Domain walls within domain walls in wide ferromagnetic strips
我们进行了大规模的微磁学模拟表明，由于拓扑结构的限制，内部畴壁（布洛赫线）内扩展畴壁更强大的纳米线比畴壁。因此，自旋电子学应用的可能性，基于他们的运动沿畴壁出现。内部畴壁在垂直磁化介质中的畴壁内成核，同时出现阈值驱动力以上的畴壁速度的Walker击穿样突然减小，并且也可以在钉扎的局部畴壁内产生。我们观察到快速的字段和电流驱动的内部畴壁动力学没有沃克击穿沿钉扎畴壁，起源于拓扑保护的内部畴壁结构，由于周围的平面外域。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diode and selective routing functionalities controlled by geometry in current-induced spin-orbit torque driven magnetic domain wall devices
本研究通过调控畴壁传导通道与电流的夹角，利用45°通道的畴壁运动非对称性实现畴壁二极管功能，并设计Y形结构达成选择性畴壁路由，为自旋电子器件提供新调控维度。
2025-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single-Walled Carbon Nanotubes as Shadow Masks for Nanogap Fabrication
我们描述了一种技术，用于制造纳米级的差距，在绝缘基板上的Pt线，使用单个单壁碳纳米管作为金属沉积过程中的荫罩。超过80%的器件显示出直接电子隧穿的电流-电压依赖特性。拟合的电流-电压数据产生的间隙宽度在0.8-2.3 nm范围内的这些设备，尺寸非常适合单分子传输测量。
2006-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic memory and current amplification devices using moving domain walls
移动的磁畴壁产生电动势。因此，通过磁存储器件在受到询问脉冲时产生的电动势，可以读取磁存储器件的状态。它也可以放大脉冲电路中的电流，从而开启了所有磁逻辑电路的可能性。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic domain-wall dynamics in wide permalloy strips
软坡莫合金带中的畴壁可根据带的宽度和厚度表现出各种平衡微磁结构，范围从窄而薄的带中的众所周知的横向和涡旋壁到最近报道的宽带中的双涡旋壁和三涡旋壁[V. Estévez和L. B { \bf 91}，054407（2015）]。在这里，我们分析的领域驱动的动态坡莫合金带的宽度从240 nm到6 $μ$ m，使用已知的平衡畴壁结构作为初始配置。我们的微磁模拟表明，在宽条畴壁动力学是非常复杂的，强烈依赖于系统的几何形状，以及对驱动场的大小。我们详细讨论了丰富多样的动力学行为，发现，包括不同的畴壁结构之间的动态过渡，周期性的动态涡核靠近带边缘，过渡到更简单的畴壁结构的多涡畴壁控制的涡极性，以及事实上，对于一些组合的带的几何形状和驱动场的系统不能支持一个紧凑的畴壁。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical and Experimental Studies of Schottky Diodes That Use Aligned Arrays of Single Walled Carbon Nanotubes
我们目前的理论和实验研究肖特基二极管，使用单壁碳纳米管阵列对齐。一个简单的物理模型，考虑到电流整流的基本物理，可以充分描述单管和阵列器件。我们表明，作为生长的阵列二极管，整流比，定义的最大-最小电流比，是低的，由于存在的m-SWNT分流。这些管可以在单个电压扫描中被消除，从而产生高整流阵列器件。进一步的分析还表明，沟道电阻，而不是本征的纳米管二极管的属性，限制了整流在器件的沟道长度高达十微米。
2010-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent magnon-induced domain wall motion in a magnetic insulator channel
推进自旋波器件的发展需要高质量的低阻尼磁性材料，其中磁振子自旋电流可以有效地传播并与局部磁性织构有效地相互作用。研究表明，磁畴壁（DW）对Bi掺杂钇铁石榴石（BiYIG）垂直磁化沟道中的自旋波输运具有调制作用。相反，我们表明，磁振子自旋电流可以驱动DW运动的BiYIG沟道器件通过磁振子自旋转移力矩。在零外加磁场下，利用短至1 ns的射频脉冲激发磁振子自旋电流，可以使DW可靠地移动15 μ m的距离。驱动DW运动所需的能量是数量级小于金属系统的报告。这些结果促进了低开关能量磁振子器件和电路，其中可以通过磁通道内流动的磁振子自旋电流有效地重新配置磁畴。
2022-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Material developments and domain wall based nanosecond-scale switching process in perpendicularly magnetized STT-MRAM cells
