Electrical switching of perpendicular magnetization in L10 FePt single layer
磁化的电气操纵对于将磁存储器和磁逻辑器件等磁功能集成到电子电路中至关重要。重金属/铁磁体（HM/FM）双层膜中的电流感生自旋轨道矩（SOT）通过HM中的自旋霍尔效应和/或界面处的Rashba效应提供了一种有效的方式来切换磁化。同时，电流感生SOT也被用于切换单层中的面内磁化，例如铁磁半导体（Ga，Mn）As和反铁磁金属CuMnAs，其具有全局或局部破缺的反转对称性。在这里，我们证明了电流感应垂直磁化翻转在L10 FePt单层。在L10 FePt中，电流感生的自旋轨道有效场随着化学有序参数（S）的增加而增加。在20 nm的FePt膜与高S，我们观察到一个大的电荷-自旋转换效率和开关电流密度低至7.0E6 A/cm 2。我们期望我们的研究结果可以激发块体垂直磁各向异性材料的自旋轨道转矩的探索和在单个FM层中高效的垂直磁化翻转的应用。
2018-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Sub-Nanosecond Switching of Perpendicular Magnetization by the Field-like Spin-Orbit Torque without an External Magnetic Field
从理论上研究了类优势场自旋轨道力矩对均匀磁化的小器件的磁化翻转的影响。我们表明，对于一定范围的比率（0.23-0.55）的Slonczewski的类场转矩，它是可以确定性地切换磁化，而不需要任何外部辅助场。脉冲长度的精确控制是不必要的，但脉冲边缘锐度是关键的。通过微磁模拟，数值验证了所提出的开关方案在器件中的有效性。无辅助场的开关对于自旋-轨道力矩在磁存储器中的应用具有重要意义。
2015-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Controlling magnetization reversal in Co/Pt nanostructures with perpendicular anisotropy
我们展示了一种简单的方法来定制Co/Pt多层膜的磁化反转机制，通过将它们沉积到具有各种纵横比的大面积纳米多孔阳极氧化铝（AAO）上，A =孔深度/直径。复合（Co/Pt）/AAO薄膜的磁化反转与大的A是由强畴壁钉扎逐渐转变为旋转为主的反转样品与较小的A，作为一个一阶反转曲线的方法结合分析的角度依赖的开关场的研究。磁化反转模式的变化归因于由AAO模板的纵横比引起的形貌变化。
2009-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Field-free perpendicular magnetization switching of low critical current density at room temperature in TaIrTe4/ferromagnet heterostructures
该研究在垂直磁化 TaIrTe4/Pt/Co/Pt 器件中，利用低对称二维 Weyl 半金属产生的 z 自旋极化电流，实现室温零磁场确定性翻转，临界电流密度低至约 2.64×10^5 A cm^-2。
2025-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetization of Co20Fe50Ge30 films induced by MgO interface
报道了在单晶MgO（001）衬底上外延生长Co_（20）Fe_（50）Ge_（30）薄膜。结构表征显示CoFeGe的（001）取向B2有序性与MgO势垒匹配良好。在MgO/CoFeGe/MgO结构中实现了垂直磁各向异性（PMA），优化的磁各向异性能量密度（K）为3 106 erg/cm 3。发现磁各向异性强烈依赖于MgO和CoFeGe层的厚度，这表明CoFeGe的PMA是由CoFeGe和MgO之间的界面各向异性贡献的。CoFeGe薄膜具有较低的阻尼常数，是一种很有前途的实现低开关电流的自旋电子材料。
2013-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetization reversal, magnetic anisotropy, multi-step spin switching, and domain nucleation and expansion in Ga1-xMnxAs films
我们对铁磁半导体Ga 1-xMnxAs薄层中垂直磁化的反转过程进行了全面的研究。在这项研究中，我们特意选择了Ga 1-xMnxAs与低Mn浓度（x ~ 0.02），因为在这样的标本的立方和单轴各向异性参数的贡献是可比的，使我们能够识别两种类型的各向异性在磁反转过程中的作用。作为第一步，我们已经系统地绘制出铁磁共振的角度依赖性薄Ga 1-xMnxAs层，这是一个非常有效的工具，用于获得材料的磁各向异性参数。然后通过磁输运（即，霍尔效应和平面霍尔效应测量）。这些测量使我们能够观察到（100）和（010）平面之间的相干自旋旋转和非相干自旋切换。提出了一个模型来解释所观察到的多步自旋开关。该模型与实验结果的一致性表明，它可以可靠地用于确定磁各向异性参数的磁输运数据。在低x的Ga_（1-x）Mn_xAs中，垂直磁化反转的一个有趣的特征是在磁化数据中出现了双磁滞回线。这种双回路行为可以通过将所提出的模型推广到包括畴成核和膨胀的过程来理解。
