Spin-transfer-torque resonant switching and injection locking in presence of a weak external microwave field for spin valves with perpendicular materials
采用全微磁学模拟方法系统研究了弱微波场对垂直材料自旋阀中自旋转移矩驱动磁化动力学的影响。在我们研究的系统中，根据动态稳定图中的工作点（偏置场和电流），我们观察到谐振开关和注入锁定。在切换区域中观察到的谐振切换发生在场频率接近主预切换模式的频率时，从而引起该模式在自由层的截面积中的不对称功率分布。在谐振频率下，开关时间弱地依赖于施加电流脉冲的时刻与微波场之间的相对相位。注入锁定，观察到的动力学区域，其特征在于由以下属性：（i）锁定带宽，这是线性依赖于力锁定，和（ii）的自振荡频率的整数谐波锁定。我们比较了我们的数值计算结果与非自治非线性系统的分析理论，在当前区域的振荡频率和输出功率的特点是从一个线性关系获得了很好的协议。
2010-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically driven spin pumping mediating collective magnetization dynamics in a spin valve structure
我们证明了自旋泵，即通过旋进磁化产生纯自旋电流，而不应用通常用于自旋泵实验的微波辐射。我们使用飞秒激光脉冲，同时推出的两个铁磁层的Galfenol为基础的自旋阀的磁化进动和监测的时间演变的磁化。由进动产生的自旋电流导致两个层的动态耦合。这种耦合具有耗散特性，并且当两个层中的进动频率处于共振时特别有效，其中形成具有强烈不同衰减率的耦合模式。
2018-05-19 cond-mat.mes-hall
Interaction of magnetic-dipolar modes with microwave-cavity electromagnetic fields
本文讨论了磁偶极振荡与微波谐振器相结合的问题。铁氧体谐振器中磁偶极或静磁（MS）振荡的能量密度不是能量的电磁波密度，也不是交换能量密度。这一事实揭示了几何效应的非常特殊的行为。与其他几何形状相比，薄膜铁氧体圆盘谐振器表现出非常独特的MS振荡与腔体电磁场的相互作用。铁氧体平板中的MS模的特征在于能级的完整离散谱。薄膜铁氧体圆盘中的阶梯形退磁能可以表现为电磁辐射的显著共振吸收。我们的实验表明，环境可能会导致磁振荡的退相干。另一个值得注意的事实是铁氧体圆盘谐振器中本征电矩振荡的实验证据。
2004-10-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing phase coupling between two spin-torque nano-oscillators with external source
自动振荡器之间的相位耦合对于实现诸如同步的相干响应是关键的。在这里，我们提出了一种实验方法来探测它的情况下，两个偶极耦合的自旋扭矩涡旋纳米振荡器使用外部微波场。通过将一个振荡器锁相到微波场，我们观察到第二个振荡器上的频率牵引。从耦合Thiele方程，我们分析表明，这种频率拉从偶极和微波耦合的协同行动的结果。分析使我们能够确定偶极耦合的幅度和每个振荡器的相位滞后，产生重要的信息，实现大型振荡器网络。
2017-09-11 cond-mat.mes-hall
Direct current control of three magnon scattering processes in spin-valve nanocontacts
利用布里渊光散射显微镜研究了在微波和直流电流驱动下，具有纳米级点接触的扩展自旋阀结构的自由层中自旋波的产生.与直接激发的自旋波同时，观察到强非线性效应，即相对于激发频率\emph{f}产生具有整数倍频率（2 \emph{f}、3 \emph{f}、4 \emph{f}）的本征模和具有非整数因子（0.5 \emph{f}、1.5 \emph{f}）的模。这些非线性模式的起源可以追溯到三个磁振子散射过程。直流电流对频率为\emph{f}的基模的产生的影响可以与自旋转移矩有关，而三磁振子散射过程的效率由奥斯特场控制，作为直流电流的附加效应。
2009-05-04 cond-mat.mes-hall
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
