋转对称性。
2007-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
