Spin Current and Current-Induced Spin Transfer Torque in Ferromagnet-Quantum Dot-Ferromagnet Coupled Systems
基于Keldysh的非平衡格林函数方法，研究了铁磁-量子点-铁磁耦合系统中自旋相关的输运性质.结果表明，自旋电流具有与电性电流完全不同的特性，通过改变两个磁化强度的相对取向，自旋电流的大小甚至可以改变其符号。发现当量子点在共振位置处的分立能级与偏置电压相匹配时，电流诱导自旋转移矩（CISTT）会大大增强。还讨论了CISTT、电流和自旋电流之间的关系。
2006-03-09 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques in textured Rashba ferromagnets
在具有小自旋-轨道耦合的系统中，磁化上的电流感应扭矩需要非均匀的磁化纹理。对于大的自旋-轨道耦合，即使在磁化方向上没有梯度，也存在这样的转矩。在这里，我们考虑在铁磁金属与Rashba自旋轨道耦合和非均匀磁化的电流感应扭矩。我们首先从现象学上构造了系统对称性所允许的所有转矩，在磁化方向梯度和电场中为一阶。其次，我们使用玻尔兹曼方法来计算自旋轨道耦合中出现的二阶自旋力矩。我们将我们的结果应用到电流驱动的畴壁，并发现畴壁的流动性受到强烈影响的扭矩，导致从自旋轨道耦合和磁化织构的不均匀性之间的相互作用。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall
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
Current-induced torques due to compensated antiferromagnets
本文分析了在含有补偿反铁磁体的电路中，电流感应转矩对铁磁体磁化结构的影响。我们认为，这些扭矩一般是非零的，并支持这一结论与一个微观NEGF计算电路包含反铁磁NiMn和铁磁Co层。由于对称性决定了电流感应转矩形式的差异，表达铁磁体配置对电流和外部磁场的依赖性的相图与其铁磁体对应物在性质上不同。
2007-08-23 cond-mat.mes-hall
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
Field-Free Synthetic-Ferromagnet Spin Torque Oscillator
我们研究了自旋阀结构的磁化动力学与自由复合合成铁磁体（SyF），由两个铁磁层通过正常的金属间隔耦合。在没有外加磁场的情况下，通过外加电流可以将铁磁耦合的SyF激发到动力学进动态。我们解析地确定这些状态的稳定性，在空间中跨越的电流密度和SyF层间交换耦合。数值模拟证实了我们的分析结果。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Kinetic Theory of Current-Induced Torques in Rashba Ferromagnets
最近的实验研究的薄膜器件包含一个单一的铁磁层的动机，我们发展了一个量子动力学理论的电流感应磁矩在Rashba模型铁磁体。我们发现，电流引起的自旋密度是负责的开关行为是由于最本质上是自旋相关的准粒子寿命，并推导出一个简单的模型的相关限制的解析表达式。定量模型参数估计表明，在相邻的金属正常磁性层的自旋轨道耦合开关效应的强度起着至关重要的作用。
2012-01-04 cond-mat.mes-hall
Optical spin transfer and spin-orbit torques in thin film ferromagnets
研究了圆偏振光激发下薄膜铁磁层中的光致转矩。我们研究的情况下，有和没有Rashba自旋轨道耦合使用4带模型。在没有Rashba自旋轨道耦合的情况下，我们推导出了光学力矩的解析表达式，揭示了力矩主要来自光学自旋转移力矩（即当力矩沿光学角动量方向时）的条件，以及当力矩来自逆法拉第效应（即当力矩垂直于光学角动量时）的条件。我们发现，当激发能远离带边跃迁时，光自旋转移矩占主导地位，磁交换分裂远大于寿命展宽。对于大的Rashba自旋轨道耦合和面外磁化的情况下，我们发现扭矩一般是垂直于光子角动量，并归因于光学Edelstein效应。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall
Spin-Motive Forces and Current-Induced Torques in Ferromagnets