我们调查吉尔伯特阻尼和垂直磁化的FeCoB基自由层嵌入隧道结足够的自旋力矩操作的存储器的磁化开关。研究了MgO / FeCoB /Ta系合金中硼含量对晶化退火后Gilbert阻尼的影响。将硼含量从20%增加到30%提高了结晶温度，从而推迟了自由层内元素扩散的开始。Ta原子的相互扩散的这种减少有助于将吉尔伯特阻尼保持在0.009的低水平，而对各向异性和磁输运性质没有任何损失，直到CMOS后端工艺中所需的400 $^\circ$ C退火。此外，我们表明，组成MgO/FeCoB/Ta/FeCoB/MgO的双MgO自由层具有比它们的MgO/FeCoB/Ta对应物低得多的阻尼，对于3 μ m厚的钽间隔物，达到低至0.0039的阻尼参数。这证实了阻尼的主要通道是FeCoB合金内Ta杂质的存在。在优化的隧道结上，我们研究了自旋转移矩引起的开关事件的持续时间。我们专注于在最佳的应用领域条件下的亚阈值热激活开关。从开关的电气签名，我们推断，一旦成核已经发生，反转进行的畴壁扫过的设备在几个10米/秒。设备越小，切换速度越快。我们提出了一个分析模型来解释我们的研究结果。对于比壁宽大得多的器件，畴壁速度与电流成线性比例。壁速度取决于布洛赫畴壁宽度，使得具有最低交换刚度的器件将是具有最慢迁移率的畴壁的器件。
2017-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced domain wall motion in a nanowire with perpendicular magnetic anisotropy
从理论上研究了具有垂直磁各向异性的金属纳米线中电流感生磁畴壁的运动。各向异性可以降低畴壁运动的临界电流密度。我们解释的减少机制，并确定最大的减少条件。这一结果有利于电流诱导畴壁运动的基础研究和器件应用.
2008-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrodynamics of Domain Walls in Multiferroics: Impact on Memory Devices
我们发现，开关在铁电锗酸铅和铅铁钽锆钛酸盐（PZTFT）不类似的平衡域结构的演变的Landau-Lifshitz-Kittel模型，而是高度非平衡和类似的，分别在液体中的Richtmyer-Meshkov不稳定性和Helfrich-Hursault滑动不稳定性在液晶。在PZTFT中产生的纳米畴结构是圆形或抛物线形的，并且涉及折叠分叉。这些可能对也是铁弹性的铁电薄膜存储器产生不期望的影响。
2016-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Controlled spin-torque driven domain wall motion using staggered magnetic nanowires
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Sultan Qaboos University（苏丹卡布斯大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
针对硬盘驱动器无法满足大数据存储需求的问题，本文提出利用电子束光刻制备的交错磁性纳米线，通过自旋转移力矩实现可控畴壁运动，其性能可通过器件尺寸微调，为畴壁存储器提供了新方案。
2026-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Formation and manipulation of domain walls with 2-nm domain periodicity in $BaTiO_3$ without contact electrodes
在氧化物材料的二维极限界面表现出丰富的功能，显着不同于散装行为的跨度。在这些界面中，铁电体中的畴壁引起了特别的关注，因为它们可以随外部电压确定性地移动，而在电压去除后它们仍然保持在原位，为新型神经形态和低功耗数据处理技术铺平了道路。铁电畴的出现是为了释放应变，应变取决于材料的厚度，遵循Kittel标度定律。因此，主要的障碍是减小给定厚度的器件覆盖区，即，以形成和移动高密度畴壁。在这里，我们使用透射电子显微镜产生域壁的周期高达2纳米，而不使用接触电极，同时观察它们的形成和动态原位$BaTiO_3$。大面积覆盖的工程畴壁被证明。畴壁密度随着有效应力的增加而增加，直到达到反映150倍有效应力增强的饱和值。超过这个值导致应变释放域壁旋转。除了揭示这种多尺度应变释放机制，我们提供了一种器件设计，允许可控开关的域壁与2纳米的周期性，反映了潜在的$144-Tb/inch^2$神经形态网络。
2020-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin torque and charge resistance of ferromagnetic semiconductor $2π$ and $π$ domain walls
电荷电阻和自旋扭矩产生的相干载流子传输通过铁磁360度畴壁，虽然他们遵循定性不同的趋势比180度畴壁。360度畴壁的电荷电阻在中间壁厚处达到最大值，不像180度畴壁，其电阻随壁厚单调减小。的自旋扭矩的峰值振幅和最佳的畴壁的厚度，以最大限度地提高扭矩为360度的壁是两倍以上的发现为180度的畴壁在相同的材料，产生较大的畴壁速度为360度的壁，并提出意想不到的非线性磁电子器件纳入畴壁运动。
2009-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Domain wall migration-mediated ferroelectric switching and Rashba effect tuning in GeTe thin films
