Spin Hall effect versus Rashba torque: a Diffusive Approach
电流驱动的重金属/铁磁体双层膜中的单个铁磁体的磁化动力学最近已经实现。在这项工作中，自旋力矩引起的所谓的Rashba自旋轨道耦合和自旋霍尔效应被认为是在一个扩散模型。的铁磁体和重金属的厚度作为一个函数的扭矩的依赖性进行了分析。我们表明，（i）这两个扭矩的形式${\bf T}=T_{||}{\bf m}\times{\bf y}+T_\bot{\bf m}\times({\bf y}\times{\bf m})$，（ii）的比例$T_{||}/T_\bot$强烈依赖于层的厚度和（iii）的自旋扭矩的厚度依赖性提供了一个指示的起源（Rashba-或自旋霍尔效应-诱导）的自旋扭矩。
2012-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-adiabatic quantum pumping by a randomly moving quantum dot
我们研究了由经历随机横向运动的量子点表示的开放的一维量子系统中电荷随时间的涨落。在基本上非绝热设置中，我们研究了扩散和弹道（Levy）制度的障碍运动的电流以及净泵浦电荷经历随机波动的静态背景。我们表明，在大的时间限制，$t \to \infty$，波函数自然分离成贝里相位分量（导致在共同移动的框架中的波振幅的奇异部分）和非绝热校正（所产生的快速振荡，缓慢衰减的尾巴相同的振幅）。基于这种分离，我们报告两个关键结果：第一，无序平均波函数和电流是渐近主要由相同的Berry相位贡献，适用于绝热运动的情况下。第二，在一个短的过渡期后，泵浦的电荷表现出比绝热理论预测的增长快得多的波动。我们还推导出平均传播子（在共同移动的基础表示）的扩散和弹道类型的运动考虑的确切表达式。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Rabi oscillations under ultrafast excitation of graphene
研究了本征石墨烯带间超快激发下载流子的相干非线性动力学。随着泵浦强度的增加，响应出现拉比振荡。考虑到能量弛豫和退相的影响，计算光激发分布与时间和能量的关系。光谱和时间依赖性的探测辐射的响应（透射和反射系数）被认为是不同的泵浦强度和拉比振荡与时间和强度进行了分析。
2010-05-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping into superconductors: A new probe of spin dynamics in a superconducting thin film
自旋泵浦是指微波驱动的自旋电流从铁磁体注入到相邻的靶材料中。我们从理论上研究了自旋抽运到超导体中的过程，充分考虑了杂质自旋轨道散射，这对于描述有限自旋扩散长度的自旋扩散输运是必不可少的。我们计算的自旋泵浦信号的温度依赖性，并表明，一个明显的相干峰出现立即低于超导转变温度Tc，即使在存在的自旋轨道散射的生存。这一现象为研究超导薄膜的动态自旋极化率提供了一种新的途径。这与用于研究大块超导体的核磁共振技术形成对比。
2017-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Tuning odd triplet superconductivity by spin pumping
研究了具有旋进磁化的扩散铁磁体/正常金属/超导体结中的邻近效应。我们发现，在正常金属中诱导的奇频配对被铁磁体的自旋泵浦所改变，因此可以通过改变进动频率来调谐。在对应于两倍的超导能隙的频率，奇频配对强烈增强。我们发现了一个交叉，从正常的金属，通过调整进动频率的奇频超导。这给出了一个清晰的签名的奇频超导可观察到的扫描隧道显微镜。根据正常金属中的配对对称性，我们发现正常金属和扫描隧道显微镜针尖之间的隧穿电导中存在从能隙到峰结构的交叉。
2009-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Characterization of spin relaxation anisotropy in Co using spin pumping
铁磁体被认为表现出强烈的各向异性自旋弛豫，自旋纵向磁化的弛豫长度显著长于自旋横向磁化的弛豫长度。在这里，我们使用自旋泵的贡献Gilbert阻尼非共线磁化的Py $_{1-x}$ Cu $_{x}$ /Cu/Co三层结构的自旋弛豫的各向异性的特征。在垂直于薄膜平面的场偏置下，Py $_{1-x}$ Cu $_{x}$和Co之间的静态磁化角可以控制从Py $_{1-x}$ Cu $_{x}$泵入Co的纵向和横向自旋电流的投影。拟合扩散输运模型得到Co中的纵向自旋弛豫长度$< 2$ nm。发现的纵向自旋弛豫长度比那些小一个数量级由电流垂直于平面的巨磁阻测量确定，但与横向自旋弛豫长度在Co确定的自旋泵。