2005-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Efficient field-free perpendicular magnetization switching by a magnetic spin Hall effect
由传统的自旋霍尔效应驱动的电流感生自旋轨道力矩被广泛用于操纵磁化。然而，这种方法对于高密度磁存储和存储器器件所需的具有垂直磁各向异性的磁体的切换是不确定的且效率低下的。在这里，我们证明可以通过利用非共线反铁磁体（例如Mn 3 Sn）中的磁自旋霍尔效应来克服这一限制。Mn 3Sn的磁群对称性允许产生携带由面内电荷电流引起的自旋极化的面外自旋电流。该自旋电流驱动面外抗阻尼扭矩，提供相邻Ni/Co多层的垂直磁化的确定性切换。与传统的自旋-轨道转矩器件相比，所观察到的开关不需要任何外部磁场，并且需要低得多的电流密度。我们的研究结果表明，利用非共线反铁磁体中的磁自旋霍尔效应进行低功率自旋电子学研究具有广阔的前景。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnon-mediated perpendicular magnetization switching by topological crystalline insulator SnTe with high spin Hall conductivity
本研究在室温下利用拓扑晶体绝缘体SnTe的高自旋霍尔电导率产生磁振子流，穿过NiO层对CoFeB施加磁振子力矩，实现垂直磁化低功耗翻转，功耗较Bi2Te3对照样品降低22倍。
2025-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of current for magnetization switching in a nanomagnet with perpendicular anisotropy by spin-splitter torque
该研究通过宏自旋模型分析SST驱动的垂直各向异性纳米磁体翻转，表明优化极角和电流脉冲可大幅降低阈值电流与错误率，为低功耗SST-MRAM提供依据。
2025-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Current driven asymmetric magnetization switching in perpendicularly magnetized CoFeB/MgO heterostructures
由于体效应和界面效应，面内电流通过双磁性异质结构可以引起磁化翻转或畴壁成核。在磁性层内，电流可以通过自旋转移力矩（STT）产生磁不稳定性。在界面处，由相邻层中的自旋霍尔效应产生的自旋电流可以对磁矩施加转矩，称为自旋霍尔转矩。在这里，我们研究了电流感应磁化翻转垂直磁化CoFeB/MgO异质结构与重金属（HM）底层。根据HM底层的厚度，我们发现在阈值开关电流的面内场依赖性的明显差异。STT很可能是负责较薄的底层膜的磁化反转，而自旋霍尔转矩导致较厚的底层膜的切换。对于后者，我们发现在开关电流的正，负电流和初始磁化方向的差异。我们发现，在薄膜沉积过程中的生长过程中引入了一个各向异性，打破了系统的对称性，并导致非对称开关。这种对称性破坏各向异性的存在使得能够在零外部场下实现确定性磁化切换。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Current induced magnetization dynamics in current perpendicular to the plane spin valves
我们在垂直于平面巨磁电阻自旋阀的电流噪声谱中观察到自旋动量转移引起的磁化动力学。仅对于其中自旋转移作用以使自由层磁化重定向远离由净磁场设定的方向的电流方向和磁性配置的那些组合，动态是可观察的。详细的测量作为磁配置的函数揭示了噪声谱的演变，从一个频谱与一个定义明确的噪声峰值时，自由层大致共线的钉扎层的频谱占主导地位的1/f噪声时，自由层是在一个正交配置。最后，相应的电阻噪声的幅度随着电流的增加而迅速增加，直到它在平行和反平行状态之间的磁阻的相当大的一部分的值处饱和。
2004-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Angular dependence of the magnetization reversal in exchange biased Fe/MnF2
利用磁光克尔效应对交换偏置Fe/MnF 2双层膜进行了详细的研究，结果表明，对于平行于交换偏置方向的外场，磁化反转几乎完全通过畴壁成核和传播发生。对于偏置和外部场之间的有限角度phi，对于减小的场的有限场范围，磁化垂直于场冷却方向对准。对于垂直于偏置方向的外部场，在完全反转之前，磁化与下降场和上升场的场冷却方向对齐。磁化接近垂直于外场的场范围可以使用简单的有效场模型来估计。
2005-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced perpendicular effective magnetic field in magnetic heterostructures