本研究提出GeTe薄膜中畴壁迁移介导铁电翻转的机制，发现其能量势垒为66.8 meV/nm²，并证实该过程可调控由相反电极化层竞争产生的净Rashba效应，为GeTe器件设计奠定基础。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-mobility inertial domain walls driven by spin-transfer torque in a ferrimagnetic spinel oxide
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Anhui University（安徽大学）；South China University of Technology（华南理工大学）
本研究通过自旋转移力矩在亚铁磁尖晶石氧化物NiCo₂O₄中实现了超过1 km/s的布洛赫型畴壁速度，归因于巨大的非绝热自旋转移力矩、低磁化强度和高自旋极化，并观察到显著的畴壁惯性效应。
2026-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of surface potential at polar domain walls in a nonpolar oxide
鉴于铁电畴壁的纳米尺寸和通常独特的功能特性，它们可以在微电子学中发挥重要作用。到目前为止，器件和器件概念主要基于铁磁和铁电材料中的移动畴壁。一种较少探索的途径是利用非极性铁弹材料中的极性畴壁。事实上，虽然铁弹畴壁的极性特征已经被证明，但极化控制一直是难以捉摸的。在这里，我们报告的静电签名的畴壁极化的非极性钛酸钙（CaTiO 3）的证据。宏观机械共振所激发的交流电场观察到的极性壁所造成的压电响应的签名。在微观尺度上，畴壁中的极化改变了样品的局部表面势。通过对表面电势变化的成像，我们发现畴壁处的电势可以通过电子注入来控制。这可以使基于表面电势的非破坏性信息读出的设备成为可能。
2018-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Defect-driven antiferromagnetic domain walls in CuMnAs films
对反铁磁畴和畴壁的有效操纵为超快、高密度自旋电子器件的研究开辟了新的途径。AF域结构是已知的磁致弹性效应敏感，但晶体缺陷，应变和磁有序的微观相互作用仍然在很大程度上未知。在这里，我们发现，使用光电子显微镜结合扫描X射线衍射成像和微磁模拟，AF域结构在CuMnAs薄膜是占主导地位的纳米级结构的孪晶缺陷。我们证明，microtwin缺陷，它开发的整个厚度的膜和终止在表面上的特征线，确定的位置和方向的180度和90度的畴壁。结果强调了纳米级晶体缺陷在确定AF域和域壁中的关键作用，并提供了优化器件性能的途径。
2021-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing nanoscale disorder in W/CoFeB/MgO ultra-thin films using domain wall motion
在超薄磁性薄膜中，无序能显著阻碍畴壁运动。在通往基于有效畴壁的器件的道路上的主要问题之一仍然是在纳米尺度上的钉扎景观的表征。在本文中，我们研究的W/CoFeB/MgO薄膜的垂直磁各向异性的结晶退火在400 $^{\circ}$ C和一个过程的基础上的He $^{+}$照射结合高温的磁畴壁运动。磁性能是相似的，为整个系列的样品，而磁畴壁迁移率是在辐照样品中的关键改善。通过使用一个分析模型来提取纳米级的钉扎参数，我们揭示了结晶样品的无序的重要变化。这项工作提供了一个独特的机会，有选择地分析的影响，在畴壁动力学的障碍，没有磁性能的变化的贡献。我们的研究结果强调了在设计基于畴壁运动的器件时评估材料的纳米级钉扎参数的重要性，这反过来可以成为探测超薄磁性膜中的无序的有力工具。
2022-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal domain wall dynamics under electric field in Ta/CoFeB/MgO devices with perpendicular anisotropy
铁磁/氧化物电介质结构中的电场效应提供了一种以低功耗控制畴壁动力学的新途径。然而，电场对DW速度的影响到目前为止只观察到在蠕变制度，DW速度低，由于强相互作用与钉扎网站。在这里，我们展示了具有垂直磁各向异性的Ta/Co 40 Fe 40 B20/MgO/TiO 2结构中从蠕变到流动状态范围内的DW速度的栅极电压调制。我们证明了一个通用的描述的作用，施加的电场在各种钉扎依赖的制度，考虑到一个有效的磁场是线性的电场。此外，发现电场效应在Walker机制中改变符号。我们的工作为铁磁金属/绝缘体界面电场效应的研究和优化提供了新的机会。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reliable magnetic domain wall propagation in cross structures for advanced multi-turn sensor devices
我们开发和分析了一个先进的概念畴壁为基础的旋转传感。通过旋转场移动具有n-1个交叉卷积的n个闭合环中的畴壁，我们可以感测n个旋转。通过将循环与互质旋转数相结合，我们创建了一个传感器系统，该系统允许对旋转施加的磁场的数百万圈进行总计数。我们分析了传感器的操作，并确定交叉交叉结构作为可靠操作的关键部件。特别地，取决于所施加的场角与交叉的分支中的磁化的取向，发现畴壁在不想要的方向上传播，从而在器件中产生故障和计数误差。为了克服这一限制因素，我们引入了一个专门设计的虹吸结构，以实现控制钉扎的畴壁之前的交叉和脱钉扎和传播只为选定的范围内的应用领域的角度。通过调整虹吸管和交叉的几何形状，我们发现，这两种结构的优化组合，防止故障，在整个传感器结构产生强大的操作。我们的建模结果表明，优化的元件几何形状允许实现的传感器与十字形的交叉点和操作是宽容的制造的不准确性。
