Spin Torques in Ferromagnetic/Normal Metal Structures
最近的自旋电流诱导磁化反转的理论制定的自旋混合电导$G^{mix}$。我们评估$G^{mix}$从第一性原理的磁性和非磁性材料之间的一些（无序）的接口。在多端器件中，隧道结或铁磁绝缘体的一侧的磁化方向可以理想地以可忽略的电荷电流耗散来切换。
2001-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of resistance feedback on spin torque-induced switching of nanomagnets
在大磁阻器件中，自旋力矩引起的电阻变化可以产生GHz的电流和电压振荡，这可以影响磁化反转。此外，大电阻器件中的电容分流可以进一步减小电流，从而不利地影响自旋扭矩切换。在这里，我们同时解决的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的自旋力矩和传输线电报员的方程研究的自旋阀和磁性隧道结的磁化反转的电阻反馈和电容的影响。虽然对于自旋阀，由于自旋力矩的饱和，平行（P）到反平行（AP）的切换受到电阻反馈的不利影响，但在低电阻磁性隧道结中，P-AP切换被增强。我们研究了电阻反馈对MTJ的开关时间的影响，并表明磁化开关只受pF范围内的电容分流的影响。
2009-05-15 cond-mat.mes-hall
Dependence of the Efficiency of Spin Hall Torque on the Transparency of Pt-Ferromagnetic Layer Interfaces
我们报告说，自旋电流传输跨铂铁磁体（FM）接口是强烈依赖于FM层的类型和厚度和后沉积处理协议。通过采用谐波电压测量和自旋扭矩铁磁共振测量，我们发现，在不同的界面条件下，Pt自旋霍尔效应施加阻尼类自旋扭矩FM的效率范围从< 0.05 to >0.10。我们还表明，温度依赖性的自旋扭矩效率的阻尼类扭矩和类场扭矩是依赖于Pt-FM接口的细节。在考虑界面自旋传输因子后，本研究中使用的Pt薄膜的“内部”自旋霍尔角估计为~ 0.20。这表明Pt-FM界面的精心设计可以提高Pt基自旋电子器件的自旋霍尔扭矩效率。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of spin-orbit torque on the ferromagnetic and exchange spin wave modes in ferrimagnetic CoGd alloy
利用微聚焦布里渊光散射技术研究了自旋-轨道矩对几乎角动量补偿的亚铁磁CoGd合金薄膜中热自旋波的影响。自旋-轨道力矩由在CoGd附近的Pt层中流动的电流产生。在我们的测量中，铁磁和交换模式都被检测到。铁磁模的强度和线宽由自旋轨道矩修正。相反，交换模的性质不受自旋轨道力矩的影响。我们还发现，这两种模式的频率和线宽显着修改焦耳加热，由于强烈的温度依赖性的CoGd的磁性在角动量补偿点附近。我们的研究结果提供了深入了解的机制，可以实现亚太赫兹磁性纳米振荡器的基础上亚铁磁材料，以及在反铁磁体的相关影响。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torque in a Single Ferromagnetic Layer with Large Spin-Orbit Coupling
重金属/铁磁体异质结构中的自旋-轨道力矩与破坏的空间反转对称性提供了一个有效的机制，操纵磁化使用的充电电流。在这里，我们报告的存在下，在一个单一的铁磁层在不对称的MgO/Fe0.8Mn0.2和对称的MgO/Fe0.8Mn0.2/MgO结构，这表明自己在一个有效的字段横向的充电电流的形式的自旋扭矩。电流到有效场的转换效率，其特征在于使用非线性磁阻和二阶平面霍尔效应方法，是在典型的重金属/铁磁体双层的效率相媲美。我们认为，扭矩是由自旋旋转在附近的表面通过杂质散射在存在一个强的自旋轨道耦合。来自顶面和底面的扭矩不是相互抵消，而是简单地相加，导致相当大的净扭矩，这在实验中很容易观察到。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigating spin and orbital effects via spin-torque ferromagnetic resonance
Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）；Universidade Federal de Viçosa（维索萨联邦大学）
本文利用自旋扭矩铁磁共振技术研究了多种双层系统中自旋和轨道扭矩现象，提取了各样品的阻尼型和场型扭矩成分及阻尼型扭矩效率，并验证了垂直方向的扭矩成分，支持了轨道霍尔效应相关的轨道扭矩存在。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin torque ferromagnetic resonance with magnetic field modulation
我们提出了一种利用磁场调制的宽带自旋矩铁磁共振（ST-FMR）技术来测量磁性纳米结构中的自旋波性质。这种技术提供了很大的改进，在传统的ST-FMR测量的灵敏度，和应用这种技术的纳米磁性隧道结（MTJ）揭示了一个丰富的频谱的自旋驻波本征模。ST-FMR测量与自旋波谱的微磁模拟的比较，使我们能够解释在纳米MTJ的低频磁激发的字符。
2013-10-30 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