Field- and temperature-modulated spin-diode effect in a GMR nanowire with dipolar coupling
强偶极耦合铁磁双层膜中共振自旋转移矩引起的自旋二极管效应的解析模型提供了场或激光调制下获得的磁场谱的共振频率和线形。激光照射的效果占通过引入的饱和磁化强度和各向异性的温度依赖性，以及热自旋转移扭矩。该模型的预测与实验数据进行了比较，获得与单一的Co/Cu/Co自旋阀，嵌入纳米线和电沉积。温度调制提供出色的信噪比。高的温度调制频率是可能的，因为这些纳米结构具有非常小的热容量并且仅是弱的热沉。这两种形式的调制引起的光谱，占模型的定性差异。
2017-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent coupling of a single spin to microwave cavity photons
电子自旋和光子是互补的量子力学对象，可用于携带、操纵和转换量子信息。为了结合这些资源，期望实现单个自旋与存储在超导谐振器中的光子的相干耦合。利用一种基于纳米级自旋阀的电路设计，我们在保持自旋相干性的同时，相干地杂化了双量子点的各个自旋和电荷态。该方案使我们能够实现自旋光子耦合的MHz范围内的单自旋水平。实验结果表明，该体系的协同效应达到2.3，自旋相干时间约为60ns。因此，我们证明了一个介观器件适用于非破坏性的自旋读出和远程自旋耦合。
2015-09-13 cond-mat.mes-hall
Coherent manipulation of dipolar coupled spins in an anisotropic environment
我们研究了偶极耦合自旋量子比特在固体中稀释并受到驱动微波场作用的相干动力学。在稀土离子的情况下，各向异性的晶体背景的各向异性g张量的结果，从而修改偶极耦合。针对轴对称晶场中常见的自旋弛豫现象，提出了一种瞬态自旋弛豫的微观理论。计算得到的退相干率在拉比频率范围内是非线性的。我们表明，为了获得更高数量的相干量子位操作，与最高自旋g因子相对应的静态磁场方向是优选的。计算结果与我们的实验数据非常一致的Rabi振荡记录了一系列的CaWO 4晶体与不同浓度的Nd 3+离子。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall
Selective control of vortex polarities by microwave field in two robustly synchronized spin-torque nano-oscillators
控制耦合自旋力矩纳米振荡器（STNO）的工作状态，包括它们的同步，对于诸如复杂振荡器网络的应用是必不可少的。在这项工作中，我们实验证明了选择性控制两个耦合涡STNO通过微波辅助切换其涡核极性。首先，这两个振荡器同步，由于偶极相互作用在一个广泛的频率范围内调谐的外部偏置场。相干输出被证明与强大的线宽减少。然后，我们展示了每个振荡器的单独涡旋极性控制，这导致同步/去同步化，由于伴随的频率偏移。我们的方法可以很容易地扩展到多元件耦合振荡器网络。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Magnetic dipolar modes in magnon-polariton condensates
对于在高质量谐振器中观察到的偶极携带激发，强耦合模式可以作为复合玻色子出现，并在极化激元流体的凝聚相中自发形成量子化涡旋。特别是在激子-极化激元中，它导致发射光子的持续捕获。本文证明了磁偶极-偶极相互作用引起的磁振子凝聚可以实现磁振子极化激元。在置于微波谐振腔中的准二维铁氧体圆盘中，观察到磁偶极模（MDM）振荡的量子限制效应。这些模式，其特征在于与旋转的超流和量子化的涡旋的能量本征态，表现为旋量凝聚。随着MDM磁振子在磁绝缘体准二维盘中的凝聚，还观察到电偶极凝聚。在MDM共振，在磁绝缘体和真空腔中的角动量之间的转移，演示了产生的涡流与固定的手。这表明极化激元波前具有独特的拓扑性质。人们观察到弯曲的波前和微波结构中的超辐射效应。在微波波导的散射态环境中，电磁波可以携带MDM谐振的拓扑相位。
2021-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Eigen electric moments of magnetic-dipolar modes in quasi-2D ferrite disk particles