2017-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Manipulation of the magnetic configuration of (Ga,Mn)As nanostructures
我们研究了由（Ga，Mn）As制备的L形纳米结构的磁性反转。由于光刻图案化导致的应变弛豫导致每个臂具有单轴磁各向异性。我们的分析证实，磁反转发生通过相干旋转和畴壁传播的组合与畴壁位于在磁滞回线的中间阶段的设备的角落。从我们的分析中可以提取畴壁能量。这样的器件已经在电流诱导的畴壁运动的研究中找到了实现，并且具有作为非易失性存储器元件的应用的潜力。
2009-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Crescent domain-wall pairs in anisotropic two-dimensional MnOI monolayer with fast dynamics
本研究利用第一性原理计算与原子模拟，在强各向异性二维 MnOI 单层中发现可由电流高效直线驱动的新月形拓扑畴壁对，为高速自旋电子器件提供新方案。
2025-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonance in Magnetostatically Coupled Transverse Domain Walls
我们在一对铁磁纳米线中观察到了耦合横畴壁的本征模。虽然对耦合静磁，其频谱是由钉扎的边缘粗糙度和偶极耦合的两个壁的组合。由于相应的能量尺度是可比的，耦合只能在最小的线间距观察到。耦合壁动力学模型再现实验定量，允许与估计的钉扎和畴壁耦合能量的比较。这些结果对基于耦合畴壁的器件的动力学特性具有重要意义。
2014-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast vortex wall motion in wide Permalloy strips from double switching of the vortex core
我们研究了在外加磁场和自旋极化电流驱动下坡莫合金宽条中的涡旋畴壁动力学。正如最近报道的[V. Estévez和L. Laurson，Phys. Rev. B，93，064403（2016）]，对于足够宽的条带和阈值场以上，涡核的周期性动力学定位在条带边缘之一附近，并且通常对于窄条带观察到的速度下降被高速平台所取代。在这里，我们通过微磁模拟更详细地分析了这种行为。我们发现，高速高原起源于磁涡核的重复双重切换，其基础是在条带边缘附近的周期性涡核动力学，即，“吸引-排斥”效应。我们还讨论了相应的动力学驱动的自旋极化电流，以及包括淬火随机结构无序的系统的影响。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin-wave nonreciprocity in ferrimagnetic domain-wall channels
该研究理论与数值分析外场下亚铁磁畴壁通道中的自旋波非互易传播，揭示DMI的双重调控作用，并提出可通过反转磁场可逆切换非互易性符号的可控传输方案。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnonics along the wall in Bimeron Chain Domain Walls
本研究提出二维系统中的bimeron链畴壁可承载拓扑磁振子及受保护边缘态，并通过解析计算与微磁模拟证实其抗无序鲁棒性，为纳米磁振子信息器件提供新思路。
2024-12-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the dynamics of chiral domain walls of ferrimagnetic films with the magneto-ionic effect
利用栅极电压对磁性的控制有望为实现高能效自旋电子器件和高性能磁存储器开辟道路。利用固态器件中微图案化电极下的磁离子效应增加了以非易失性和可逆方式局部修改磁性的可能性。调整磁各向异性，磁化和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用允许随意修改非平凡的磁性纹理，如skyrmions和手性畴壁的动态磁赛道。在这项工作中，我们说明了有效的磁离子效应在亚铁磁性Pt/Co/Tb堆栈使用的ZrO 2薄层作为固态离子导体。当一薄层铽沉积在钴的顶部时，它获得了一个与钴反平行的磁矩，从而降低了有效磁化强度。下面的微图案化的电极，电压驱动的迁移的氧化锆中的氧离子的亚铁磁堆叠部分氧化的Tb层，导致的局部变化，不仅自发磁化，而且有效的磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。这导致畴壁速度的巨大增加，其从原始状态下的10 m/s变化到门控后的250 m/s。这种畴壁动力学的非易失性和可逆调谐可能导致可重编程磁存储器或其他自旋电子器件的应用。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metastable domain wall dynamics in magnetic nanowires