2016-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unified description of bulk and interface-enhanced spin pumping
在扩散图象中讨论了射频磁场抽运在金属或半导体中产生的非平衡自旋积累的动力学。由旋转的外加磁场或弱铁磁体的旋进磁化在均匀系统中产生的直流自旋累积通常由hbar ω的（小）分数给出，其中ω是旋转或旋进频率。通过添加相邻的无场区域并允许自旋的扩散，自旋累积在界面处显著增强，在长自旋弛豫时间的限制下在普适值hbar Ω处饱和。当系统尺寸为sqrt（2 π D Ω）量级时，这种效应可以最大化，其中D是扩散常数。我们将所得结果与A. Brataas等人[Phys.Rev.B66，060404（R）（2002）]。
2005-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics in synthetic antiferromagnets: Role of dynamical energy and mutual spin pumping
我们研究磁化动力学的非对称层间交换耦合的Py/Ru/Py三层使用矢量网络分析仪为基础的和电检测铁磁共振技术。两种不同的铁磁共振模式，同相和异相，观察到所有三个制度的静态磁化配置，通过反平行排列在低场，自旋触发器过渡在中间场，和平行排列在高场。的非单调行为的模式作为外部场的函数进行了详细的解释，通过分析层间交换和塞曼能量，并被发现是完全由它们的动态组件的相互作用。此外，这两种模式的线宽被确定在三个制度和线宽与外部磁场的不同行为归因于相互自旋泵在样品中诱导。有趣的是，异相和同相模式的线宽之间的差异在自旋触发器转变时减小，并且在反平行和平行排列的磁化状态之间反转。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall
Spin pumping by a moving domain wall at the interface of an antiferromagnetic insulator and a two-dimensional metal
本文用 Keldysh Green 函数研究 AFMI/二维金属界面运动畴壁的二阶自旋泵浦，揭示其受自旋弛豫、Fermi 面嵌套及扩散分布影响。
2024-01-28 cond-mat.mes-hall
Electronic Pumping of Quasiequilibrium Bose-Einstein Condensed Magnons
本文从理论上研究了半导体与绝缘体直接接触时，准平衡玻色-爱因斯坦凝聚磁振子系统之间的自旋转移。虽然电荷转移被禁止跨越界面，自旋输运产生的绝缘体和导体自旋之间的交换耦合。在正常的绝缘体相，自旋输运仅由热梯度和自旋扩散梯度的存在下，玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的存在下，同时，引起一个温度无关的凝聚自旋流。取决于系统的热力学偏置，自旋可以沿任一方向穿过界面，从而产生磁振子动态相变的可能性。我们讨论了实验的可行性观察BEC稳定状态（煽动的自旋塞贝克效应），这是比较熟悉的自旋转移引起的经典不稳定性。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Spin transport parameters in metallic multilayers determined by ferromagnetic resonance measurements of spin pumping
我们测量了自旋输运在非铁磁（NM）金属多层膜的贡献阻尼由于自旋泵从铁磁Co 90 Fe 10薄膜。多层堆叠由具有不同NM材料和厚度的NM 1/NM 2/Co 90 Fe 10（2 nm）/NM 2/NM 3组成。使用传统的理论一维扩散自旋输运的金属，我们表明，由于自旋泵的有效阻尼可以强烈影响的自旋输运性质的每个NM在多层，这允许使用阻尼测量，以准确地确定自旋输运性质的各种NM层在完整的五层堆叠。我们发现，由于其高电阻率，非晶Ta是一个差的自旋导体，尽管短的自旋扩散长度为1.0 nm，和Pt是一个优秀的自旋导体凭借其低电阻率和自旋扩散长度仅为0.5 nm。自旋霍尔效应测量可能低估了自旋霍尔角在铂假设一个更长的自旋扩散长度。
2013-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin diffusion length associated to out-of-plane resistivity of Pt thin films in spin pumping experiments