Time-resolved detection of spin-transfer-driven ferromagnetic resonance and spin torque measurement in magnetic tunnel junctions
近几年来，一些实验技术被引入磁性隧道结（MTJ）中，试图测量自旋转移力矩。自旋力矩对偏置的依赖性对于理解磁性器件中的基本自旋物理和应用是重要的。然而，以前的技术只提供了间接的测量扭矩和他们的结果，迄今为止的偏置依赖性是定性和定量不一致的。在这里，我们表明，自旋扭矩的MTJ可以直接测量使用时域技术来检测响应于振荡自旋扭矩的共振磁进动。该技术是准确的高偏置制度相关的应用程序，因为它直接检测小角度线性响应的磁动力学所造成的自旋扭矩，它是相对免疫影响竞争技术的文物。在高偏压下，我们发现自旋力矩矢量显着不同于通常假设的简单的最低阶泰勒级数近似。
2010-10-08 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
Origin of Contact Resistance at Ferromagnetic Metal-Graphene Interfaces
边缘接触几何形状被认为在大多数非铁磁金属-石墨烯界面中产生超低接触电阻，这是由于它们的大的金属-石墨烯耦合强度。在这里，我们使用单层和少层石墨烯来检查边缘与表面接触的铁磁金属-石墨烯界面（即镍-和钴-石墨烯界面）的接触电阻。理论和实验之间获得了良好的定性一致。特别是，在理论和实验中，我们观察到边缘接触的铁磁金属-石墨烯界面的接触电阻远低于表面接触的，对于所有研究的器件，特别是对于单层石墨烯系统。我们表明，这种电阻的差异不是由于金属-石墨烯耦合强度的差异，我们使用哈密顿矩阵元素进行量化。相反，表面接触中更大的接触电阻是由界面处的自旋过滤引起的，这与边缘接触的情况相反，其中两个自旋都被传输。居里温度TC以外的温度依赖性电阻测量表明，自旋自由度确实是重要的实验测量的接触电阻。这些结果表明，有可能通过改变TC附近的温度来引起接触电阻的大的变化，从而为基于自旋的温控开关铺平了道路。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of MgO tunnel barrier thickness on spin-transfer ferromagnetic resonance and torque in magnetic tunnel junctions
利用自旋扭矩二极管效应研究了具有不同厚度MgO隧道势垒（0.75 nm < $t_{MgO}$ < 1.05 nm）的对称磁性隧道结（MTJ）中的自旋转移铁磁共振（ST-FMR）。将RF电流施加到纳米尺寸的MTJ中在频率与由自旋转移扭矩引起的电阻振荡共振时在器件两端产生DC混合电压。通过比较ST-FMR信号与宏自旋和微磁模拟，分析了MTJ自由层和参考层的磁化进动。由不同直流偏压下的ST-FMR谱，导出了面内和垂直方向的转矩。实验和自由电子模型计算表明，绝对转矩值与隧道势垒厚度无关。讨论了MTJ自由层和参考层之间的耦合对ST-FMR信号的影响以及由此导出的力矩。
2013-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite size effects on spin-torque driven ferromagnetic resonance in spin-valves with a Co/Ni synthetic free layer
利用自旋矩驱动铁磁共振（ST-FMR）研究了纳米结中Co/Ni合成层的磁激发。场扫描ST-FMR测量在垂直于层表面施加磁场的情况下进行。共振线是在低振幅激励下以线性响应方式测量的。所得到的共振场进行了比较与使用传统的射频场驱动的FMR扩展膜具有相同的Co/Ni层结构。一个较低的共振场被发现在受限的结构。讨论了偶极场对Co/Ni层的影响以及有限尺寸效应对自旋波谱的影响。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-current induced spin-orbit torque in FeMn/Pt multilayers
铁磁金属/重金属双层膜的自旋-轨道矩的研究以及利用面内电流实现磁化翻转的研究已经得到了广泛的关注。由于自旋-轨道矩与铁磁层的厚度成反比，因此只有在具有双磁性层的双层膜中才能实现相当大的效应。在这里，我们证明，通过交替堆叠超薄Pt和FeMn，FeMn/Pt多层膜可以同时实现铁磁性能和电流诱导的自旋轨道扭矩，而对其总厚度没有任何限制。这些多层膜的临界行为严格遵循具有有限居里温度分布的三维海森堡模型。自旋力矩有效场比具有相同等效NiFe厚度的NiFe/Pt双层膜的自旋力矩有效场大约4倍。自电流产生的自旋扭矩能够可逆地切换磁化，而不需要外部场或厚的重金属层。去除厚度限制和使用相邻重金属层的必要性为实际应用中利用自旋轨道扭矩开辟了新的可能性。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of nonuniform magnetization reorientation on spin-orbit torque measurements
在铁磁/双金属多层膜中的自旋-轨道力矩的测量通常基于这样的假设，即整个铁磁层均匀地响应于自旋-轨道力矩。当铁磁层的厚度与动态交换耦合长度相当时，这种假设就不成立了，动态交换耦合长度在某些测量几何形状中可以短到几纳米。不均匀的磁化重取向与每个磁性子层对磁阻或克尔效应的不均匀贡献相耦合，可能会影响自旋轨道扭矩外推的准确性，特别是如果使用厚铁磁层的话。在本文中，我们使用数值模型来调查这样的影响在三个不同的技术：磁光克尔效应的方法，二次谐波方法和自旋力矩铁磁共振方法。结果表明，二次谐波和磁光克尔效应方法容易受到非均匀磁化重取向的影响，而自旋矩铁磁共振方法受到的影响较小.