我们研究了小直径圆柱形纳米线中畴壁对的亚稳态的形成和控制，其中横壁是低能态。我们表明，这些对在一定条件下形成束缚态，寿命长达200ns，并通过自旋极化电流的影响而稳定。它们的稳定性进行了分析与模型的基础上的静磁相互作用和三维微磁模拟。束缚态的出现可能会阻碍设备的运行。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current Controlled Magnetization Switching in Cylindrical Nanowires for High-Density 3D Memory Applications
利用三维纳米线系统的下一代存储器器件需要可靠地控制畴壁运动。在这封信中，畴壁的圆柱形纳米线组成的钴和镍的交替段进行了研究。作为畴壁钉扎位点的材料界面与电流脉冲结合使用，以控制畴壁的位置，该位置使用磁阻测量来监测。磁力显微镜结果进一步证实了电流辅助畴壁脱钉的发生。因此，通过顺序地钉扎和脱钉连续界面之间的畴壁，数据位沿着纳米线移位，这是跑道型存储器器件所必需的要求。我们表明，施加的电流脉冲的方向，幅度和持续时间确定跨钉扎站点的畴壁的传播。这些结果表明，多位圆柱形纳米线设备，利用电流辅助数据处理。在这些纳米线中顺序钉扎和脱钉的前景允许位密度增加几个Tbs，这取决于这些纳米线内的段的数量。
2018-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Intrinsic conductance of ferroelectric domain walls
本文通过第一性原理结合玻尔兹曼输运理论研究铁电畴壁本征电导，揭示载流子浓度主导电导机制、迁移率决定头对头与尾对尾畴壁电导差异，并发现畴壁宽度显著小于以往报道，为畴壁器件优化提供通用方法。
2024-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electric field-induced creation and directional motion of domain walls and skyrmion bubbles
由电场驱动的磁化动力学可以为信息技术提供长期的好处，因为它的超低功耗。同时，在由铁磁层和重金属层组成的界面非对称多层膜中，Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以稳定拓扑自旋织构，如手征畴壁、skyrmion和skyrmion泡。这些拓扑自旋织构可以通过电场控制，并有望用于构建先进的自旋电子器件。在这里，我们提出了一个实验和数值研究的电场诱导的创建和定向运动的拓扑自旋纹理的磁性多层膜和跑道的厚度梯度和界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用在室温下。我们发现，在一定条件下，电场诱导的手征畴壁定向运动伴随着Skyrmion泡的产生。我们还证明了电场的变化可以诱导Skyrmion泡的运动。我们的发现可能为开发具有超低功耗的基于skyrmion的设备提供机会。
2018-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-Field-Induced Domain Walls in Wurtzite Ferroelectrics
针对纤锌矿铁电体畴壁构型与电子结构不明确的问题，结合透射电镜与理论计算揭示ScGaN中新型带电畴壁及普适电荷补偿机制，实验证明其可重构导电性，为超尺度器件应用奠定基础。
2024-03-15 cond-mat.mtrl-sci
A Chemical turnstile
化学旋转栅门是一种用于将小的、特征明确的原子剂量从一个位置输送到另一个位置的装置。一个工作旋转栅门尚未建成，尽管有许多技术应用可用于这种设备。制造化学旋转门的关键困难在于找到一种能捕获和传输原子的介质。在这里，我们建议，铁弹双壁适合于这个角色。以前的工作表明，孪生壁可以作为二维捕获平面内的原子输运是快速的。我们报告模拟表明，应力诱导的重新取向的双壁可以发生。这种特性是化学旋转门应用的理想选择。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Controlled Skyrmionic Diode
为了解决传统的基于电荷的技术目前所遇到的许多挑战和瓶颈，正在积极探索各种替代方案，以在超过摩尔时代提供设备小型化和缩放的潜在解决方案。在这些替代方案中，自旋电子学物理和器件最近通过利用电子自旋的附加程度而吸引了迅速增长的兴趣。例如，已经通过操纵畴壁运动实现了磁畴壁赛道存储器和逻辑器件。与基于畴壁的器件相比，磁skyrmions具有超小尺寸（通常直径为5-100 nm）、容易的电流驱动运动、拓扑稳定性和独特的涌现电动力学等优点，有望在下一代电子学中应用于超过摩尔的领域。在这项工作中，磁meron二极管，这表现得像一个PN结二极管，是第一次证明，通过剪裁电流控制的单向运动的边缘meron（即，分数skyrmions）在纳米轨道与界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。的梅龙二极管的工作原理，理论上预期从蒂勒方程的拓扑磁性物体，进一步验证了微磁模拟。目前的研究揭示了磁性物体的拓扑无关的输运性质，并有望打开前景的集成复合电路，统一的数据存储和处理，基于一个单一的磁性芯片，作为一个构建块，可以使用meron二极管，开发复杂的逻辑组件，或作为一个信号控制器，互连skyrmion，畴壁，甚至自旋波器件。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic microscopy of topologically protected homochiral domain walls in an ultrathin perpendicularly magnetized Co film