垂直有效磁场或垂直自旋（σz）的产生对于开发能量高效、可扩展和无外部磁场的自旋电子存储器和计算技术是核心的。在这里，我们报告的第一个识别和深远的影响，一个显着的有效的垂直磁场，可以产生不对称的电流传播内的磁性微带和霍尔酒吧。该有效的垂直磁场可以表现出文献中广泛假设的所有三个特征，以“表示”σz流的存在，即，均匀垂直磁化的无外部磁场的电流切换、面内磁化的自旋力矩铁磁共振信号中的sin 2 π-依赖性贡献（π是外部磁场相对于电流的角度）、以及面内磁化的二次谐波霍尔电压中的π-独立但场依赖性贡献。这一发现表明，在分析磁异质结构中的各种自旋极化和自旋轨道力矩时，考虑电流扩散效应是至关重要的。技术上，我们的研究结果提供了垂直有效的磁场不对称电流扩散作为一种新的，普遍可访问的机制，高效，可扩展的，和外部磁场的磁化开关的存储器和计算技术。
2022-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Controlled Superconductivity in a Film with Magnetic Dots
我们考虑一个超导薄膜，在薄膜上放置磁点阵列（MDA），假设这些磁点的磁矩垂直于薄膜，并且足够强以在超导薄膜中产生涡旋。点之间的磁相互作用可以忽略不计。在零磁场中，当薄膜的超导转变温度低于超导转变温度时，随机磁化点的MDA使薄膜产生电阻态。特别地，在有限的磁场中，含有MDA的膜是可逆的。
1998-02-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Current-induced synchronized switching of magnetization
我们研究电流诱导的磁化切换多层结构，允许降低开关电流，同时保持高的热稳定性的磁化。该结构由垂直极化器、垂直自由层和具有面内磁化的附加自由层组成。当电流垂直于结构运行时，面内自由层经历进动并向垂直自由层提供内部射频场，从而导致一个电流极性的开关电流减小。对于另一个极性，面内自由层几乎饱和垂直于平面，并作为另一个垂直偏振器，这也降低了开关电流。
2012-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Breathing modes of confined skyrmions in ultrathin magnetic dots
本文从理论上研究了单磁Skyrmion在磁膜点中的动力学行为。所考虑的系统是具有垂直磁各向异性的过渡金属铁磁体，并特别注意到的skyrmions垂直驱动场的动态响应。通过使用微磁学模拟，它表明，呼吸模式可以杂交与几何量子化的自旋波本征模的圆点考虑，导致不同的行为均匀磁化系统的功率谱中的独特功能。呼吸模式的场依赖性提供了在实验中检测和表征这种skyrmion状态的直接手段。
2014-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Angular momentum transfer torques in spin valves with perpendicular magnetization
自旋阀结合垂直磁化材料是有前途的结构，用于存储元件和高频发生器。本文报道了用第一性原理电路理论计算的具有垂直平衡磁化的自旋阀中自旋转移矩的角度依赖性，并与W.H. Rippard c.s. [Phys. Rev. B 81，014426（2010）]在CoFe |Cu| CoNi系统上进行。此外，我们预测当铜间隔层被钌层取代时，会出现非单调（“波浪”）的自旋转移矩。
2011-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite lattice size effect in the ground state phase diagram of quasi-two-dimensional magnetic dipolar dots array with perpendicular anisotropy
在有限尺寸框架下，利用Landau-Lifshift-Gilbert经典自旋动力学方法研究了具有垂直各向异性偶极相互作用的一般图案化磁结构的原型哈密顿量.讨论了对基态相图的修正，着重讨论了有限晶格尺寸效应导致面内相的基态连续简并消失的问题。晶格尺寸增加后的自旋控制的基态演化提供了一个关键的洞察系统过渡到无限的极端。
2004-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal of giant perpendicular magnetic anisotropy at the magnetic-phase transition in FeRh films on MgO
磁各向异性、Rashba型相互作用、拓扑绝缘体等自旋-轨道相互作用引起的物理现象引起了人们的极大关注。特别地，对于下一代高密度存储器应用，对具有潜在的大的垂直MA（PMA）的新型反铁磁材料的研究已经变得非常密集。在这里，我们建议，过渡金属Ru和Ir，在周期表中的相邻和相同的族元素，在表面附近的Rh网站的替代可以诱导一个相当大的PMA，高达20 erg/cm 2的数量级，在MgO上的FeRh膜。这个巨大的PMA的主要驱动机制是强自旋轨道4d和5d轨道的dxy和dx 2-y2状态之间的相互作用。进一步的研究表明，在反铁磁-铁磁相变过程中，PMA的磁化方向发生了向面内磁化方向的转变，这为在反铁磁自旋电子学中实现与磁-相变相关的大尺寸可切换PMA提供了一条可行的途径.