2022-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Observation of droplet soliton drift resonances in a spin-transfer-torque nanocontact to a ferromagnetic thin film
磁液滴孤子是在具有垂直磁各向异性的薄膜中激发的一种非线性动力学模式，具有自旋转移矩。虽然液滴孤子已被证明是稳定的滞后响应所施加的电流和磁场在低温下，在室温下的测量表明不太稳定和减少的滞后宽度。在这里，我们报告的证据液滴孤子漂移不稳定性，导致漂移共振，在室温下，解释其较低的稳定性。微磁学模拟表明，漂移不稳定性是由纳米接触区域中的有效场不对称性产生的，该区域可以具有不同的起源。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical spin transfer torque driven domain wall motion in ferromagnetic semiconductor
我们演示了在稀磁半导体，GaMnAsP的磁畴壁的位置的光学操纵。确定了两个主要贡献。首先，光生载流子自旋通过交换作用对磁化强度施加自旋转移矩。可以使用激光的螺旋度来控制畴壁运动的方向。其次，畴壁被吸引到由聚焦激光产生的热点。与磁场驱动的畴壁脱钉不同，这些机制直接驱动畴壁运动，提供了类似光学镊子的定位和局部探测畴壁的能力。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonance spin transfer torque in ferromagnetic/normal/ferromagnetic spin-valve structure of topological insulators
本文从理论上研究了由拓扑绝缘体（TI）构成的铁磁/普通金属/铁磁（FM/NM/FM）型自旋阀混合结构中的自旋电流和自旋转移矩的产生。我们证明了自旋转移矩的渗透到右铁磁层，并表明，与石墨烯自旋阀结，在TI的自旋转移矩是非常敏感的NM区域的化学势。作为重要的结果，通过改变NM间隔物的化学势和磁化方向，可以控制STT的所有组件。有趣的是，共振自旋电流和共振自旋转移力矩出现的能量从共振方程确定。通过增加NM间隔物的化学势，STT的幅度减小，而在$μ_N$的大化学势下，存在其中自旋电流和自旋转移矩都变为零的化学势区间。这些发现可能会为基于TI的自旋转移矩磁性随机存取存储器（STT-MRAM）器件的应用开辟新的前景。
2018-08-25 cond-mat.mes-hall
Spin-torque driven ferromagnetic resonance of Co/Ni synthetic layers in spin valves
自旋力矩驱动铁磁共振（ST-FMR）被用来研究薄Co/Ni合成层的垂直各向异性限制在自旋阀为基础的纳米结。场扫描ST-FMR测量在垂直于层表面施加磁场的情况下进行。在低振幅射频激发下，从1到20 GHz的谐振线进行测量。这些结果进行了比较与使用传统的射频场驱动的FMR扩展膜具有相同的Co/Ni层结构。限制在自旋阀中的层具有较低的共振场，较窄的共振线宽和近似相同的线宽与频率的斜率，意味着相同的阻尼参数。磁激励的临界电流是由共振线宽与直流电流的测量确定的，并且与由I-V测量确定的临界电流一致。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Induced Torques with Dresselhaus Symmetry Due to Resistance Anisotropy in 2D Materials
我们报告了坡莫合金（Py）与TaTe $_2$（一种具有低晶体对称性的过渡金属二硫属化物（TMD）材料）异质结构中电流感应扭矩的测量结果，并观察到具有Dresselhaus对称性的扭矩分量。我们建议，这个Dresselhaus组件的主导机制是不是一个自旋轨道扭矩，而是奥斯特场所产生的电流，由于电阻各向异性内的碲$_2$流动垂直于所施加的电压的分量。这种类型的横向电流不存在于由具有电阻各向异性的材料的单个均匀层制成的导线中，但是每当具有电阻各向异性的材料被集成到具有不同电阻率的材料的异质结构中时，就会产生这种类型的横向电流，从而产生电流流动的空间非均匀图案。因此，这种效应将影响各种各样的异质结构，包括二维TMD材料和其他材料的低晶体对称性的测量。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Anisotropic resistance with a 90-degree twist in a ferromagnetic Weyl semimetal, Co2MnGa
Co $_2$ MnGa是一种铁磁半金属，其Weyl节线由ARPES确定。我们研究了用聚焦离子束从单晶切割的薄Co $_2$ MnGa薄片（10 $\times$ 10 $\times$ 0.4-5微米）中的电输运。这些晶体表现出意想不到的和非常不寻常的平面电阻各向异性（$\sim$ 10倍），主轴在上下表面之间旋转90度。使用对称性参数和模拟，我们发现，所观察到的电阻各向异性类似于各向异性的表面状态，从杂交与体状态阻碍的各向同性导体。这些状态的起源等待进一步的实验，可以与观察到的90 $^\circ$扭曲的几何形状的表面带。
2022-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin Injection in Multi-Wall carbon NanoTubes with transparent ferromagnetic contacts
