Ultralow Energy Analog Straintronics Using Multiferroic Composites
多铁性材料中的电场诱导磁化翻转为超越摩尔定律时代的超低能量计算带来了深远的希望。多铁性材料中的双稳态纳米磁体通常被认为适合于存储二进制信息位，并且在两种稳定状态之间切换允许我们处理数字信息。然而，在未来的信息处理系统中，纳米磁性器件的无缝集成也需要处理连续的模拟信号。在这里，我们表明，它是可以利用磁致伸缩纳米磁体的模拟性质，相反，写一个数字位的信息。通过求解室温下磁化动力学的随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程，我们证明了这种可能性，并表明应变介导多铁性复合材料中磁致伸缩纳米磁体的输入输出特性存在类似晶体管的高增益区。这可以成为未来信息处理系统中超低能量模拟和混合信号处理的基础，并且它消除了使用基于电荷的晶体管的要求。
2017-03-06 cond-mat.mes-hall
Straintronics: Manipulating the Magnetization of Magnetostrictive Nanomagnets with Strain for Energy-Efficient Applications
执行信息处理、计算、通信、信号生成和相关任务的愿望，同时尽可能少地消耗能量，激发了许多想法和范例。其中最强大的一个是使用磁致伸缩纳米磁体作为硬件平台的原始单元，并通过电产生的静态或时变机械应变来操纵它们的磁化以引出无数功能的概念。这种方法有两个优点。首先，信息可以在断电后保留在器件中，因为纳米磁体是非易失性的，不像基于电荷的器件，例如晶体管。第二，执行给定任务所消耗的能量非常低，因为用应变改变磁化状态只需要很少的能量。这一领域现在被称为“应变电子学”，类似于电子学、自旋电子学、谷电子学等。我们回顾了应变电子学的最新进展和趋势，包括数字信息处理（逻辑）、信息存储（存储器）、应变畴壁器件、应变skyrmions控制、非布尔计算和应变机器学习，信号产生（微波源）和通信（超小型化的声学和电磁天线）与应变纳米磁体，混合应变子-磁振子，和应变子系统中的声子和磁振子之间的相互作用。我们确定了关键的挑战和机遇，并制定了推进这一领域的途径，使其成为节能系统的主流技术。
2021-07-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Reversible strain-induced magnetization switching in FeGa nanomagnets: Pathway to a rewritable, non-volatile, non-toggle, straintronic memory cell for extremely low energy operation
纳米磁体的磁化在两个稳定或亚稳态之间的可逆应变子切换有望实现超节能的非易失性存储器。在这里，我们报告的应变诱导磁化开关在约300 nm大小的FeGa纳米磁体划定的压电PMN-PT基板。跨衬底施加的一个极性的电压在纳米磁体中产生压缩应变并将其磁化切换到一种状态，而相反极性的电压产生拉伸应变并将磁化切换回原始状态，从而导致“非切换”切换。这两种状态可以对两个二进制位进行编码，并且使用正确的电压极性，可以确定性地写入任一位。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Error Probability in Magneto-elastic Switching of Non-ideal Nanomagnets with Defects: A Case Study for the Viability of Straintronic Logic and Memory
磁致伸缩纳米磁体的磁弹性（应变）开关是一种非常节能的（磁）二进制开关的开关方法，由于其在超低功耗数字计算硬件中的潜在应用，最近引起了广泛的关注。不幸的是，这种切换方式在室温下也非常容易出错。磁弹性开关的切换错误概率的理论研究预测的概率范围从10E-8 - 10E-3在室温下的理想的，无缺陷的纳米磁体，但与真正的纳米磁体的实验表明，在某些情况下，超过0.1的概率要高得多。导致这种巨大差异的明显破坏因素是缺陷和非理想性。在这里，我们已经从理论上研究了常见的缺陷（在制造过程中发生）的磁弹性开关概率在室温下的热噪声的存在下的效果。令人惊讶的是，我们发现，即使是很小的缺陷增加的数量级的切换错误的概率。