利用宽带铁磁共振研究了NiFe/Pt双层膜中自旋抽运引起的Gilbert阻尼增强效应（$Δα$）。的双层，其中具有可忽略的界面自旋记忆损失，作为Pt层厚度（$t_{\text{Pt}}$）和温度（100-293 K）的函数进行了研究。在扩散自旋泵理论的框架内，我们证明了Dyakonov-Perel（DP）或Elliot-Yaffet（EY）自旋弛豫机制单独作用与我们的观察是不相容的。相反，如果我们认为自旋弛豫特征时间（$τ_{\text{s}}$）和动量弛豫特征时间（$τ_{\text{p}}$）之间的关系是由DP和EY机制的叠加决定的，则与实验结果的定性和定量一致性是极好的。值得注意的是，我们发现，$τ_{\text{p}}$必须由Pt膜的面外电阻率（$ρ$）确定，因此其自旋扩散长度（$λ_{\text{Pt}}$）与$t_{\text{Pt}}$无关。我们的工作解决了关于$t_{\text{Pt}}$依赖$λ_{\text{Pt}}$的争议，通过证明其基本连接与$ρ$考虑沿相同方向的自旋电流流动。\end{abstract}
2021-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin Response to Localized Pumps: Exciton Polaritons Versus Electrons and Holes
极化激元极化可以用赝自旋来描述，该赝自旋可以沿着$x,\,y,$或$z$轴取向，类似于电子和空穴自旋。与电子和空穴不同，时间反演对称性要求自旋-轨道相互作用的动量是奇数，而极化激元的自旋-轨道相互作用的模拟，即所谓的TE-TM分裂，在动量上是偶数。我们计算和比较极化激元，电子和空穴系统的自旋输运，在扩散制度的许多散射。在维度重新标度后，具有空间均匀粒子密度的扩散系统具有相同的动力学，而不管粒子类型。三种粒子之间的差异出现在空间非均匀系统中，泵在特定的局部点。我们考虑振荡泵和瞬态（δ函数）泵。在这样的系统中，每种粒子类型都产生独特的自旋模式。这些粒子可以通过它们不同的空间多极特征、它们在垂直磁场中的响应和共振以及它们的相对大小（对于电子来说最大，对于空穴来说最弱）来区分。这些图案表现为响应于产生面内和垂直自旋信号的非偏振泵浦，以及响应于自旋从面内旋进到面外的偏振泵浦，反之亦然。这些结果将有助于设计具有大自旋极化信号的系统，用于识别实验装置中的主导自旋轨道相互作用和测量次主导项，以及测量散射时间和自旋轨道耦合的大小。
2015-12-07 cond-mat.mes-hall
Collective versus single-particle effects in the optical spectra of finite electronic quantum systems
我们用准经典方法研究了频率小于等离子体频率的有限电子量子系统的光谱。这种方法包括集体效应，使我们能够分析（单粒子）电子动力学的性质如何影响有限电子量子系统中的光谱。我们推导出一个解析表达式的低频电磁辐射的吸收系数在有限的量子系统的弹道电子动力学和镜面反射的边界：一个二维的电子气限制在一个带的宽度a（该方法可以应用于任何形状的系统和电子动力学-扩散或弹道，规则或不规则的运动）。通过与使用随机相位近似的数值计算结果的比较，我们表明，我们的分析方法提供了一个定性和定量的理解的光谱。
2000-11-19 cond-mat.mes-hall
Spin Swapping Transport and Torques in Ultrathin Magnetic Bilayers
从理论上研究了由铁磁体和正常金属组成的无序双磁性双层膜中的平面自旋输运（通常用于自旋泵浦、自旋Seebeck和自旋轨道矩实验）。采用紧束缚模型，将非本征自旋霍尔效应、自旋交换和自旋弛豫放在同等的基础上处理，我们发现自旋轨道耦合输运的性质显著地依赖于层厚$d$和平均自由程$λ$之间的比值.当自旋霍尔效应在扩散极限（$d\ggλ$）中占主导地位时，自旋交换在努森区域（$d\lesssimλ$）中占主导地位。一个值得注意的结果是，施加在铁磁体上的自旋-轨道力矩的对称性在这两个区域中是完全不同的。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall
Mass inversion at the Lifshitz transition in monolayer graphene by diffusive, high-density, on-chip, doping
针对传统输运测量装置无法兼容超高真空化学掺杂、场效应掺杂密度不足的问题，开发了扩散型碱金属蒸气片上掺杂方法，实现超高载流子掺杂并观测到石墨烯Lifshitz转变的回旋质量反转。