我们报告电自旋注入测量多壁碳纳米管。我们使用具有x $\approx$ 0.7的铁磁合金Pd $_{1-x}$ Ni $_{x}$，其允许获得在300 $K$下具有低至5.6 $kΩ$的电阻的器件。低于100 $kΩ$的器件电阻在300 $K$时的产率约为50%。我们在2 $K$测量由于铁磁引线的磁化反转引起的滞后磁阻。反平行（AP）取向和平行（P）取向的电阻之间的相对差为约2%。
2004-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torque and Magnetization Switching in 2D Ferromagnetic Devices
National Central University（中央大学）；McGill University（麦吉尔大学）
通过第一性原理计算研究范德华异质双层Cr3Te4/PtTe2中的非平衡自旋转矩，发现局域自旋感应产生类场转矩主导面内磁各向异性体系的翻转电流，并强调优化NM层自旋霍尔效应和FM层Rashba效应分别对垂直和面内磁各向异性翻转的重要性。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field theoretical approach to spin torques: Slonczewski torques
基于久保公式的量子场论方法成功地捕获了连续统系统的自旋转移矩和自旋轨道矩等自旋矩。我们研究了磁场理论方法在磁结系统中的电流感应自旋转移力矩。我们首先简要介绍了自旋力矩的场论方法。然后，我们考虑了一个五层系统，由三个铁磁金属层分开的两个铁磁金属层，并施加一个电场垂直于层。我们证明了Slonczewski型自旋转移力矩，或简称的Slonczewski扭矩，在铁磁层的磁化通过评估非平衡电子自旋密度，基于线性响应理论与格林函数方法。得到的Slonczewski力矩系数在绝对零度下存在量子振荡，这是以前没有提到过的。还评估了伴随Slonczewski扭矩的类场扭矩。
2022-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant Measurement of Non-Reorientable Spin-Orbit Torque from a Ferromagnetic Source Layer Accounting for Dynamic Spin Pumping
使用多层结构包含（钴探测器层）/（铜间隔）/（坡莫合金源极层），我们的实验表明如何不可重定向的自旋-轨道扭矩所产生的坡莫合金源极层（自旋-轨道扭矩的组成部分，不改变坡莫合金磁化旋转时）可以使用自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）与线形分析测量。我们发现，动态自旋泵的磁性层之间施加的扭矩的磁性层大或大于自旋轨道扭矩，因此，如果动态自旋泵被忽略的结果将是一个大的高估的自旋轨道扭矩。然而，这两种效应可以通过执行作为频率的函数的ST-FMR来分离。我们测量一个不可重定向的自旋扭矩比$ξ_{\text{Py}} = 0.04 \pm 0.01$的自旋电流从坡莫合金通过8纳米铜间隔的Co，和动态自旋泵的强度，这是与以前的测量传统的铁磁共振一致。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall
Network analyzer measurements of spin transfer torques in magnetic tunnel junctions
我们展示了一个简单的网络分析仪技术，使定量测量的偏置依赖的自旋扭矩在磁性隧道结。我们施加一个微波电流施加一个振荡自旋扭矩附近的铁磁共振频率的隧道结的自由层。这就产生了一个振荡电阻，与外加的直流电一起产生微波信号，我们用网络分析仪测量。对共振响应的分析得出了非零偏置下自旋扭矩的强度和方向。我们比较测量的自旋力矩矢量的时域自旋力矩铁磁共振。
2012-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Transfer Torque in the Semiconductor/Ferromagnetic Structure in the Presence of Rashba Effect
磁结构中的自旋转移矩是由自旋电流的横向分量从磁介质流向铁磁介质时被界面吸收而产生的。本文考虑半导体区的Rashba效应，讨论了半导体/铁磁结构中的自旋转移矩，得到了（Ⅰ）-单电子和（Ⅱ）-电子分布两种模型下的自旋电流密度分量。结果表明，无论半导体费米面与铁磁费米面之间的上下自旋差增大，传输几率都减小。本文所用数值的计算结果表明，Rashba效应使半导体中的费米球与铁磁中的上下自旋费米球之间的差异增大。结果还表明，Rashba效应对自旋转移矩分量的贡献是额外的，这是不存在的Rashba相互作用。此外，Rashba项对自旋力矩传递的横向分量也有不同的影响。
2016-08-06 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium spatial distribution of Rashba spin torque in ferromagnetic metal layer
利用Keldysh非平衡格林函数方法研究了铁磁金属层中强Rashba自旋轨道耦合（RSOC）引起的自旋力矩的空间分布.在非平衡传导电子与局域磁矩之间存在s-d相互作用的情况下，RSOC效应在磁矩上产生一个转矩，我们称之为Rashba自旋转矩。在这项工作中的Rashba自旋力矩和空间自旋电流之间的相关性，清楚地映射Rashba自旋力矩在纳米尺寸的铁磁器件的空间分布。当局部磁性被打开时，面外（Sz）自旋霍尔效应（SHE）被破坏，但意外地检测到面内（Sy）SHE。我们还研究了Rashba强度（α R）和分裂交换（Δ）对器件上平均的非平衡Rashba自旋矩的影响。拉什巴自旋力矩允许自旋动量的有效转移，因此，在低于10^6 A/cm ^2的低电流密度下，可以获得20 mT的典型开关场。