2015-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain structure and dynamics in interacting ferromagnetic stacks with perpendicular anisotropy
利用Kerr显微镜研究了具有垂直各向异性的相互作用铁磁Co/Pt多层膜中磁化反转时磁畴结构随时间和场的变化。大的局部不均匀静磁场有利于镜像畴结构和畴装饰相反的磁化环。这些静磁相互作用的长程性质甚至在零施加场中也产生超慢动力学，即，它影响长时域稳定性。由于这种附加的相互作用场，短磁场脉冲下的磁化反转与众所周知的慢动力学行为明显不同。也就是说，在高场，已观察到的耦合较硬层的磁化反转更迅速地由畴壁运动比单独的软层。
2006-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization reversal and domain structures in perpendicular synthetic antiferromagnets prepared on rigid and flexible substrates
铁磁（FM）层由金属间隔层隔开，可以表现出Ruderman Kittel Kasuya Yosida（RKKY）耦合，这可以导致稳定的合成反铁磁（SAF）相。在这篇文章中，我们研究了[Co/Pt]层的磁化反转，通过改变双层堆叠（Pt/Co）的数量以及Ir间隔层的厚度，在刚性Si（100）和柔性聚酰亚胺基板上。具有tIr = 1.0 nm的样品显示FM耦合，而具有tIr = 1.5 nm的样品显示FM层之间的AFM耦合。在tIr = 2.0 nm时，它显示出蝴蝶结形状的磁滞回线，表明在反转时磁化的倾斜。与层间交换耦合（IEC）能量相比，更高的各向异性能量指示下部FM层和上部FM层的磁化之间的更小的相对角度。我们还证明了应变引起的IEC修改以及磁化反转现象。IEC示出了在施加压缩应变时的略微减小和在施加拉伸应变时的增加，这表明SAF在柔性自旋电子学中的潜力。
2022-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of magnetization using domain compressibility in CoFeB films with perpendicular anisotropy
我们提出了一种方法来映射的饱和磁化强度与垂直各向异性的软铁氧体薄膜，我们说明它来评估的CoFeB（1 nm）/MgO薄膜的磁化强度的成分依赖性。该方法依赖于定义线性域的平行畴壁的偶极排斥的测量。薄膜的磁化强度与畴的场压缩性有关。该方法还产生了两个壁之间的最小距离之前，他们的合并，这设置了一个实际的限制，在自旋电子器件中使用畴壁作为存储实体的存储密度。
2013-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly asymmetric magnetization switching and programmable complete Boolean logic enabled by long-range intralayer Dzyaloshinskii-Moriya interaction
本文发现了磁性异质结构中广泛存在的长程层内 DMI 效应，其通过重金属层介导同层正交磁畴的手性耦合，产生垂直有效磁场，实现强不对称磁化翻转，并在单个自旋轨道力矩器件中演示了可编程完备布尔逻辑运算。
2024-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical condition for switching the magnetization in a perpendicularly magnetized ferromagnet via the spin Hall effect
推导了利用自旋霍尔效应实现铁磁体垂直磁化切换的阈值电流的理论公式。的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的数值模拟表明，磁化切换时实现的电流的存在下的磁化的稳态解是一个能量不稳定的区域之外。在此基础上，通过对不稳定态的一阶微扰的分析，建立了阈值电流的解析理论。该解析式阐明了施加在电流方向上的磁场的大小应大于垂直磁各向异性场的15%，且电流小于导出的阈值。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain wall nucleation in ferromagnetic nanowire with perpendicular magnetization stimulated by stray field of V-shaped magnetic particle
利用微磁学方法模拟了由垂直各向异性纳米线和位于纳米线上的面内各向异性V形纳米颗粒组成的铁磁平面结构中畴壁成核和钉扎/脱钉扎过程.根据粒子磁矩的方向，研究了该系统在外磁场中的磁化反转特性。讨论了基于这种系统的磁逻辑单元（LC）的可能变体。
2017-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Vortex state oscillations in soft magnetic cylindrical dots