与涡旋结构相关的属性变得明显，从分析的磁振荡的约束现象在准2D铁氧体磁盘的磁偶极（非交换相互作用）光谱的主导作用。涡是保证手征边缘状态的磁偶极模式，从而导致本征电矩的外观取向垂直于磁盘平面。由于本征电矩的性质，放置在微波腔中的铁氧体圆盘受到腔RF电场的强烈影响，具有明显的多共振振荡迹象。对于不同的腔参数，可以观察到“共振吸收”和“共振排斥”行为。
2007-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave magnetoelectric fields
我们证明了在无源微波场的亚波长区域中，时变电场和磁场之间存在不同于规则传播的自由空间电磁波中的电磁耦合的局部耦合场结构。为了将这种场结构与常规的电磁场结构区分开来，我们将其称为磁电场。研究了微波电磁场近场的结构和守恒律。我们表明，存在微波ME近场的源-ME粒子。这些粒子是由小的准二维铁氧体磁盘磁偶极振荡光谱。近场起源于这样的粒子的特点是拓扑独特的功率流涡，非零螺旋度，和扭转自由度。我们的研究微波ME近场结合在两个连续的文件。本文给出了铁氧体颗粒内外电场和磁场性质的理论背景，并给出了磁偶极振荡谱导致微波ME近场出现的原因。基于所获得的ME近场结构，我们讨论了在人工电磁材料中观察到的所谓ME相互作用的影响。在接下来的论文中，我们代表了微波ME近场及其与物质的相互作用的数值和实验研究。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Microwave spectroscopic observation of a Wigner solid within the 1/2 fractional quantum Hall effect
半整数朗道填充（$ν$）的分数量子霍尔效应（Fractional quantum Hall effect，简称FHHE）态一直受到人们的极大关注，因为它们的相关性不同于在奇数朗道填充下发现的基本Laughlin态。在$ν=1/2$，已经在宽量子阱或双量子阱中观察到了量子阱，并将其归因于双组分Halperin-Laughlin $Ψ_{331}$态。$Ψ_{331}$激发携带电荷$\pm e/4$，类似于量子计算中感兴趣的$ν=5/2$态的载流子。此外，这种$Ψ_{331}$的激发（准粒子或空穴）在顶层和底层具有不相等的相反电荷，因此具有向上或向下的偶极矩。在这里，我们报告的维格纳固体（WS）的这种偶极准空穴的微波光谱的定量研究的宽量子阱（WQW）在$ν$接近1/2的证据。
2016-03-26 cond-mat.mes-hall
Perfect and robust phase-locking of a spin transfer vortex nano-oscillator to an external microwave source
我们研究了自旋阀纳米柱中两个耦合涡旋的自旋转移驱动动力学所产生的自振荡信号与外部源的同步。对于仅几奥斯特的驱动幅度，在大于振荡器频率的10%的范围内发生对微波场hrf的锁相。使用在倍频同步，生成线宽被发现减少超过五个数量级的锁相制度（下降到1赫兹，频谱分析仪的分辨率带宽的限制）相比，自由运行制度（140 kHz）。这种完美的相位锁定适用于高达2MHz的频率失谐，这证明了其鲁棒性。我们还分析了自由运行的光谱线宽如何影响同步制度的主要特征。
2013-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dipolar phase transitions in the cavity with Majorana populated Josephson junctions
我们发现，在微波腔的最低本征态的QED，电容耦合与Majorana填充约瑟夫森结阵列，是一个有效的$ϕ^{4}$模型出现在系统参数的有限域描述。由于单电子零模和超导岛之间的库珀对隧穿促进了电偶极相变，腔模产生了强的非谐性。在有限温度下的电磁场位的瞬时曲折的预测。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Engineering nonlinear magnon scattering in artificial spin ice via vertex dipolar control
School of Physics and State Key Laboratory of Electronics Thin Films and Integrated Devices, University of Electronics and Science and Technology of China（电子科技大学物理学院与电子薄膜与集成器件国家重点实验室）