在金属铁磁体中，已知自旋转移力矩和自旋动力呈现出相互关系。最近对具有强自旋-轨道耦合的铁磁体的实验揭示了流动载流子与磁化强度之间相互作用的丰富复杂性，但对这种耦合动力学缺乏全面的了解。在这里，我们开发了一个一般的现象学的两个相互作用的过程中的电荷泵的自旋动力学和电流驱动的磁化动力学。形式主义是有效的自旋轨道耦合的任何强度，并提出了一个系统的计划，推导出所有可能的扭矩和电荷泵条款，遵守对称性要求的点群的系统。我们演示了如何通过Onsager互惠关系连接不同的电荷泵和扭矩的贡献。的形式主义适用于两个重要的系统：各向同性铁磁体与非均匀磁化和均匀的铁磁体描述的点群$C_{2v}$。
2015-06-11 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
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
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
Theory of in-plane current induced spin torque in metal/ferromagnet bilayers
使用半经典的方法，同时结合自旋霍尔效应（SHE），自旋扩散，量子阱状态，和界面自旋轨道耦合（SOC），我们解决这些机制的相互作用的起源，在正常的金属/铁磁金属双层薄膜中观察到的面内电流诱导的自旋扭矩。针对双层膜中铁磁体的厚度远小于自旋扩散长度的情况，如厚度为$\sim 10$ nm的Pt/Co双层膜，我们的方法同时考虑了自旋转移矩（SHE-STT）和自旋轨道矩（SOT）对自旋矩的两种贡献，即自旋转移矩（SHE-STT）是由于自旋电子自旋注入引起的，而自旋轨道矩（SOT）是由于自旋电子自旋累积引起的. SOC在界面处产生有效磁场，因此其修改了SHE-STT预期的角动量守恒。SHE诱导的自旋电压和界面自旋电流是相互依赖的，因此以自洽的方式求解。此外，由量子阱态介导的自旋输运可能是实验观察到的自旋扭矩相对于铁磁体的厚度的快速变化的原因。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall
Spin Hall and spin swapping torques in diffusive ferromagnets
从量子动力学方法出发，导出了考虑非本征自旋-轨道耦合的铁磁体中电荷-自旋耦合动力学的广义漂移-扩散方程，包括自旋和反常霍尔效应、自旋交换、自旋进动和弛豫过程等主要输运现象.我们认为，在铁磁体中的自旋交换效应是由于自旋极化增强，而整体自旋纹理的自旋轨道和自旋进动效应的相互作用引起的显示复杂的空间依赖性，可以利用产生扭矩和核/传播域壁中心对称的几何形状，而不使用外部偏振器，而不是传统的理解自旋轨道介导的扭矩。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall
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
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
Nanowire Spin Torque Oscillator Driven by Spin Orbit Torques
来自施加到铁磁体的纳米级区域的自旋电流的自旋扭矩可以充当负磁阻尼，从而激发其磁化的自振荡。相反，自旋扭矩均匀地施加到扩展的铁磁膜的磁化不产生自振荡磁动力学，但导致饱和磁化强度的降低。在这里，我们报告的自旋扭矩的影响的研究系统的中间维度-铁磁纳米线。我们观察到相干的自振荡的磁化在铁磁纳米线作为一个自旋轨道力矩驱动的自旋力矩振荡器的有源区。我们的工作表明，磁化自振荡可以激发在一个一维的磁系统和自旋力矩振荡器的活动区域的尺寸可以扩展到纳米长度尺度以外。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Observation of anomalous spin-torque generated by a ferromagnet