我们研究了磁涡旋振荡的软亚微米圆柱形点的厚度和直径的变化的解析方法和微磁学模拟。我们考虑了两种涡旋磁化振荡模式：1）低频平移模式，对应于涡旋在平衡位置附近的整体运动; 2）高频涡旋模式，对应于涡旋磁化的径向对称振荡，主要在涡核之外。在频域和时域上数值计算了不同点纵横比下的涡旋平移本征模。为了描述离散的涡旋高频模式，我们应用了涡旋基态上动态磁化的线性化运动方程。我们只考虑径向对称磁化振荡模式。这两种激发模式的本征频率由静磁相互作用决定。它们与厚度/直径比成比例，并且对于典型的点尺寸位于GHz范围内。
2004-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-torque magnetization switching of a three terminal perpendicular magnetic tunnel junction
本文报道了三端垂直磁性隧道结的自旋-轨道力矩电流感生磁化翻转和隧道磁电阻效应读出。该器件由Ta电流线顶部的垂直Ta/FeCoB/MgO/FeCoB叠层组成。底部FeCoB层的磁化可以通过在存在面内偏置磁场的情况下在Ta层中注入密度为$5\times10^{11}$ A/m $^2$的电流脉冲来可再现地切换，从而导致TMR信号的满量程变化。我们的工作证明了一个垂直自旋轨道力矩磁存储单元的概念。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous training effect of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Pt/IrMn multilayers
观察到垂直交换偏误训练效果的一个新特点。对于具有垂直磁各向异性的Pt/Co/Pt/IrMn多层膜，磁化反转过程伴随着钉扎畴壁运动，在后续测量中磁滞回线的不对称性始终等于零。有趣的是，交换场作为循环次数的函数大大减小，而双折射率几乎不变。结果表明，垂直交换偏置的训练效应与铁磁层的磁化反转机制密切相关。
2008-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Quasistatic and Pulsed Current-Induced Switching with Spin-Orbit Torques in Ultrathin Films with Perpendicular Magnetic Anisotropy
自旋-轨道相互作用产生的自旋力矩提供了一种利用在层的平面中流动的电流来反转垂直磁化的双折射膜的磁化的手段。应用中的一个基本和关键问题是纳秒电流脉冲开关的速度和效率。在这里，我们调查和对比准静态（慢扫电流）和脉冲电流感应开关特性的微米级霍尔十字组成的非常薄的（$<1$ nm）垂直磁化CoFeB层$β$ -Ta。虽然在准静态情况下在阈值电流密度下发现完全磁化反转，但短持续时间（$\leq 10$ ns）较大幅度脉冲（$\simeq 10 \times$准静态阈值电流）仅导致部分磁化反转和畴形成。我们将部分反转与脉冲期间反转畴扩展的有限时间相关联。
2015-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-uniform in plane magnetization state of thin cylindrical dots in a square array and related anisotropy
考虑到点磁化的准均匀性，分析计算了由软磁材料制成的圆柱形亚微米点的正方形阵列的能量（静磁、交换和塞曼项）并使其最小化.阵列的平衡能量对阵列平面内外加磁场方向的依赖关系被恢复，表现出四重各向异性。计算了各向异性常数。它的值为不同的阵列几何形状是在最近的独立实验非常一致。预测了新的八重各向异性效应。理论不涉及可调整的参数。
2006-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Positive and Perpendicular Exchange Bias CoO/Co Bilayers
利用磁光克尔效应、SQUID磁强计、极化中子反射率、X射线衍射和原子力显微镜对一系列不同Co层厚度的CoO/Co（111）织构双层膜的交换偏置效应进行了详细的实验研究。与第二次反转相比，所有样品在第一次磁化反转时表现出明显的磁滞不对称性。极化中子反射率测量表明，第一个反转发生通过成核和畴壁运动，而第二个反转的特点是磁化旋转。非镜面扩散自旋翻转散射表明界面磁畴的存在。所有的样品都具有一个小的正交换偏置的阻断温度以下，其次是一个占主导地位的负交换偏置场的温度降低。对于非常薄的Co膜的铁磁畴与平行和垂直的磁化方向的共存，导致一个特殊的形状的磁滞与扩展的高原状区域几乎为零的磁化。
2003-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Topological defects and misfit strain in magnetic stripe domains of lateral multilayers with perpendicular magnetic anisotropy
研究了垂直磁各向异性纳米薄膜中的条纹畴，薄膜具有周期性的厚度调制，可以引起条纹周期和面内磁化强度的横向调制。由此产生的系统是二维等效的应变超晶格的磁条结构和形状各向异性内的界面失配应变控制的属性。这使我们能够观察到，实验上的第一次，在整个角度范围内，在这个二维磁性晶体的晶界的连续结构转变。磁化反转过程可以通过由于磁条图案中的向错与面内磁化配置中的畴壁之间的耦合而引起的失配应变的效应来定制。