下一代固态存储器件的概念是基于电流驱动的畴壁传播，其中畴壁速度决定器件性能。结果表明，畴壁的运动速度和运动方向受畴壁的性质及其手征性的控制。这种手性是由于铁磁体和重金属之间的界面处缺乏反转对称性而产生的效应，导致可以控制磁畴壁的形状和手性的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。在这里，我们提出了直接成像的域壁在Pt/Co/AlO $_x$膜使用洛伦兹透射电子显微镜，证明存在的同手性，从而拓扑保护，Néel墙。这样的畴壁是用于密集数据存储的良好候选者，使位大小下降到接近畴壁宽度的极限。
2015-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Power optimization for domain wall motion in ferromagnetic nanowires
研究了铁磁细线中电流介导的畴壁动力学。导出了畴壁的有效运动方程。他们被用来研究的可能性，以优化的电流的畴壁在纳米线的运动所提供的功率。我们表明，一定的共振时间依赖性电流移动畴壁可以显着减少焦耳加热的导线，因此，它可以导致一个新的建议，最节能的存储设备。我们讨论了吉尔伯特阻尼、非绝热自旋转移力矩以及Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的存在如何影响这种功率优化。
2010-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonuniform magnetic domain-wall synapses enabled by population coding
传统的以软件实现的人工智能通常在精确的数字计算机上执行。然而，用于实现类脑计算的纳米级器件可能并不理想地相同，并且不均匀的器件降低了性能。在生物大脑中，信息通常由一群神经元编码，因此神经细胞的变异性不会影响人类认知和运动的准确性。本文介绍了类脑计算中的种群编码策略，并证明了该策略可以克服由于设备不均匀而引起的问题。以基于电流诱导畴壁运动的磁忆阻器器件为例，证明了不完美存储器件可以应用于硬件网络中进行主成分分析，并且无监督分类的准确性与使用理想精确突触权重的传统PCA相当.我们的研究结果为类脑计算的硬件实现铺平了道路，并降低了对纳米器件均匀性的要求。
2023-03-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cs.ET
Real-space observation of current-driven domain wall motion in submicron magnetic wires
自旋电子器件是近年来提出的一种基于磁畴壁运动的新型器件。如果DW可以通过流动电流而不是磁场来直接驱动，则这种装置的性能和功能将得到显著改善。在这里，我们报告的电流驱动的DW运动的真实空间观察使用一个定义良好的单一DW在一个微制造的磁线与亚微米宽度。磁力显微镜（MFM）可视化，一个单一的导丝被引入到电线来回位移的正和负脉冲电流，分别。我们可以通过调节脉冲电流的强度、持续时间和极性来控制DW在丝中的位置。它是，因此，证明了自旋电子器件操作的电流驱动DW运动是可能的。
2004-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Topologically Protected Ferroelectric Domain Wall Memory with Large Readout Current
原子尺寸的导电铁电畴缺陷（如几何限制壁）的发现和精确操纵为各种有前景的电子器件提供了新的机会，所谓的壁电子学也随之出现。在这里，我们展示了高度稳定和抗疲劳的非易失性铁电存储器设备的基础上确定性的创建和擦除的导电畴壁的几何限制内的拓扑域结构。通过在BiFeO_3外延膜上引入一对精心设计的同轴电极，可以很容易地形成四分之一中心拓扑极性畴结构。更重要的是，可以实现这种中心拓扑畴结构在具有高导电限制壁的会聚状态和具有绝缘限制壁的发散状态之间的可逆切换，因此导致具有> 104的大开/关比的表观电阻变化和技术上优选的读出电流（高达40 nA）。由于中心畴结构的拓扑鲁棒性，该器件在106个循环中表现出优异的恢复重复性和超过12天的长保留（> 106 s）。这项工作展示了一个很好的例子，实现异国情调的极性拓扑结构在高性能的纳米器件，并会激发更多的兴趣，探索这些异国情调的拓扑状态的丰富新兴应用。
2021-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical control of in-plane domain configuration and domain wall motion in ferroelectric and ferroelastic
铁电畴壁对外界刺激的敏感性使其成为纳米电子器件中的功能实体。具体地，具有面内偏振的光学驱动域重新配置是有利的，因此是高度寻求的。在这里，我们表明存在的平面内极化的子域模仿一个单一的域状态和可逆的光控制其畴壁运动在一个单晶的铁电钛酸钡。在非极性铁弹材料的畴结构中类似的光学控制表明长程铁电极化对于畴壁运动的光学控制不是必需的。相反，挠曲电性被发现是域配置的光学控制的一个重要成分，因此，铁弹性材料将是纳米电子器件应用的另一个可能的候选者。
2022-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Emergent electric field induced by dissipative sliding dynamics of domain walls in a Weyl magnet