在这项工作中，我们报告的观察面内电流感应面外磁场驱动的自旋阀结构的扭矩。由于铁磁体具有高自旋轨道耦合，因此预期其是自旋轨道扭矩的来源，因为其具有非对称霍尔效应（AHE：等效于重金属中的自旋霍尔效应）。为此，我们在一个自旋阀（由一个固定磁体和一个自由磁体组成，中间用铜间隔隔开）中，通过面内射频电流，测量直流电压，进行了自旋力矩铁磁共振（ST-FMR）实验。我们的实验结果最终表明，施加在自由磁体上的自旋力矩不是由于固定磁体的AHE注入的自旋电流引起的，而是源于面内电流驱动的面外有效磁场。这是一类新的自旋力矩，它与Slonczewski自旋转移力矩和Rashba类场力矩完全不同。有效的面外磁场取决于被钉扎层的电流方向（面内）和磁化方向（面内）。这种非常规扭矩背后的一个可能机制可能是界面自旋散射，这也是当前面内GMR效应的起源。最重要的是，这种有效的面外扭矩可用于在自旋电子存储器应用中切换面外磁性位。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque in 3D topological insulator-ferromagnet heterostructure: crossover between bulk and surface transport
利用线性响应理论研究了由铁磁体沉积在三维拓扑绝缘体上构成的异质结构中电流驱动的自旋轨道矩。我们开发了一个紧束缚模型的异质结构，采用最小的界面杂交方案，促进诱导磁交换的拓扑表面状态，以及诱导Rashba样的自旋轨道耦合的铁磁体。因此，我们的模型考虑了自旋霍尔效应从体状态连同反向自旋电流和磁电效应在界面上平等的立足点。通过改变整个能带结构的输运能，我们发现了一个从表面为主的体为主的运输制度的交叉。我们表明，自旋密度分布和自旋轨道力矩的性质在这两个制度有很大不同。我们的研究结果，这与实验观察比较有利，表明最近报道的大阻尼扭矩更可能归因于界面磁电效应，而自旋霍尔扭矩仍然很小，即使在体占主导地位的制度。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
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
Charge-Induced Spin Torque in Anomalous Hall Ferromagnets
我们证明了当化学势在磁场中被调制时，在没有电流流动的情况下，磁掺杂系统中的自旋轨道耦合电子对局部磁化强度施加自旋力矩。自旋矩与反常霍尔电导率成正比，其有效场强可克服塞曼场。利用这种效应，通过薄膜中的栅极控制来切换局部磁化的方向。与传统的电流感应自旋-轨道转矩相比，该电荷感应自旋转矩基本上是平衡效应，因此，使用该操作原理的器件可能具有比传统器件更高的效率。除了一个全面的唯象推导，我们提出了一个物理理解的基础上的一个Dirac-Weyl半金属，可能实现在一个磁掺杂的拓扑绝缘体的模型。这种效应也可能在纳米过渡材料、复合氧化物铁磁体和稀磁半导体中实现。
2015-09-16 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
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
Chiral skyrmion auto-oscillations in a ferromagnet under spin transfer torque
在具有Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的铁磁材料中，Skyrmion可以稳定在纳米盘几何形状中。我们应用自旋力矩均匀的空间和时间，并观察到数值的skyrmion设置在稳定的旋转运动围绕一个点的纳米盘中心。我们给出了一个理论描述的新兴的自动振荡动力学的基础上的旋转运动的呼吸模式的skyrmion和相关的振荡的面内磁化耦合。分析表明，在这种简单的装置中，自振荡的实现是由于手征对称性破缺。因此，我们认为，该系统是变成一个自旋力矩振子由于手征DM相互作用。
2018-08-04 cond-mat.mes-hall
Transverse and Longitudinal Spin-Torque Ferromagnetic Resonance for Improved Measurements of Spin-Orbit Torques
自旋矩铁磁共振（ST-FMR）是测量重金属/铁磁体双层结构中自旋轨道矩（SOT）的常用方法。在测量过程中，诸如自旋泵浦（SP）和加热的其他谐振过程可以在层之间引起自旋电流或热流，经由逆自旋霍尔效应（ISHE）和能斯特效应（NE）感应附加的谐振电压信号。在标准ST-FMR几何结构中，这些额外伪影表现出与面内磁场的角度相关，面内磁场与来自SOT的整流信号相同。我们通过实验表明，整流和伪影电压可以通过测量横向于所施加电流的ST-FMR信号（即，在霍尔几何形状中）。我们发现，在Pt（6 nm）/CoFeB样品的贡献，从文物是小相比，SOT整流信号CoFeB层薄于6 nm，但可以是显着的较厚的磁性层。我们观察到的伪影电压作为CoFeB厚度的函数，我们建议可能是由于谐振加热效应和SP/ISHE贡献之间的竞争的符号变化。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque in disordered weak ferromagnets