2012-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetically Compensated Nanometer-thin Ga-Substituted Yttrium Iron Garnet (Ga:YIG) Films with Robust Perpendicular Magnetic Anisotropy
研究了纳米级厚度Ga取代钇铁石榴石（Ga:YIG）薄膜的磁特性，发现降低饱和磁化强度可显著增加有效磁化强度，从而实现稳健的垂直磁各向异性，为微调磁子自旋波器件开辟新参数空间。
2025-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Field-free perpendicular magnetization switching by altermagnet with collinear spin current
Fudan University（复旦大学）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）
本文通过对称性分析提出利用交变磁体沿特定方向施加电荷电流高效产生共线自旋电流，经DFT和BTE计算验证，并引入自旋劈裂角量化效率，为无外场垂直磁化翻转的自旋电子器件提供新方法。
2025-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Spin momentum transfer in current perpendicular to the plane spin valves
我们目前的实验和数值微磁学数据的自旋动量转移的影响，在电流垂直的平面自旋阀。从具有正交自由层和钉扎层磁化的配置开始，自由层磁化表现出突然的电流感应切换，这在定性上与自旋扭矩模型一致。当将自旋阀作为场传感器操作时，自旋转移可以产生模拟有效磁场的电阻变化，并引起需要更大偏置场以稳定器件的磁不稳定性。
2003-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Chiral symmetry breaking for deterministic switching of perpendicular magnetization by spin-orbit torque
对称性破缺是确定分岔系统在过临界点时遵循哪一分支的特征。具体来说，在自旋-轨道力矩（SOT）器件中，一个基本的问题出现了：如何打破平面内自旋极化的垂直磁矩的对称性？在这里，我们表明，手征对称性破缺的双折射可以诱导确定性的SOT开关的垂直磁化。通过引入饱和磁化强度梯度或磁各向异性梯度，利用有效SOT强度梯度形成非共线自旋织构，从而破坏SOT诱导自旋织构的手征对称性，导致确定性磁化翻转.我们介绍了一种策略，以诱导出平面（z）梯度的磁性能，作为一个实用的解决方案，晶圆级制造的SOT设备。
2020-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbit-transfer torque driven field-free switching of perpendicular magnetization
通过电控制反转垂直磁化（PM）对于低功耗磁性随机存取存储器（MRAM）的高密度集成至关重要。虽然自旋转移矩（STT）和自旋轨道矩（SOT）技术已经被用于切换具有垂直磁各向异性的自由层的磁化，但是由于直接通过结的高电流密度，前者具有有限的耐久性，而后者需要外部磁场或非常规配置来打破对称性。在这里，我们提出并实现了轨道转移转矩（OTT），即施加转矩的磁化使用的轨道磁矩，从而证明了一种新的策略，电流驱动的PM反转没有外部磁场。由于非零Berry曲率偶极子的存在，在少层WTe 2中注入直流电，产生轨道磁矩的垂直极化，并通过改变电流极性实现极化方向的切换.在此基础上，我们构建了WTe 2/Fe 3GeTe 2异质结，实现了OTT驱动的无场确定性PM开关。
2022-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Switching of the Magnetization in Ta/TbFeCo Structures with Bulk Perpendicular Anisotropy
首次研究了具有体垂直磁各向异性（bulk-PMA）的Ta/TbFeCo图形结构中的自旋-轨道力矩。研究了在垂直场、纵向场和横向场存在下的电流诱导磁化翻转。为了排除焦耳热效应，切换的磁化也证明使用电流脉冲。发现与自旋霍尔效应相关的反阻尼力矩很强，得到了约为0.12的自旋霍尔角。在这种结构中，与Rashba效应相关的类场扭矩可以忽略不计，这表明界面在类Rashba扭矩中起着重要作用。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Voltage-assisted Magnetization Switching in Ultrathin Fe80Co20 Alloy Layers
随着对电压驱动自旋电子学超低功耗应用需求的不断增长，人们对铁磁金属中电压诱导磁化翻转的研究产生了新的兴趣。在本研究中，我们观察到Au（001）/Al 2 O3 Fe 80 Co 20（001）/ MgO（001）/ Polyimide / ITO结中垂直磁各向异性的变化，并成功地实现了易磁化轴在面内和垂直方向之间的清晰切换。此外，采用垂直磁化的薄膜，在磁场的帮助下，电压感应磁化翻转在垂直方向上被证明。这些开创性的结果可能会打开一个新的窗口电场控制的自旋电子器件。