The University of Tokyo（东京大学）
研究通过Weyl磁体中磁畴壁的耗散滑动动力学，揭示了新兴电场的产生机制，展示了畴壁运动与自旋倾斜的动态耦合。
2026-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Invariant Wide Bandgaps in Honeycomb Monolayer and Single-Walled Nanotubes of IIB-VI Semiconductors
寻找具有独特电子性质的低维材料对于纳米尺度电子器件的发展具有重要意义。通过系统的第一性原理计算，我们发现IIB-VI族半导体（ZnO，CdO，ZnS和CdS）的二维蜂窝状单层和一维单壁纳米管的带隙几乎与手性无关，并且与直径有弱的相关性。电子结构分析表明，导带最低峰由阳离子的球对称$s$轨道贡献，价带最高峰由平面内$(d_{xy}-p_y)$和$(d_{x^2-y^2}-p_x)$杂化占据.这些电子态对曲率半径具有很强的鲁棒性，使得从蜂窝单层结构到单壁纳米管结构的带隙具有不变的特征。这些材料的禁带宽度在2.3 ~ 4.7 eV之间，在电子器件和光电子器件中具有潜在的应用价值。我们的研究表明，寻找和设计特定的电子结构可以促进探索未来应用的新型纳米材料的过程。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Local hard and soft pinning of 180$^\circ$ domain walls in BaTiO$_3$ probed by in situ transmission electron microscopy
我们报道了在透射电子显微镜（TEM）中使用原位电偏置的BaTiO $_3$中的180度纳米畴壁的电场响应。样品偏置在设计用于可靠测试的微型器件上，其关键属性通过有限元计算确认。在室温下，弱电荷锯齿形畴壁的存在是由于器件的几何约束。在所施加的电场下的畴壁的运动允许提取局部P-E环，其中观察到分别为硬铁电体和软铁电体的特征的深和随机能量势分布中的不同畴壁钉扎。硬畴壁钉扎导致“硬”铁电体典型的不对称回路，而软畴壁钉扎遵循类瑞利行为。所有的效果都是局部测量的，直接从成像的域结构。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Liberation of slave modes inside domain walls in multiferroic Cu-Cl boracite
畴壁（DW），对称等效铁电畴之间的二维边界，积极研究，由于他们的新的逻辑和存储器件的承诺。此外，由于它们的高迁移率和大电导率，它们可以很容易地以低能量成本创建，擦除和重塑。到目前为止，大多数工作都集中在适当的铁电体中的DW，其中主要的序参量，铁电极化，通过减少到零（伊辛型DW）或旋转（布洛赫型DW）在域中的值之间插值。在这里，我们提出了一个新的DW家庭成员与复杂的内部纹理的从属序参量内的主要序参量减少到零的墙壁。我们的第一性原理导出的模型预测单极和环形极化模式的存在。这些结果使得硼化物中复杂畴模式的大规模相场模拟成为可能，并可能激发基于不适当铁电体中畴壁的新型器件。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven domain wall motion along ferromagnetic strips with periodically-modulated perpendicular anisotropy
利用微磁学模拟方法，对具有空间调制垂直磁各向异性的铁磁条上磁畴壁的动力学进行了理论研究。具有各向异性的周期性磁层轮廓的铁磁层描绘了一组定义明确的能量最小值，其中在没有外部刺激的情况下，壁被钉扎，并且有利于畴壁的单向传播。沿这些棘轮状系统的电流驱动的畴壁运动的性能进行比较的字段驱动的情况下。我们的研究表明，电流驱动的畴壁运动表现出显着的改善相对于场驱动的情况下，在移位速度和存储密度，因此，它是建议开发新的设备。这些电流驱动的棘轮装置的可行性研究通过现实的微磁模拟和支持的一维模型更新，以考虑到周期性锯齿各向异性配置文件。最后，电流驱动的畴壁运动也评估系统中的三角形调制的各向异性设计，以促进双向移位的一系列的墙壁，一个功能，不能实现的磁场。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Beyond Walker Breakdown through the Resonant Dissipation: Dramatic Enhancement of Magnetic Domain Wall Velocity via Resonant Excitation of Standing Wave Modes of Domain Wall Structure
本研究通过共振耗散机制，利用静态磁场激发磁畴壁驻波模式，显著提升磁畴壁速度，突破传统模型限制，并引入畸变变化率参数验证理论，为高速自旋电子器件开发提供新途径。
2023-07-26 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electric-field control of magnetic domain wall motion and local magnetization reversal
自旋电子器件目前依赖于通过外部磁场或自旋极化电流的磁切换或畴壁的受控运动。使用电场实现相同程度的磁可控性具有潜在的优点，包括增强的功能和低功耗。在这里，我们报告的方法来电控制局部磁性能，包括经常的铁磁畴图案和磁畴壁的运动的写入和擦除，在多铁性CoFe-BaTiO 3异质结构。我们的方法是基于经常性的应变转移从铁电介质中的铁弹域连续磁致伸缩膜可以忽略不计的磁晶各向异性。光学偏振显微镜的铁磁和铁电畴结构揭示，域相关性和强铁磁畴壁钉扎坚持在一个外加电场。这导致了铁磁微结构上前所未有的电可控性，这一成就产生了巨磁电耦合效应，并为多铁性自旋电子器件开辟了道路。