从理论上研究了无序弱铁磁体畴壁上的自旋转移效应。我们确定了无序情况下的绝热条件为$λ\gg λ_{\rm D}\equiv \sqrt{{\hbar D}/{\spol}}$，其中$D$和$\spol$分别是由于$s$ - $d$型交换相互作用引起的扩散常数和自旋分裂能，并且发现，只要满足该条件，即使在弱铁磁体中也会发生完美的自旋转移效应。由力产生的有效$β$项决定了壁的动力学，因此，即使$\spol$很小，壁的运动也可以像强铁磁体一样有效。
2009-08-21 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
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
Current-driven ferromagnetic resonance, mechanical torques and rotary motion in magnetic nanostructures
我们从理论上研究的检测和可能利用电流引起的机械扭矩的铁磁正常的金属异质结所产生的自旋翻转散射或吸收的横向自旋电流的铁磁。为此，我们分析了由交流电流驱动的自旋阀的直流电压信号。与最近的研究一致，这种“整流”，作为交流频率和施加的磁场的函数测量，包含关于静磁学和-动力学的重要信息。随后，我们表明，自旋转移到晶格激发的振动可以检测到的DC电压共振分裂。最后，我们提出了一个自旋转移驱动的电纳米管的概念的基础上集成金属纳米线与碳纳米管，其中的电流感应扭矩产生旋转运动。
2010-01-01 cond-mat.mes-hall
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
Spin-transfer torque in magnetic multilayer nanopillars
我们考虑一个准一维的配置由两个小块的铁磁材料分开的金属之一，并通过两个金属导线接触。自旋极化电流从一根引线注入。我们的目标是研究自旋转移矩引起的两个铁磁体的磁化强度之间的相关性。这个力矩是由电流的磁化和自旋极化之间的相互作用引起的。我们讨论了单个铁磁体的动力学，推广到两个铁磁体的情况，并给出了一些基于实验的参数估计。
2006-10-31 cond-mat.mes-hall
Current driven spin-orbit torque oscillator: ferromagnetic and antiferromagnetic coupling
我们从理论上考虑了Rashba自旋轨道耦合对合成铁磁体和反铁磁体中自旋矩振子（STO）的影响，这些铁磁体和反铁磁体具有块状多层或薄膜结构。合成磁体由一个固定的极化层和两个自由的磁性层组成，它们通过Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用相互作用。我们确定解析共线状态沿易轴是稳定的，并建立数值相图时，系统是在STO模式和共线配置是稳定的，分别。结果表明，Rashba自旋轨道耦合可以在共线态附近产生反阻尼，从而使自旋转移力矩产生自持振荡，并使相图中的STO部分显著增加.此外，我们发现，STO阶段可以深入到反铁磁制度的存在下，自旋轨道力矩。
2016-09-23 cond-mat.mes-hall
Self-generated spin-orbit torque driven by anomalous Hall current
本文发现铁磁导体中由反常霍尔电流驱动的巨自旋轨道力矩，其幅度足以抵消磁阻尼并实现微波纳米振荡器，且在耦合振荡器阵列中具独特优势。
2024-01-10 cond-mat.mes-hall
Temperature-dependent spin-transport and current-induced torques in superconductor/ferromagnet heterostructures