2009-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin Hall effect in 3d ferromagnetic metals for field-free switching of perpendicular magnetization: A first-principles investigation
本文通过第一性原理研究3d铁磁金属中自旋轨道耦合驱动和非相对论两种自旋霍尔机制，揭示其自旋霍尔电导率与温度、成分的关系，并证明可利用3d铁磁金属实现垂直磁化的无外磁场确定性翻转。
2025-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Vortex stabilization in magnetic trilayer dots
对Co/绝缘体/Ni_（80）Fe_（20）三层圆形量子点的磁化反转和自旋结构进行了数值研究。本文研究了一层软磁坡莫合金（Py= Ni_（80）Fe_（20））层和一层硬铁磁钴层之间的偶极耦合效应。我们发现，由于Co层的磁杂散场，Py层中的涡旋态的稳定甚至触发，而Co磁化保持在单畴状态。此外，对于薄Py层，观察到360度畴壁。我们构建了一个相图，其中标记了涡旋稳定、触发和360度畴壁发生的区域。
2009-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Domain structure in CoFeB thin films with perpendicular magnetic anisotropy
用磁光克尔效应显微镜观察了不同温度下具有垂直易磁化轴的CoFeB MgO薄膜的磁畴结构。通过分析条纹畴的空间周期，并将已建立的畴模型拟合到周期上，得到畴壁表面能。结合SQUID测量的磁化强度和各向异性能，这导致在这些薄膜中的交换刚度和畴壁宽度的估计。这些参数对于确定畴壁是否将在由这些材料制成的图案化结构和器件中形成是必不可少的。
2012-02-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Current-driven magnetization dynamics and their correlation with magnetization configurations in perpendicularly magnetized tunnel junctions
本文研究了垂直磁隧道结中自旋转移矩驱动的磁化动力学，发现自由层和参考层具有相反的频率-磁场色散关系，且在反平行状态下两种自旋波模式共存并出现频率交叉现象，有望促进类脑计算中的自振荡互同步。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of picosecond magnetization dynamics of 50 nm magnetic dots down to the single dot regime
我们报告了一个全光时域检测皮秒磁化动力学阵列的50 nm Ni80Fe20（坡莫合金）点下降到单纳米点制度。在单个纳米点区域中，动力学揭示了一个与50 nm点的边缘模式相对应的主导共振模式，其阻尼略高于未图案化的薄膜的阻尼。随着阵列面密度的增加，由于纳米点之间的静磁相互作用的增加，进动频率和阻尼显着增加，并且在50 nm的边到边间隔处观察到模式分裂和表观阻尼的突然跳跃。
2011-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angular dependence of magnetization reversal in epitaxial chromium telluride thin films with perpendicular magnetic anisotropy
研究了分子束外延碲化铬薄膜的磁各向异性和磁化反转机制。我们报告存在强的垂直各向异性在这些薄膜，随着一个相对较强的二阶各向异性的贡献。从磁阻测量观察到的开关场的角度变化的定量解释使用一维缺陷模型。该模型揭示了成核和钉扎在磁化反转的相对作用，取决于所施加的磁场方向。微磁模拟进行可视化的域结构和开关过程。
2017-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hysteresis loops of magnetic thin films with perpendicular anisotropy
我们模拟了准二维系统的磁化强度随外部磁场沿z方向的变化而发生的易垂直（z-）轴各向异性。该模型是来自Landau-Lifshitz-Gilbert方程的磁化演化，写在封闭的形式中的z分量的磁化。该模型包括-除了外部场-磁交换，偶极相互作用和结构紊乱。在无序/相互作用强度平面的相图，并分析了不同的定性制度。的结果比较非常好，与观察到的实验磁滞回线和空间磁化模式，例如对于Co-Pt多层膜的情况下。
2004-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Orbital Hall effect assisted field-free perpendicular magnetization switching