研究在人工自旋冰中通过顶点偶极控制设计非线性磁振子散射，利用微磁模拟，确定边缘曲率可分离非线性磁振子散射与岛面积，找到次谐波起始阈值及相关特征，确立尖端曲率为设计参数，对可重构磁振子器件有意义。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall
Static-Dynamic Correlations and Complex Spin-Wave Eigenmodes in Single- and Multilayer Diamond-Shaped Nanomagnets Without Bias Field
School of Sciences (Physics), National Institute of Technology, Tadepalligudem（国家技术学院（物理科学系））
本研究通过微磁学模拟系统研究了单层和多层菱形纳米磁体的静态与动态磁行为，发现多层结构因增强的偶极耦合而具有更大的频率可调性（3 GHz），为可重构微波器件提供了新途径。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Spin-torque driven ferromagnetic resonance in a nonlinear regime
Co掺杂的自旋阀纳米结|利用具有垂直各向异性的Ni多层膜研究了非线性区自旋矩驱动的铁磁共振（ST-FMR）。在大幅度微波电流激励下，测量了恒磁场扫描的共振线，该共振线产生了Co的大角度进动|Ni层磁化。随着射频功率的增加，共振线变宽，变得不对称，其峰值向较低的外加场移动。在高功率下，也观察到ST-FMR电压信号的非滞后阶跃。结果进行了分析，在折叠效应的强迫非线性振荡器和相比，宏自旋模拟。ST-FMR非滞后阶跃响应可用于频率和振幅可调的纳米级场传感器。
2009-10-24 cond-mat.mes-hall
Macrospin Models of Spin Transfer Dynamics
本文采用宏观自旋（单畴）近似和广义Landau-Lifshitz-Gilbert方程的数值解研究了自旋阀的电流诱导磁化动力学。为了与实验进行定量比较[Kiselev { \it et al.} Nature { \bf 425}，380（2003）]，我们计算了电阻和微波功率作为电流和外场的函数，包括各向异性、阻尼、自旋转移矩、热涨落、自旋泵激和横向自旋电流的不完全吸收的影响。虽然在模拟中出现了许多实验特征，但有两个显著的差异：进动频率的电流依赖性和具有明显磁阻特征的微波静磁相位的存在/不存在。与微磁模拟设计相同的实验模型进行比较。
2005-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Symmetry Breaking in Quasistatic Magnetic Oscillations
最新的微波实验用磁偶极波振荡谱证实了准二维铁氧体粒子的磁矩和磁电性质。本文所发展的理论表明，存在宏观量子拓扑效应。宏观系统的量子相干性是指大量粒子可以在单个量子态中集体合作的情况。这些效应很少通过宏观测量观察到，因为许多状态的统计平均通常掩盖了量子离散性的所有证据。在正常磁化的铁氧体磁盘磁偶极振荡模式演示的哈密顿系统的属性。本文的目的是表明，由于绝热运动过程中的这种哈密顿系统的对称性破缺，磁流，和本征电矩的宏观量子效应。
2005-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave near-field helicity and its role in the matter-field interaction
在前文中，我们用解析方法证明了在微波场的无源亚波长区域中，存在时变电场和磁场之间的局部耦合的场结构，这种耦合不同于规则自由空间电磁波中的电磁耦合。作为这样的近场的源，有一个小的准2D铁氧体磁盘的磁偶极模（MDM）谱。源自MDM铁氧体颗粒的近场的特征在于拓扑上独特的结构的功率流涡，非零螺旋度，和扭转自由度。本文对微波近场螺旋度及其在物质-场相互作用中的作用进行了数值和实验研究。我们表明，一个可以区分不同的微波近场螺旋度参数为不同的介电样品加载铁氧体盘传感器的介电常数。我们分析了场的拓扑结构对螺旋度性质的影响。我们证明了MDM光谱和近场螺旋度参数的负载样品的对映体性质的依赖性。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Autoresonant control of the magnetization switching in single-domain nanoparticles