我们研究了准粒子自旋电流通过相邻FM层的自旋泵注入到超导体中。$\;$为此，我们使用NbN/ \ch{Ni80Fe20}（Py）-异质结构与Pt自旋下沉层，并激发铁磁共振的Py-层放置在共面波导（CPW）的样品。微波传输信号的相敏检测是用来定量提取样品和CPW之间的电感耦合强度，解释在反向电流引起的扭矩，在我们的异质结作为温度的函数。在超导转变温度$T_{\mathrm{c}}$以下，我们观察到反自旋霍尔效应（iSHE）抑制了Pt层中产生的类阻尼转矩，这可以通过超导NbN层中自旋电流输运的变化来理解。此外，低于$T_{\mathrm{c}}$，我们发现了一个大的类场电流感应扭矩。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque effects in the dynamic forced response of the magnetization of nanoscale ferromagnets in superimposed ac and dc bias fields in the presence of thermal agitation
通过一个通用的纳米柱模型的自旋力矩器件，包括两个铁磁层代表的自由和固定层和一个导电的间隔都夹在两个欧姆接触的静态强制响应的纳米级铁磁体的热波动和驱动的任意强度和方向的交流磁场的自旋转移力矩（STT）的影响进行了研究。STT效应通过布朗磁朗之万方程处理，推广到包括Slonczewski STT项，从而扩展了统计矩方法[Y. P. Kalmykov等人，Phys.Rev.B88，144406（2013）]对纳米柱模型的最一般版本的受迫响应。动态磁化率，非线性频率依赖的直流磁化，动态磁滞回线等，然后评估突出STT对低频热弛豫过程和高频铁磁共振等的影响，证明了这些对自旋极化电流的显著依赖性，并有助于解释STT实验。
2015-05-11 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
Resolving Discrepancies in Spin-Torque Ferromagnetic Resonance Measurements: Lineshape vs. Linewidth Analyses
当使用自旋-转矩铁磁共振（ST-FMR）测量自旋-轨道转矩时，分析结果以提取转矩效率的两种替代方法-线形分析和线宽随直流电流变化的分析-经常给出不一致的结果。我们找出了这些矛盾的根源。我们发现，适合的ST-FMR数据的标准分析框架留下显着的残差，我们确定为由于（i）电流诱导的激励的一个小体积的磁性材料的磁阻尼远远大于大部分的磁性层，我们推测是与重金属/磁铁接口和（ii）振荡的样品磁化在调制频率由于加热。残余信号对直流电流的依赖性可能会干扰线宽方法对自旋扭矩效率的准确提取。我们表明，这两种类型的分析之间的差异可以在很大程度上消除外推的窗口中使用的磁场的线宽适合小的值，以尽量减少残余信号的影响。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall
Giant resonant nonlinear damping in nanoscale ferromagnets
磁阻尼是基于磁性纳米颗粒的新兴技术的关键指标，例如自旋扭矩存储器和高分辨率生物磁成像。尽管它的重要性，在纳米级铁磁体的磁耗散的理解仍然难以捉摸，阻尼往往被视为一个现象学常数。在这里，我们报告的发现，一个巨大的频率依赖性的非线性阻尼，强烈地改变了纳米铁磁体的自旋扭矩和微波磁场的响应。这种新颖的阻尼机制起源于三磁振子散射，该散射通过磁振子在纳米磁体中的几何限制而强烈增强。我们发现，巨大的非线性阻尼可以反转自旋扭矩的影响，导致一个令人惊讶的电流引起的增强阻尼的antidamping扭矩的纳米磁体。我们的工作推进了对纳米铁磁体和自旋扭矩器件中磁动力学的理解。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall
Spin Torque and its Relation to Spin Filtering
当自旋极化电子与薄铁磁膜相互作用时，施加在磁矩上的自旋力矩是对自旋过滤的反应。我们表明，在一定的条件下，自旋传输共振（STR）引起的自旋过滤失败。因此，没有自旋转移到铁磁体。STR的条件取决于入射电子的能量和膜的厚度。对于一个简单的模型，我们发现，当STR条件得到满足，铁磁膜是透明的入射电子。
2003-10-16 cond-mat.mes-hall
Interface-driven spin-torque ferromagnetic resonance by Rashba coupling at the interface between non-magnetic materials
Rashba-Edelstein效应源于电子的自旋与其动量之间的相互作用，该相互作用由界面或表面处的自旋-轨道相互作用引起。结果表明，逆Rashba-Edelstein效应可用于将自旋电流转换为电荷电流。在这里，我们证明了Bi/Ag Rashba接口甚至可以驱动相邻的铁磁体共振。我们采用了自旋扭矩铁磁共振激发/检测计划，这是最初开发的散装自旋轨道效应，自旋霍尔效应。在我们的实验中，直接Rashba-Edelstein效应从驱动相邻坡莫合金（Py，Ni 80 Fe 20）层中的磁化旋进的交变充电电流产生振荡自旋电流。磁化动态的电检测是通过由各向异性磁阻引起的时间相关的多层电阻的整流机制来实现的。