本文提出利用Mo底层的强轨道霍尔效应及轨道—自旋转换放大平面内类阻尼转矩，在Co/PtGd器件中实现无需外磁场的垂直磁化确定性翻转。
2025-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Curie temperature and perpendicular magnetic anisotropy in homoepitaxial InMnAs films
采用离子注入和脉冲激光熔化的方法制备了不同Mn浓度的稀磁半导体InMnAs。的In 1-xMnxAs外延层的居里温度取决于Mn浓度x，达到82 K x=0.105。Mn离子在In位的取代引起垂直于InMnAs层的压缩应变和沿面内方向的拉伸应变。这导致大的垂直磁各向异性，这对于磁化的电控制的演示和自旋转移矩诱导的磁化反转通常是需要的。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy and magnetization process in CoFeB/Pd multilayer films
利用磁滞回线和克尔效应研究了[CoFeB $t$ nm/Pd 1.0 nm] $_n$（$t$ = 0.4，0.6，0.8，1.0和1.2 nm; $n$ = 2 - 20）多层膜的垂直磁各向异性和动态磁化反转过程.强和可控的PMA的有效单轴各向异性高达7.7 $\times$ 10 $^6$ J.m $^{-3}$和低至200 emu/cc的饱和磁化强度。CoFeB/Pd界面的表面/界面各向异性，PMA的主要贡献，是从有效的单轴各向异性的膜分离，并出现增加的CoFeB/Pd双层的数量。在磁化反转过程中，使用极性磁光克尔显微镜观察的磁畴示出了详细的行为的成核和位移的域壁。
2014-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in strained graphene dots
我们研究了正方形和六边形石墨烯点的磁化。结果表明，两类六边形量子点在临界Hubbard能量$U$处发生了二级相变，其能量值与体相石墨烯中的能量值相似，但量子点的态密度与能量的绝对值（相对于Dirac点）不成正比.此外，我们表明，一个特定的类六边形点具有锯齿形的边缘，不表现出零能量的边缘状态。我们还研究了单轴应变对方点磁化强度演化的影响，发现整体效应是磁化强度随应变的增强。对于20%量级的应变，增强可以高达100%。此外，应力引起磁化在点上的空间位移，将其从锯齿形移动到扶手椅边缘。
2009-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface enhanced spin-orbit torques and current-induced magnetization switching of Pd/Co/AlO$_x$ layers
结合了大自旋轨道力矩效率、垂直磁各向异性和低电阻率的磁性异质结构是开发电控存储器和逻辑器件的关键。在这里，我们报告的矢量测量的电流引起的自旋轨道转矩和磁化翻转在垂直磁化的Pd/Co/AlO $_x$层作为Pd厚度的函数。我们发现相当大的阻尼类（DL）和类场（FL）的扭矩，1~mT每$10^7$ ~A/cm $^2$，具有不同的厚度和磁化角的依赖关系。利用漂移扩散理论对单位电流密度和电场下的DL转矩效率进行了分析，得到Pd的有效自旋霍尔角和自旋扩散长度分别大于0.03和7 nm。FL SOT包括一个显着的界面贡献，大于估计使用漂移扩散参数，并进一步强烈增强旋转的磁化从面外到面内方向。最后，利用该系统中的大自旋轨道转矩，我们证明了双极磁化开关的Pd/Co/AlO $_x$层与类似的电流密度用于Pt/Co层具有可比的垂直磁各向异性。
2017-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Facilitating field-free perpendicular magnetization switching with a Berry curvature dipole in a Weyl semimetal
该研究报道了WTe2/Fe3GeTe2异质结构中贝里曲率偶极子相关的轨道埃德尔斯坦效应产生的轨道力矩与自旋轨道力矩的协同作用，实现了无场垂直磁化翻转并独立调控两种力矩，加深了对力矩协同动力学的理解并为磁阻随机存取存储器应用提供思路。
2024-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal stability for domain wall mediated magnetization reversal in perpendicular STT MRAM cells with W insertion layers
提出了一种计算磁阻随机存储器（MRAM）单元磁场驱动畴壁介导磁化反转的能垒的解析模型，并应用该模型研究了不同厚度W层插入自由层（FL）时热稳定因子$Δ$随单元尺寸和温度的变化.我们发现，随着W厚度的增加，FL薄膜的有效垂直磁各向异性（PMA）能量密度单调增加，但同时，单元的$Δ$主要减小。我们的分析表明，除了饱和磁化$M_s$和交换刚度常数$A_\mathrm{ex}$的FL膜，量化$Δ$的细胞的参数是其矫顽场$H_c$，而不是净PMA场$H_k$的FL膜组成的细胞。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