2011-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Comparing domain wall synapse with other Non Volatile Memory devices for on-chip learning in Analog Hardware Neural Network
电阻式随机存取存储器（RRAM）和相变存储器（PCM）器件已被广泛用作基于交叉开关阵列的模拟神经网络（NN）电路中的突触，以实现与传统计算机相比更节能和时间有效的数据分类。在这里，我们证明了最近提出的自旋轨道扭矩驱动的畴壁（DW）设备作为突触相比，RRAM和PCM设备的芯片上学习（在硬件中的训练），在这样的NN的优势。通过微磁模拟得到的DW突触的突触特性比RRAM和PCM突触的突触特性更线性和对称（正负更新之间）。这使得在基于DW突触的NN中用于片上学习的外围模拟电路的设计与用于RRAM和PCM突触的外围模拟电路的设计相比容易得多。接下来，我们将DW突触作为一个Verilog-A模型的交叉阵列为基础的神经网络电路，我们设计的SPICE电路模拟器。成功的片上学习是通过流行的Fisher's Iris数据集上的SPICE模拟来证明的。与基于RRAM和PCM突触的神经网络电路相比，基于DW突触的神经网络电路学习所需的时间和能量降低了几个数量级。
2019-10-28 cond-mat.mtrl-sci cs.NE physics.app-ph
Thermal stability of nano-scale ferroelectric domains by molecular dynamics modeling
本研究通过分子动力学模拟结合核-壳对势与粗粒化有效哈密顿量，探究典型铁电材料BaTiO3的畴壁热稳定性，发现微观热涨落可引发畴壁偏移甚至小畴湮灭，限制纳米器件的最大畴壁密度。
2025-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Two-Dimensional Multiferroics: Ferroelasticity, Ferroelectricity, Domain Wall, and Potential Mechano-Opto-Electronic Applications
低维多铁性材料在诸如纳米级换能器、致动器、传感器、光电子器件和非易失性存储器的小型化器件应用中具有很大的前景。在这里，使用第一性原理理论，我们预测，二维（2D）单层IV族单硫族化合物，包括GeS，GeSe，SnS，和SnSe是一类2D半导体多铁性材料，具有强耦合的巨大的面内自发铁电极化和自发铁弹晶格应变，在室温及更高温度下是电稳定的，并且可以通过弹性应变工程有效地调制。它们的光学吸收光谱表现出强的面内各向异性，具有可见光谱激子带隙和相当大的激子结合能，呈现出低维半导体的独特特征。更重要的是，预测的低畴壁能量和小的迁移势垒以及耦合的多铁性有序和各向异性电子结构表明它们具有通过操纵外部电场、机械场和光场来控制内部响应的可调谐多铁性功能器件的巨大潜力，并且使得包括2D铁电存储器、2D铁弹存储器、和2D铁电弹性电非易失性光子存储器以及2D铁电激子光子存储器。
2016-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Atomically sharp domain walls in an antiferromagnet
对理解磁结构（如畴壁）的尺度限制的兴趣跨越了从相对论量子基础到信息技术应用的整个磁学领域。铁磁体领域的传统焦点最近开始转向反铁磁体，反铁磁体在对磁场扰动不敏感的超快和神经形态器件中提供丰富的材料景观和实用性。在这里，我们报告的观察，反铁磁CuMnAs的外延晶体中的畴壁可以原子尖锐。我们揭示了这一最终的畴壁缩放极限使用差相衬成像aberrationcorrected扫描透射电子显微镜，我们补充的X射线磁二色性显微镜和从头计算。我们强调，原子尖锐的畴壁是既定的自旋哈密顿理论的范围之外，可以提供无与伦比的铁磁体的设备功能。
2020-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Control of domain wall motion at vertically etched nanotrench in ferromagnetic nanowires
研究了垂直刻蚀纳米沟槽钉扎位置的坡莫合金纳米线中的场致畴壁运动。微磁学模拟和电学测量的特点，在纳米沟槽的钉扎电位。结果表明，横壁和涡壁的势分布有很大不同，钉扎强度与势分布之间存在相关性。可靠的畴壁钉扎和脱钉实验观察到从坡莫合金纳米线的纳米沟槽。这证明了所提出的纳米沟槽钉扎位点对于畴壁器件应用的适用性。
2014-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Bubblecade Memory
磁畴壁的单向运动是下一代畴壁介导的存储器和逻辑器件的关键概念。这种运动可以通过向纳米线注入大电流或利用复杂的结构调制引起的畴壁张力来实现。在这里，我们展示了一个新的方案，没有任何电流注入或结构调制。该方案利用了最近发现的手征畴壁，其相对于磁场的速度表现出不对称性。由于这种不对称性，交变磁场导致畴壁在一个方向上的相干运动。这种一致的单向运动，即使是磁泡域阵列，实现了一个新的设备原型磁泡囊存储器的设计与二维数据存储能力。
2014-09-24 cond-mat.mtrl-sci