2015-08-06 cond-mat.mes-hall
Asymmetric Ferromagnetic Resonance, Universal Walker Breakdown, and Counterflow Domain Wall Motion in the Presence of Multiple Spin-Orbit Torques
我们研究了自旋轨道耦合磁性纳米线中几种畴壁轮廓的运动以及自旋轨道相互作用对均匀磁性薄膜铁磁共振的影响。我们扩展了以前的研究，充分考虑不仅从自旋轨道力矩的类场的贡献，但最近派生的Slonczewski类自旋轨道力矩。我们发现，后者的相互作用影响的磁畴壁速度和沃克击穿阈值的非平凡，这表明它应该考虑在实验数据分析。我们发现，存在多个自旋-轨道力矩可能使沃克崩溃是普遍的意义上说，阈值是完全独立的材料依赖的吉尔伯特阻尼，非绝热性，和手性的畴壁。我们还发现，域壁运动对电流注入持续存在的多个自旋轨道扭矩和壁轮廓将确定这些不同类型的扭矩（例如，类场和Slonczewski的）的定性影响。此外，我们考虑了一个均匀的铁磁层下的电流偏置，并发现共振频率变得不对称对电流方向的Slonczewski类自旋轨道耦合的存在。这与不存在这种相互作用的情况相反，在这种情况下，发现频率相对于电流方向对称。这一发现表明，自旋-轨道相互作用可以通过操纵注入电流的方向来提供对铁磁共振装置中的泵浦和吸收能量的额外控制。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque and spin-polarization in topological-insulator/ferromagnet vertical heterostructures
我们预测了一个非常规的自旋转移矩（STT）作用于N/TI/F垂直异质结构中的自由铁磁（F）层的磁化强度，它起源于三维拓扑绝缘体（TI）表面的强自旋轨道耦合（SOC），以及来自电荷电流在其从正常金属（N）流动时在传输方向上变成自旋极化的电荷电流，在TI板的大部分上。不像对称F '/I/F磁性隧道结中的常规STT（其中仅平面内STT分量在线性响应中为非零），平面内和垂直扭矩在N/TI/F结中都是相当大的，同时不需要固定的F'层作为自旋极化器，这对于自旋电子应用是有利的。使用非平衡Born-Oppenheimer处理之间的相互作用的快传导电子和慢磁化，我们推导出一个通用的Keldysh格林函数为基础的STT公式，这使得它可以分析扭矩中存在的SOC无论是在散装或在界面处的自由F层。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Long-Range Orbital Magnetoelectric Torque in Ferromagnets
虽然人们通常认为，轨道响应被抑制和短程由于强晶体场电位和轨道淬灭，我们表明，轨道磁电响应可以显着长程铁磁体。在由非磁体和铁磁体组成的双层中，来自界面的自旋注入导致铁磁体中的自旋积累和转矩，其通过自旋退相快速振荡和衰减。相比之下，我们发现，即使当外部电场仅施加在非磁体上，我们发现在FM中的大幅度长程轨道磁电响应，其可以远远超过自旋退相长度。这种不寻常的特征是由于晶体对称性所施加的近简并轨道特征，这形成了内禀轨道响应的热点。由于只有热点附近的状态占主导地位，诱导的轨道角动量不表现出相消干涉的情况下，在自旋退相的不同动量的状态。这引起了一个独特的类型的轨道扭矩的磁化，增加与铁磁体的厚度。这种行为可以作为长期寻求的轨道运输的关键证据，直接在实验中进行测试。我们的研究结果打开了在轨道电子器件应用中使用长程轨道磁电效应的可能性。
2022-05-16 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques in the presence of spin-orbit coupling
在强自旋-轨道耦合系统中，自旋转移矩与自旋流发散度之间的关系被推广为自旋转移矩、总角动量流和机械力矩之间的关系。在铁磁半导体中，自旋-轨道耦合很大，这些考虑会改变自旋转移力矩的行为。一个例子是自旋阀中的持续自旋转移力矩：自旋转移力矩不会从界面衰减，而是接近恒定值。第二个例子是在单个铁磁-铁磁界面处的机械扭矩。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall
Current-induced magnetization dynamics in disordered itinerant ferromagnets
在自洽绝热局域密度近似下，研究了考虑自旋守恒和自旋退相杂质散射的铁磁金属中电流驱动的磁化动力学。基于量子动力学方程，我们推导了进入Landau-Lifshitz方程的Gilbert阻尼力矩和自旋转移力矩的频率和波矢线性阶。吉尔伯特阻尼和电流驱动的耗散扭矩规模相同，竞争，结果是，一个恒定电流驱动的磁畴壁运动是不敏感的自旋退相在弱铁磁性的限制。一个均匀的磁化强度被发现是更稳定的对自旋扭矩在巡回比在\textit{s} - \textit{d}模型的铁磁性。一个动态的自旋转移扭矩让人想起多层膜中的自旋泵被确定，并显示管理电流引起的畴壁畸变。
2006-10-26 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
Field-free and Sub-ns Magnetization Reversal in Synthetic Anti-ferromagnets using Sequential Spin-Orbit Torque and Spin-Transfer Torque Pulses
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
本文数值研究合成反铁磁自由层垂直磁性隧道结，利用顺序SOT和STT亚纳秒脉冲实现无外场快速磁化翻转，并分析热涨落下参数限制。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic layer thickness dependence of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction and spin-orbit torques in Pt\Co\AlOx
利用电流诱导畴壁运动和二次谐波实验研究了Pt \Co（t）\AlOx中Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和自旋轨道矩的厚度依赖性.从DW运动的研究，一个单调的衰减的有效抗扰强度与增加Co厚度的观察，在协议的Pt \Co接口处的抗扰起源。对自旋-轨道力矩的铁磁厚度依赖性的研究揭示了更复杂的行为。驱动DW运动的有效SOT场被发现最初增加，然后随着铁磁厚度的增加而饱和，而作用于饱和磁性状态的有效SOT场随着Co厚度的增加而表现出非单调行为。所观察到的厚度依赖性表明自旋霍尔效应在Pt作为SOT的主要来源，与所测量的SOT振幅从不同的厚度和Co层的横向自旋扩散长度之间的相互作用。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall
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
Highly Tunable Spin-Orbit Torque and Anisotropic Magnetoresistance in a Topological Insulator Thin Film Attached to Ferromagnetic Layer
研究了拓扑绝缘体（TI）薄膜和磁性绝缘体混合结构中的自旋-电荷转换现象。我们发现一个各向异性的逆自旋电流效应（ISGE），产生一个高度可调的自旋轨道力矩（SOT）。在准弹道极限下，我们还预测了低掺杂时的巨各向异性磁电阻效应。这些效果，没有对应的厚TI，依赖于同时存在的表面状态和面内磁化之间的杂交。ISGE和AMR都表现出对磁化强度和费米能级位置的强烈依赖性，并且可以用于纳米级的自旋电子学和基于SOI的应用。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall
Large interfacial spin-orbit torques in layered antiferromagnetic insulator NiPS$_3$/ferromagnet bilayers