2012-02-24 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
Numerical Computation of Spin-Transfer Torques for Antiferromagnetic Domain walls
基于紧束缚模型中的线性响应理论，我们数值计算了反铁磁畴壁的电流诱导自旋转移力矩。我们发现，与铁磁畴壁运动不同，绝热自旋力矩对反铁磁畴壁运动的贡献可以忽略不计，这与以前的理论是一致的。因此，非绝热自旋转移力矩是反铁磁畴壁运动的主要驱动力矩。此外，非绝热自旋转移扭矩的较窄的反铁磁畴壁的增加更迅速比铁磁畴壁，这是由于反铁磁畴壁的增强的自旋错误跟踪过程。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Current and Spin-transfer Torque in Ferromagnetic Metal
基于线性响应理论，研究了铁磁金属中杂质自旋-轨道相互作用（SOI）时的自旋转移矩。除了通常的自旋转移力矩外，我们还得到了SOI中一阶自旋霍尔电流的新贡献$\sim {\bm j}_{\rm SH}^{\phantom{\dagger}} \cdot \nabla {\bm n}$，其中${\bm j}_{\rm SH}^{\phantom{\dagger}}$是由外电场驱动的自旋霍尔电流.这是铁磁体中自旋动力驱动的逆自旋霍尔效应的反应。
2009-05-28 cond-mat.mes-hall
Origin of the resistance-area product dependence of spin transfer torque switching in perpendicular magnetic random access memory cells
本文报道了在具有可变电阻面积积（RA）的垂直磁性随机存取存储器（MRAM）单元中电流感应开关的实验研究。我们的研究结果表明，除了自旋转移矩（STT），电流诱导的自加热和电压控制的磁各向异性也有助于开关，并可以解释开关电流密度和STT效率的RA依赖性。我们的研究结果表明，热优化的垂直MRAM单元可以导致开关电流显着减少。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Microscopic theory of spin-torque ferromagnetic resonance in nonmagnetic-metal/ferromagnetic-metal heterostructures
Advanced Science Research Center, Japan Atomic Energy Agency（日本原子力机构先进科学研究中心）；Institute for Solid State Physics, University of Tokyo（东京大学固体离子体研究所）
本文提出微观理论，推导界面交换耦合，计算ST-FMR谱，揭示其反映相邻电子系统的自旋响应，建立统一框架。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Thermal-magnetic noise measurement of spin-torque effects on ferromagnetic resonance in MgO-based magnetic tunnel junctions
铁磁共振热磁噪声（T-FMR）可以用来测量纳米磁性隧道结（MTJ）的磁垂直各向异性。为此目的，T-FMR测量进行了与外部磁场高达14千奥斯特施加垂直于膜表面的MgO为基础的MTJ下的直流偏置。观察到的频率-场关系表明，20 A CoFeB自由层具有比CoFeB的本征体值小得多的有效退磁场，其中4PiMeff =（6.1 +/- 0.3）kOe。这个值是一致的饱和磁场从相同的CoFeB厚度的扩展膜上的磁力测量。另一方面，面内T-FMR对于有效退磁场显示出不太一致的结果，这可能是由于更复杂模式的激发。这些实验表明，垂直T-FMR是首选的纳米MTJ的定量磁表征。
2009-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polar and quadratic magneto-optical Kerr effects in nonmagnetic/ferromagnet bilayers for spin-orbit torque measurements
The University of Tokyo（东京大学）；Research Institute of Electrical Communication (RIEC), Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Mie University（三重大学）；Trans-scale quantum science institute (TSQS), The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）
本文研究非磁/铁磁双层膜中极向和二次磁光克尔效应，发现二次与极向MOKE信号比值远小于霍尔电阻比值，表明自旋霍尔磁电阻对可见光范围MOKE响应贡献可忽略，从而验证MOKE测量自旋力矩效率的可靠性。
2026-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-Consistent Computation of Spin Torques and Magneto-Resistance in Tunnel Junctions and Magnetic Read-Heads with Metallic Pinhole Defects