2024-01-16 cond-mat.mes-hall
Dynamic density functional theory versus Kinetic theory of simple fluids
通过结合动力学和密度泛函理论的方法，我们给出了分子流体的描述，解释了它们的微观结构和热力学性质以及流体动力学行为。我们着重于单粒子相空间分布的演化，而不是动态密度泛函理论中粒子平均密度的演化。由此产生的方程可以在两个不同的物理极限进行研究：扩散动力学，典型的胶体流体没有流体动力学相互作用，其中颗粒受到过阻尼运动导致的耦合与溶剂在休息，和惯性动力学，典型的分子流体。最后，我们提出了一种算法来解决数值和有效的动力学方程采用离散化过程中使用的类似的格子玻尔兹曼方法。
2010-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Spin Hall phenomenology of magnetic dynamics
研究了自旋轨道相互作用在涂有导电体的铁磁薄膜的磁电耦合动力学中的作用。虽然这项工作的主要推力是现象学的，几个流行的简单模型被认为是微观上的一些细节，包括Rashba和狄拉克二维电子气体耦合到磁绝缘体，以及扩散自旋霍尔系统。我们专注于长波长的磁动力学的经验，电流感应扭矩和产生虚拟电动势。我们的现象学提供了一个合适的框架，用于分析实验电流感应磁动力学和相互电荷泵，包括磁阻和吉尔伯特阻尼各向异性的影响，而不需要诉诸任何微观考虑或建模。最后，对自旋-轨道相互作用和磁织构的相互作用作了一些评论。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall
Longitudinal and transversal spin dynamics of donor-bound electrons in fluorine-doped ZnSe: spin inertia versus Hanle effect
利用泵浦-探测克尔旋转技术研究了掺氟ZnSe外延层中强定域施主束缚电子的自旋动力学。开发了一种利用自旋惯性的方法，并用于测量纵向自旋弛豫时间，$T_1$，在宽范围的磁场，温度和泵密度。当外加磁场从0变化到2.5 T（法拉第几何）和温度范围为$1.8-45$ K时，施主束缚电子自旋的$T_1$时间约为1.6 $μ$ s，几乎保持恒定。非均匀自旋退相时间，$T_2^*=8-33$ ns，测量使用的共振自旋放大和汉勒效应下的脉冲和稳态泵浦，分别。这些发现对可能的自旋弛豫机制施加了严格的限制。
2015-03-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Magnon versus electron mediated spin-transfer torque exerted by spin currents across antiferromagnetic insulator to switch magnetization of adjacent ferromagnetic metal
最近的实验[Y。Wang等人，Science 366，1125（2019）]关于磁振子介导的自旋转移矩（MSTT）的解释是，通过在反铁磁绝缘体（AFI）的一个表面上施加非平衡电子自旋密度，因此，它们在AFI上的传播剥夺了传导电子，最终导致铁磁金属（FM）的磁化反转，附着于AFI的相对表面。我们采用最近发展的时间相关的非平衡格林函数结合Landau-Lifshitz-Gilbert方程（TDNEF +LLG）形式主义来演化传导电子的量子力学，而它们通过自洽反作用与经典的原子自旋动力学描述的局域磁矩相互作用求解LLG方程组。在注入方波电流脉冲作为初始条件时，FM偏振器/AFI/FM分析器结的TDNEGF+LLG模拟表明，在FM分析器内的局部磁矩反转在需要更大的脉冲高度和更长的持续时间的意义上是效率较低的，比传统的电子介导的STT（ESTT）驱动标准FM偏振器/正常金属/FM分析器自旋阀中的磁化切换。由于由AFI的自旋泵浦产生的电子和由AFI的直接传输产生的磁振子，自旋电流被注入FM分析器，其局部磁矩将经历MSTT和ESTT的组合。然而，通过人为地关闭ESTT，我们证明了MSTT起着主导作用，因此，其理解为没有电子部件的全磁振子驱动磁化开关器件铺平了道路。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction in InAs/GaAs self-assembled quantum dots : dynamical nuclear polarization versus spin relaxation