寻找操纵磁性比特的有效方法是自旋电子学研究的核心目标之一。电产生的自旋轨道转矩（SOTs）是很好的候选者，近年来，对能够产生高效SOTs的材料的研究已经获得了很大的吸引力。虽然反铁磁体/铁磁体双层结构已被广泛用于无源应用，例如通过使用交换偏置场，但它们的有源特性尚未被广泛采用。在这里，我们显示了大的界面SOT的存在下，在双层的铁磁体和二维层状反铁磁绝缘体NiPS $_3$。我们观察到一个大的面内阻尼样界面扭矩，显示了扭矩传导率的$σ_\mathrm{DL} \approx 1 \times 10^{5} \mathrm{(\frac{\hbar}{2e}) /(Ωm)}$，即使在室温下，在文献中报道的最好的设备相比，标准的重金属为基础的和拓扑绝缘体为基础的设备。此外，我们的设备还显示出从NiPS $_3$ /铁磁体界面产生的面外场状扭矩，进一步表明在我们的结构中存在界面自旋轨道耦合。温度依赖性的测量揭示了随着温度的降低，SOT的增加，低于NiPS $_3$（$T_N \approx 170 \mathrm{K}$）的Néel温度，指出磁有序对我们测量的SOT的可能影响。我们的研究结果显示了反铁磁绝缘体和二维材料在未来自旋电子学应用中的潜力。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque switching of perpendicular magnetization in ferromagnetic trilayers
在铁磁三层中，自旋-轨道诱导的自旋电流可以具有自旋极化，其方向偏离自旋霍尔效应的方向。最近，铁磁三层膜中的磁化翻转被提出并被实验证实。在这项工作中，我们从理论上和数值上研究了铁磁三层中垂直磁化翻转所需的翻转电流。我们证实，倾斜的自旋极化，使场自由确定性开关在较低的电流比传统的自旋轨道扭矩或自旋转移扭矩开关，提供了一种可能性，高密度和低功率的自旋轨道扭矩设备。此外，我们提供了一个任意的自旋极化方向的开关电流的解析表达式，这将是有用的设计自旋-轨道扭矩设备和解释自旋-轨道扭矩开关实验。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque switching without external field with a ferromagnetic exchange-biased coupling layer
通过自旋-轨道力矩（SOT）的垂直铁磁自由层的磁化反转是磁性随机存取存储器（MRAM）中自旋转移力矩（STT）切换的有吸引力的替代方案，其中写入过程涉及使高电流穿过磁阻隧道势垒。确定性SOT开关通常需要一个小的击穿偏置场，但在自旋电子学应用中从外部产生场是不切实际的。在这里，我们展示了强大的零场SOT开关的垂直Co 90 Fe 10（CoFe）自由层的对称性被打破的磁耦合到第二个面内交换偏置的CoFe层通过一个钌间隔。自由层的优选磁性状态由电流极性和层间交换耦合（IEC）的性质确定。我们的战略提供了一个可扩展的解决方案，以实现无偏置场的SOT开关，可以导致一代基于SOT的设备，结合高存储密度和耐久性与潜在的低功耗。
2015-11-18 cond-mat.mes-hall
Spin textures at the Fermi surface of ferromagnets and associated torque
MPhysX OÜ（MPhysX 有限责任公司）；Advanced Institute of Materials Research (WPI-AIMR), Tohoku University（东北大学先进材料研究所（WPI-AIMR））；Center for Science and Innovation in Spintronics (CSIS), Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心（CSIS））；Université Grenoble Alpes, CEA, LETI（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国原子能和替代能源委员会（CEA）、电子技术实验室（LETI））；Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔贝·费尔实验室、法国国家科学研究中心（CNRS）、泰雷兹集团、巴黎萨克雷大学）；Université Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Spintec（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国原子能和替代能源委员会（CEA）、法国国家科学研究中心（CNRS）、自旋技术实验室（Spintec））；Dipartimento di Matematica e Fisica, Università Roma Tre（罗马第三大学数学与物理系）
该研究从理论和计算上证实中心对称铁磁金属费米面因自旋-轨道相互作用产生横向自旋纹理，发现纳米尺度下存在电流梯度诱导转矩，其镍厚度依赖与实验吻合，为磁序电学调控开辟新途径。
2026-10-27 cond-mat.mes-hall