建立了一个三维自洽自旋输运模型，该模型包括隧穿输运和金属输运。使用自旋累积计算的隧道势垒的两侧，获得自旋扭矩，它示出的模型再现阻尼类和类场自旋转移扭矩，与预期的正弦角依赖性，和逆铁磁层厚度依赖性。推导出漂移扩散模型的显式解，该解允许分析参考层和自由层厚度对自旋转移矩极化和类场系数的影响。特别是，当层是薄的，额外的自旋相关的散射贡献，由于横向自旋分量的不完全吸收减少阻尼和类场的自旋扭矩。它示出了这里开发的模型可以用来计算的信噪比在现实的磁读头，自旋扭矩引起的波动和不稳定性限制了最大工作电压。还分析了绝缘层中金属针孔缺陷的影响，这导致金属和隧道传输的混合物，以及高度不均匀的电荷和自旋电流，需要全自旋传输模型来计算所产生的磁阻和自旋扭矩。增加针孔覆盖的面积导致磁阻的快速退化，遵循逆相关性。此外，自旋矩角依赖性变得倾斜，并且自旋转移矩极化降低。当考虑具有单个针孔缺陷的隧道结时获得相同的结果，但是减小横截面积，表明即使单个针孔缺陷也会显著降低40 nm节点以下的隧道结和磁读取头的性能。
2022-09-10 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupled transport and spin torque in a ferromagnetic heterostructure
铁磁异质结构提供了一个理想的平台，探索的性质所产生的相互作用的Rashba型自旋-轨道耦合和铁磁交换相互作用之间的巡回电子介导的自旋-轨道扭矩。对于这样一个原型系统，我们发展了一组耦合扩散方程来描述扩散自旋动力学和自旋轨道力矩。我们表征的自旋扭矩和它的两个突出的-面外和面内-组件之间的Rashba耦合和铁磁交换的相对强度范围很广。从我们简单的Rashba模型中出现的自旋力矩的对称性和角度依赖性与实验一致。自旋扩散方程可以推广到包含自旋泵和磁阻尼等动力学效应。
2014-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Charge-to-spin conversion efficiency in ferromagnetic nanowires by spin torque ferromagnetic resonance: Reconciling lineshape and linewidth analysis methods
自旋轨道矩对于改变纳米结构的磁化方向、移动Skyrmion和激发自旋波等都有重要意义。确定其效率的标准方法是通过自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR），这是一种涉及分析共振线宽或线型的技术。在微观结构上，这两种分析方法相当一致。在这里，我们提出了坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）纳米线的ST-FMR结果-宽度从$150$到800 nm不等-这表明，用于分析共振线宽和线型的标准模型给出了不同的结果;当使用线型方法时，纳米线的效率大大提高。一个ST-FMR模型，适当占样本形状，并显示出更好的一致性，这两种方法之间。微磁模拟被用来验证模型。这些结果和更准确的纳米线模型的表征和优化的电荷到自旋的转换效率的纳米结构是非常重要的。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques and magnetotransport properties of $α$-Sn and $β$-Sn heterostructures
拓扑绝缘体已经成为有效自旋-电荷相互转换的重要材料类别。迄今为止，除了$α$ -Sn之外，大多数拓扑绝缘体都是二元或三元化合物。在这里，我们报告了一个全面的表征的生长，磁输运性质，和电流诱导的自旋轨道扭矩的$α$ -Sn和$β$ -Sn为基础的铁磁异质结构。我们发现，$α$ -Sn生长的Bi表面活性剂在CdTe（001）促进大的自旋轨道转矩在铁磁FeCo层在室温下，与Pt相当，而$α$ -Sn生长没有Bi表面活性剂和非拓扑相，$β$ -Sn，诱导较低的扭矩。含Bi的$α$ -Sn的类阻尼和类场自旋轨道力矩效率分别为0.12和0.18。此外，我们发现，$α$ -Sn生长与Bi和没有提出了自旋霍尔类磁阻在重金属/铁磁体双层中发现的。我们的工作证明了$α$ -Sn铁磁异质结构中直接和有效的电荷-自旋转换，表明$α$ -Sn是一种有前途的材料，用于自旋电子器件中的电流诱导磁化控制。
2021-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic spin orbit torque in a single domain nanomagnet
我们目前的理论研究的内在自旋轨道力矩（SOT）在一个单畴铁磁层与Rashba自旋轨道耦合（SOC）使用非平衡格林函数形式主义的模型哈密顿量。我们发现，在SOC的一阶，本征SOT只有类场的扭矩对称性，可以解释为纵向自旋电流感应的充电电流和Rashba场。我们分析的结果中的电子结构，如带填充，带宽，交换分裂，以及Rashba SOC强度的材料相关的参数。在此基础上，我们讨论了SOT的大小和符号。我们的研究结果表明，在相同的铁磁层与不同的支撑层，如Co/Pt和Co/Ta，SOT的不同的迹象，可以归因于静电掺杂的铁磁层的支持。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-torque and magnetic damping in tailored ferromagnetic bilayers
我们研究了由Co和坡莫合金（Py）组成的铁磁（FM）双层膜中的自旋-轨道-力矩驱动的铁磁共振（FMR）。我们发现，FM层接触的Pt层占主导地位，决定自旋霍尔角，这是符合自旋透明模型。相比之下，FMR线宽不仅受到Pt上的自旋泵浦效应的影响，|在FMMgO界面处的双磁振子散射等自旋弛豫也导致了FMR线宽的增加，CoMgO界面导致了FMR线宽的显著增加，而Py界面导致了FMR线宽的显著增加。|MgO界面的影响较小。每个界面对自旋霍尔角和耗散参数的不同贡献表明Pt |Co| Py的堆叠构型|MgO需要比Pt |Py| Co更少的写入能量|MgO在自旋-轨道-力矩驱动的磁开关中的应用。我们的方法提供了一个很有前途的方法来优化材料参数的工程界面与重金属或氧化物层接触。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin Torque Ferromagnetic Resonance Induced by the Spin Hall Effect