研究了超精细相互作用对自组装InAs/GaAs量子点中单电荷激子X+和X-光学取向的影响。所有测量都是在低温下通过显微光致发光研究的单个量子点上进行的。我们表明，超精细相互作用导致一个有效的部分自旋弛豫，在50 kHz调制激发极化，但由于动态核极化在稳定的光泵浦条件下，这成为强烈抑制。这种光学产生的类磁核场在与纵向施加场相反的方向上产生时可以变得非常强（高达~4 T），并且然后表现出双稳态状态。这种效果是很好地描述了一个理论模型，在微扰的方法，它揭示了电子自旋翻转的能量成本在总磁场中发挥的关键作用。最后，我们强调了X+和X-三重离子在超精细相互作用方面的异同，这与理论描述是完全一致的。
2009-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of gigahertz and terahertz transport regimes on spin propagation and conversion in the antiferromagnet IrMn
控制反铁磁系统中的自旋输运对于未来的自旋电子学应用至关重要，其操作速度扩展到超快时间尺度。在这里，我们研究了从千兆赫（GHz）太赫兹（THz）制度的自旋输运和自旋到电荷电流转换（S2 C）在原型反铁磁体IrMn的过渡采用自旋泵和太赫兹光谱技术。我们揭示了一个因素的4短的特征传播长度的自旋电流在太赫兹频率（~ 0.5 nm）相比，GHz的制度（~ 2 nm），这可能是由于电子自旋输运的弹道和扩散性质，分别。这一结论得到了太赫兹自旋电流的亚皮秒时间动力学提取的支持。我们还报告了一个显着的影响，S2 C起源于IrMn/非磁性金属界面，这是更明显的太赫兹制度，并打开了大门，在超快的时间尺度上的自旋控制的优化。
2022-02-12 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
Laser-Induced Current Transients in Ultrafast All-Optical Switching of Metallic Spin Valves
University of Lancashire（兰开夏大学）；Seagate Technology（希捷科技）
研究通过原子级自旋动力学揭示了激光诱导电流瞬态在金属磁阻阀全光开关中的作用机制，发现非平衡热电子和自旋极化电流主导开关过程，并在高能量下产生多域结构。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall
Transport theory and spin-transfer physics in d-wave altermagnets
本文基于微观t-J模型的从玻色子表述，为d波交变磁体中的巡游载流子发展了介观输运理论，揭示了自旋极化扩散贡献及独特的自旋转移响应，为自旋织构动力学提供了新可能。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall
Probing orbital currents through inverse orbital Hall and Rashba effects
Universidade Federal de Pernambuco（巴西伯南布哥联邦大学）；Pontifícia Universidad Católica de Chile（智利天主教 Pontificia 大学）；Universidade Federal de Viçosa（巴西维索萨联邦大学）
研究金属和半导体材料中轨道到电荷转换，揭示逆轨道Hall效应和逆轨道Rashba效应的核心作用，通过SP-FMR和SSE检测轨道电流，发现氧化铜增强信号，提取轨道扩散长度，证实轨道传输存在。
2025-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-current driven spontaneous coupling of ferromagnets
提出了自旋霍尔几何铁磁体中自旋电流驱动的同步自振荡的理论框架。底部重金属中的自旋霍尔效应产生的自旋电流通过自旋转移效应在附着的铁磁体中激发磁化强度的自振荡。自旋电流同时在铁磁体内部产生自旋积累。因此，当两个铁磁体的顶表面通过具有长自旋扩散长度的磁性材料连接时，另一自旋电流根据铁磁体之间的自旋累积的梯度流动。该额外的自旋电流激发额外的自旋扭矩，导致磁化的耦合运动。这种耦合机制纯粹来自系统中的自旋自由度，而不使用电和/或磁相互作用。额外的自旋力矩作为磁化之间的排斥力，并倾向于振荡器之间的反相同步。同步状态中的相位差由该附加自旋扭矩和自旋泵送之间的竞争确定。最终，根据电流大小，在单个铁磁体中自发地激发同相或反相同步。这些结论是通过从扩散自旋输运理论导出附加自旋力矩的理论公式，数值求解磁化运动方程和解析求解得到的。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.AO