控制纳米器件中磁化切换的能力是开发快速可靠的信息存储和处理技术的关键一步。在这里，我们表明，开关动态可以有效地控制使用微波场缓慢变化的频率（自谐振）。与竞争方法相比，这种技术使我们能够将施加的场减少$30%$以上，而不需要微调场参数。对于纳米颗粒的线性链，这种效应甚至更引人注目，因为偶极相互作用往往会抵消温度的影响。所有磁矩的同时切换因此可以在纳秒时间尺度上有效地触发。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall
Co- and contra-directional vertical coupling between ferromagnetic layers with grating for short-wavelength spin wave generation
产生短自旋波的可能性是当前磁子学领域的一个热点。我们提出了一种有效的和技术上负担得起的方式转换的长自旋波，这可能是由传统的微波天线，短，亚微米波。它是通过光栅辅助共振动态偶极相互作用之间的两个铁磁层分开一定的距离。我们分析的最佳转换的标准，给出了一个半解析的耦合系数的方法。我们通过数值计算表明，有效的能量传递层之间，这可能是同向或反方向的类型。这样的系统既可以作为短自旋波发生器，也可以作为频率滤波器，从而推动了磁振子的可能应用。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Hyperfine-mediated transitions between electronic spin-1/2 levels of transition metal defects in SiC
SiC中的过渡金属缺陷引起局部电子状态，其可以在工业成熟的半导体平台中的电信范围内进行光学寻址。这导致了对这些缺陷中心的自旋和光学性质的严格审查。对于自旋-1/2缺陷，缺陷对称性和强自旋-轨道耦合的组合可以限制允许的自旋跃迁，产生寿命长但难以通过微波自旋操纵解决的缺陷自旋。在这里，我们通过分析和数值计算结果表明，一个中心核自旋的存在下，可以导致一个非平凡的电子自旋态的混合，同时保持缺陷对称性。小的外加磁场和超精细耦合之间的相互作用打开了在没有超精细耦合的情况下被禁止的磁微波跃迁，使得能够有效地操纵电子自旋。我们还发现，平行于c轴的微波电场可以用来操纵电子自旋通过调制的偶极超精细项的相对强度。
2021-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Azimuthally unidirectional transport of energy in magnetoelectric fields. Topological Lenz effect
磁偶极模（MDM）是准二维铁氧体圆盘中的微波能量本征态振荡，具有拓扑上不同的旋转场结构和单向功率流循环。乍一看，这似乎违反了角动量守恒定律，因为嵌入铁氧体样品的微波结构是机械固定的。然而，角动量被看作是保守的，如果在整个微波结构中的电磁场的拓扑性质被考虑在内。在本文中，我们表明，由于MDM共振铁氧体样品中的能量的方位角单向传输的拓扑作用，在放置在该样品附近的金属屏幕上存在相反的拓扑反应。我们称这种效应为拓扑Lenz效应。拓扑楞次定律适用于相反的拓扑电荷，一个在铁氧体样品中，另一个在金属屏幕上。MDM起源于近场，即磁电（ME）场，在金属上感生螺旋表面电流和有效电荷。由这些电流和电荷形成的场将与它们的起因相反。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
Quantum simulations and experiments on Rabi oscillations of spin qubits: intrinsic {\sl vs} extrinsic damping
电子顺磁共振实验表明，自旋量子比特系综的拉比振荡的衰减明显取决于微波功率，更准确地说，取决于拉比频率，最近被称为“驱动退相干”的效果。通过直接数值求解关联多体系统的含时薛定谔方程，我们详细研究了可能导致这种退相干的不同机制。假设耗散的影响是可以忽略不计的（$T_1=\infty$），它表明偶极耦合自旋系统-甚至弱-随机不均匀性是足以解释的显着特点的实验观察。一些实验例子来说明数值模拟方法的潜力。
2011-12-12 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