我们证明了具有强自旋轨道散射的薄膜中的自旋霍尔效应可以激发相邻铁磁薄膜中的磁旋进。通过Pt/NiFe双层的交流电流的流动在Pt中产生振荡的横向自旋电流，并且由此产生的自旋角动量到NiFe的转移诱导铁磁共振（FMR）动力学。来自电流的奥斯特场也产生FMR信号，但具有不同的对称性。这两个信号的比率允许定量确定自旋电流和自旋霍尔角。
2010-11-11 cond-mat.mes-hall
Angular dependence and symmetry of Rashba spin torque in ferromagnetic heterostructures
在铁磁异质结中，Rashba自旋轨道耦合和交换场之间的相互作用产生电流驱动的自旋力矩。在一个实际的器件中，我们研究了扩散区中的Rashba自旋力矩，发现了两个主要的结果：（1）即使当磁化强度和有效Rashba场对准时，在器件的边缘也存在非零力矩;（ii）由Rashba自旋-轨道耦合驱动的各向异性自旋弛豫速率赋予自旋力矩一般表达式${\bm T}=T^y_{\para}(θ){\bm m}\times(\hat{\bm y}\times{\bm m})+T^y_{\bot}(θ)\hat{\bm y}\times{\bm m}+T^z_{\para}(θ){\bm m}\times(\hat{\bm z}\times{\bm m})+T^z_{\bot}(θ)\hat{\bm z}\times{\bm m}$，其中系数$T_{\para,\bot}^{y,z}$取决于磁化方向。我们的结果与最近的实验结果一致。
2013-04-17 cond-mat.mes-hall
Low-non-linearity spin-torque oscillations driven by ferromagnetic nanocontacts
自旋力矩振荡器是纳米级微波发生器和探测器的有力候选者。然而，由于大的幅相耦合（非线性），相位噪声比其他线性自动振荡器增强。降低非线性的一种方法是使用铁磁层作为谐振器，并在局部点激发它们，形成谐振器-激励器对。我们研究了偶极耦合铁磁层中的振荡激发，由铁磁纳米接触处的局部电流驱动。振荡具有光模自旋波的特性，并且在低场（$\approx$ 200 Oe）下具有高频率（15 GHz）、中等旋进幅度（2- 3 $^\circ$）和窄光谱线宽（$<$ 3 MHz），这是由于纳米接触处的局部激发。微磁学模拟显示，纳米接触处畴壁振荡产生的扰动会发射谐振腔的特征光模自旋波。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Planar Hall torque
在铁磁和非易失性磁存储器中，双层铁磁材料的自旋轨道力矩有望实现能量有效的磁化切换。以前研究的自旋霍尔和Rashba扭矩源自自旋轨道相互作用内的非线性材料和双层界面，分别。在这里，我们报告的自旋-轨道扭矩，所产生的平面霍尔电流的铁磁材料的双层，并作为积极或消极的磁阻尼。该平面霍尔转矩在由所施加的电场和双层法线限定的平面中表现出不寻常的双轴对称性。平面霍尔转矩的大小类似于巨自旋霍尔转矩的大小，并且足够大以激发铁磁层磁化的自振荡。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall
Current induced torques and interfacial spin-orbit coupling: Semiclassical Modeling
在由铁磁层和具有强自旋轨道耦合的非磁性层组成的双层纳米线中，电流对磁化产生的转矩超过在简单铁磁纳米线中发现的转矩。由此产生的磁动力学似乎需要转矩，可以分为两个方面，阻尼类和场类。类阻尼扭矩通常源自描述体自旋霍尔效应和自旋转移扭矩的模型，而类场扭矩通常源自描述界面自旋-轨道耦合的Rashba模型。我们推导出一个模型的基础上，统一这些方法的玻尔兹曼方程。我们还考虑近似的玻尔兹曼方程，漂移扩散模型，定性再现的行为，但定量未能再现的结果。我们表明，玻尔兹曼方程与物理上合理的参数可以匹配的扭矩为任何特定的样品，但在某些情况下，它无法描述实验观察到的厚度依赖性。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport in ferromagnetic conductors with inhomogeneous magnetic order parameter -- domain-wall resistance
本文从微观上推导了非均匀磁化分布铁磁材料中传导电子的输运方程。我们的量子动力学方法包括磁性杂质的弹性散射和各向异性自旋翻转散射。在扩散极限下，我们计算了畴壁的电阻，发现畴壁电阻可以是正的，也可以是负的。在长畴壁的限制下，我们推导出解析表达式，并与现有的工作，其中使用较少的一般模型或不同的理论框架进行比较。
2009-03-17 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-proximitized ferromagnetic metal by monolayer transition metal dichalcogenide: Atlas of spectral functions, spin textures and spin-orbit torques in Co/MoSe$_2$, Co/WSe$_2$ and Co/TaSe$_2$ heterostructures