通常有一个临界应力，导致最低的错误概率和它的值在缺陷的存在大大增加。所有这些都可能限制或排除磁弹性（应变）二进制开关在布尔逻辑或存储器中的应用，尽管它们具有出色的能量效率，并将它们限制在非布尔（例如神经形态，随机）计算应用中。我们还研究了具有恒定振幅的应力脉冲和正弦时变振幅（例如，由于表面声波）的磁弹性切换之间的差异，并且发现后一种方法更可靠，并且在大多数情况下产生更低的切换错误概率，只要时间变化相当缓慢。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Hybrid magneto-dynamical modes in a single magnetostrictive nanomagnet on a piezoelectric substrate arising from magneto-elastic modulation of precessional dynamics
磁弹性（或“应变电子”）切换已经成为用于切换磁存储器、逻辑和非布尔电路中的磁致伸缩纳米磁体的磁化的极其节能的机制。在这里，我们研究了超快磁动力学与应变开关在一个单一的准椭圆形磁致伸缩Co纳米磁体沉积在压电PMN-PT基板使用时间分辨磁光克尔效应（TR-MOKE）测量。TR-MOKE中的脉冲激光泵浦束起着双重作用：它引起纳米磁体的磁化关于施加的偏置磁场的进动，并且它还在压电衬底中产生表面声波（SAW），所述表面声波在磁致伸缩纳米磁体中产生周期性应变并调制进动动力学。这种调制引起了有趣的混合磁动力学模式的纳米磁体，具有丰富的自旋波纹理。这些模式的特征频率为5-15 GHz，表明应变可以在远小于1 ns（~100 ps）的时间尺度上影响磁致伸缩纳米磁体中的磁化强度。这可以实现由应变而不是自旋极化电流致动的~10 GHz范围的磁弹性纳米振荡器，以及用于磁振子逻辑电路、全息图等的自旋波的超快磁电生成。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Ultra-sensitive voltage-controlled skyrmion-based spintronic diode
本文提出一种基于单个斯格明子的无源自旋电子二极管，利用VCMA和VDMI驱动，灵敏度超过10 kV/W，比均匀铁磁态二极管高一个数量级，并证明小半径斯格明子可进一步提升灵敏度，为超灵敏低功耗微波探测器设计奠定基础。
2023-05-25 cond-mat.mes-hall
Electrical Spin-Flip Current Switching in Layered Diluted Magnetic Semiconductors for Ultralow-Power Spintronics
本文在V掺杂WSe2层状稀磁半导体中实现室温电驱动自旋翻转开关，临界电流密度低至10^-1 A cm^-2且功耗达皮瓦级，为超低功耗自旋电子器件提供新平台。
2025-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals heterostructures for spintronics and opto-spintronics
各种各样的2D材料及其在范德华（vdW）异质结构中的共集成实现了创新的器件工程。此外，它们的原子薄性质通过源自短程相互作用的邻近效应促进了人造材料的设计。这种设计方法对于自旋电子学来说特别引人注目，自旋电子学通常利用磁性和非磁性材料薄层及其之间的界面的功能。本文综述了vdW异质结构在二维自旋电子学和光自旋电子学方面的最新进展。在介绍了自旋输运研究的前沿之后，我们强调了由自旋轨道和磁邻近效应引起的独特的自旋相关现象。我们进一步描述的能力，以创建多功能的混合异质结的基础上VDW材料，结合自旋，谷和激子自由度。最后，我们展望了超紧凑全二维自旋器件的设计和生产的前景和挑战，以及它们在传统和量子技术中的潜在应用。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall
Efficient metallic spintronic emitters of ultrabroadband terahertz radiation