由超薄铁磁金属（FM）和具有强自旋轨道（SO）耦合的材料组成的双层异质结构是自旋电子学中SO扭矩和自旋电荷转换非平衡效应的主要来源。我们演示了如何杂交的波函数的Co层和过渡金属二硫属化物（TMD）的单层--如半导体MoSe $_2$和WSe $_2$或金属TaSe $_2$ --可以导致显着的嬗变的电子和自旋结构的Co在一定距离内远离其界面与TMD，当相比，大量的Co或其表面与真空接触。这是由于邻近诱导的SO分裂的Co带编码的光谱函数和自旋纹理的单层，我们得到使用非共线密度泛函理论（ncDFT）结合平衡格林函数（GF）计算。事实上，SO分裂是存在的，由于结构反转的双层的不对称性，即使在TMD单层内的SO耦合被人为地关闭在ncDFT计算，但切换它使与邻近的CO层内的SO耦合的影响约5倍大。注入自旋非极化的电荷电流通过SO-接近的单层的Co产生非平衡自旋密度超过他们，使其与Co的磁化的交叉产品确定SO扭矩。通过第一性原理量子输运方法计算的SO扭矩，它结合了ncDFT与非平衡GF计算，可以用作筛选参数，以确定最佳组合的材料和它们的界面在自旋电子学中的应用。特别是，我们确定异质结构两个单层-Co/单层-WSe $_2$作为最佳的。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semi-Quantized Spin Pumping and Spin-Orbit Torques in Topological Dirac Semimetals
研究了具有旋进磁化的铁磁绝缘体与拓扑狄拉克半金属之间的自旋和电荷输运现象随时间的发展过程。与常规金属相比，拓扑狄拉克半金属在自旋电流作用下表现出很强的逆自旋霍尔效应。结果表明，感应电荷电流是半量子化的，即，当系统处于拓扑Dirac半金属相时，它只与两个Dirac点在动量空间中的距离有关，而与无序强度几乎无关。作为逆效应，我们证明了施加在拓扑狄拉克半金属上的电场通过交换作用和半量子化自旋霍尔效应对铁磁绝缘体中的局域磁化强度施加自旋矩.我们的研究表明，拓扑狄拉克半金属提供了一个耗散较少的平台，自旋电荷转换和自旋开关。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coexistence of exchange bias training effect and spin-orbit torque in IrMn-layer/ferromagnetic-ribbon heterostructures via magnetoimpedance effect
通过磁阻抗（MI）测量，研究了IrMn层/铁磁带异质结构中自旋轨道矩（SOT）和交换偏置（EB）之间的相关性.为了揭示这种相关性，我们受益于室温下MI效应探测的EB训练效应。一个阻尼的SOT驱动的交流电流通过反铁磁IrMn适用于铁磁带层，由MI磁场和频率扫描。重要的是，通过交替磁场扫描循环，观察到SOT的大小对EB训练和EB减少保持不变。我们的结果铺平了道路，以更好地阐明EB效应，EB培训和SOT，有用的未来自旋电子元件。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall
Theory of the spin-torque-driven ferromagnetic resonance in a ferromagnet/normal-metal/ferromagnet structure
我们提出了一个理论分析的电流驱动的铁磁共振在铁磁/正常金属/铁磁三层。这种驱动铁磁共振的方法最近由Tulapurkar等人[Nature 438，339（2005）]和Sankey等人[Phys.Rev.Lett.2005]实验实现。96，227601（2006）]。旋进磁化对用于驱动铁磁共振的交流电进行整流，并导致产生直流电压。我们的分析表明，产生直流电压的第二种机制，由旋进磁化发射的自旋电流的整流，对实验中使用的薄铁磁膜的直流电压具有近似相等的大小的贡献。
2006-11-20 cond-mat.mes-hall
Direct current voltage induced by microwave signal in a ferromagnetic wire
给出了单层铁磁导线中恒波射频电流的整流实验结果。我们表明，一个详细的外部磁场依赖的射频电流诱导的直流电压谱。从自旋转移矩的角度讨论了整流的机理，认为整流与自旋极化电流辅助下的共振自旋波激发密切相关。考虑自旋转移矩的微磁学模拟为射频电流产生自旋波激发提供了强有力的证据。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced non-adiabatic spin torques and domain wall motion with spin relaxation in a ferromagnetic metallic wire
在s-d模型的描述，我们推导出电流驱动的自旋力矩的铁磁体，明确考虑到自旋放松Caldeira-Leggett浴耦合到s-电子。我们推导出的s-电子自旋动力学的布洛赫-Redfield运动方程，并制定一个系统的梯度展开，以获得非绝热（高阶）的修正众所周知的绝热（一阶）自旋力矩。我们提供了简单的二阶自旋力矩的解析表达式。该理论适用于电流驱动的畴壁运动。二阶贡献意味着一个横向的尾到尾畴壁的变形。壁心仍然以恒定的速度移动，现在以非平凡的方式依赖于自旋极化电流。
2007-12-10 cond-mat.mes-hall
Thermal Effects on Damping Determination of Perpendicular MRAM Devices by Spin-Torque Ferromagnetic Resonance
本文利用自旋力矩铁磁共振测量垂直 MRAM 单元的器件级阻尼，发现热扰动会增强小于约 55 nm 单元的表观阻尼，且器件图形化导致的边缘损伤使器件级阻尼高于薄膜级阻尼并随单元尺寸减小而增加。
2024-07-30 cond-mat.mes-hall