太赫兹电磁辐射对于成像和光谱学等许多应用非常有用。因此，非常希望具有覆盖1至30 THz窗口的有效的桌面发射器，同时由低成本、低功率飞秒激光振荡器驱动。到目前为止，所有固态发射器都只利用与电子电荷相关的物理学，并提供具有大量间隙的发射光谱。在这里，我们利用电子自旋来实现一个概念上新的太赫兹源，它依赖于定制的基本自旋电子学和磁性金属多层膜中的光子现象：超快光致自旋电流，逆自旋霍尔效应和宽带法布里-珀罗共振。在分析模型的指导下，这种自旋电子学路线为系统优化提供了独特的可能性。我们发现，5.8 nm厚的W/CoFeB/Pt三层产生的超短脉冲完全覆盖1至30太赫兹范围。我们的新型光源在带宽、太赫兹场幅度、灵活性、可扩展性和成本方面优于激光振荡器驱动的发射器，如ZnTe（110）晶体。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics induced by in-plane currents in ultrathin magnetic nanostructures
超薄磁系统的性质与较厚的磁系统有质的不同，这意味着不同的物理学决定了它们的性质。我们证明，各种这样的性质可以解释自然的Rashba自旋轨道耦合在磁性系统。这一工作对基于双磁系统的下一代自旋电子器件的开发具有重要的参考价值。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall
Ultra-low damping insulating magnetic thin films get perpendicular
结合低损耗和大的垂直向磁各向异性（PMA）的磁性材料仍然是磁振子和自旋电子学领域中缺少的一块砖。本文报道了在Gd $_{3}$ Ga $_{12}$ $_{12}$（GGG）和取代的GGG（sGGG）（111）取向衬底上生长Bi-YIG掺杂的YPDMATHABMM Fe $_{12}$ O $_{12}$（BiYIG）薄膜。使用外延应变和生长诱导的各向异性获得PMA的微调。可以制备自发面内和面外磁化的薄膜。铁磁共振（FMR）的测量表明，这些BiYIG薄膜的高动态质量，PMA膜的吉尔伯特阻尼值低至3 - 10 $^{-4}$和FMR线宽为0.3 mT，在8 GHz的薄膜，甚至不超过30 nm的厚度实现。此外，我们测量了Pt/BiYIG叠层上的逆自旋霍尔效应（ISHE），表明磁性绝缘体$'$的表面对自旋电流是透明的，这使得它对自旋电子学应用具有吸引力。
2018-06-02 cond-mat.mes-hall
Electrically Switchable Spintronics in a Multiferroic Altermagnet
Universidad de Chile（智利大学）；Universidad de Santiago de Chile（圣地亚哥智利大学）
该研究提出的二维晶格模型可通过外电场同时调控非共线磁有序、电极化与自旋极化输运，为结合补偿磁体优势与铁电低功耗架构的下一代自旋电子器件提供了物理蓝图。
2026-08-20 cond-mat.mes-hall
Dissipationless transport by design in ultrathin magnetic topological insulator films
University of Antwerp（安特卫普大学）
本研究揭示了通过外部磁性和/或电子刺激抑制磁性拓扑绝缘体薄膜中电子背散射，实现完全无耗散的自旋极化电荷输运，为设计低能耗自旋电子器件提供了有效策略。
2025-10-14 cond-mat.mes-hall
Flexible ferromagnetic nanowires with ultralow magnetostriction
磁电和自旋电子传感器的集成为推进柔性和可穿戴技术提供了巨大的潜力。磁性纳米线是构建此类器件的核心部件，因此实现柔性磁性纳米线并揭示磁弹性特性非常重要，这不仅可以推动此类柔性传感应用，而且还可以为探索柔性磁等离子体器件开辟新的途径，并在减小的维度上发现看不见的观测结果。在这里，我们第一次在柔性衬底上实现了铁磁纳米线。通过广泛的磁光克尔实验，探索在这样的纳米线的Villari效应，我们揭示了两个数量级的减少纳米线的磁致伸缩常数相比，散装值。此外，与类似厚度和组成的薄膜相比，纳米线表现出显著的弹性行为，维持弯曲半径~ 5 mm，非常高的耐久性和增强的弹性限度。我们确认所观察到的性能，微磁模拟和属性的观察到的尺寸减小和高纳米结构界面效应。具有超低磁致伸缩的柔性磁性纳米线为稳定的表面安装和可穿戴自旋电子传感器开辟了新的机会，为工程先进的纳米自旋电子器件和探索混合异质结构中的新效应提供了可靠的方法。
2020-06-18 cond-mat.mes-hall
Controlling Terahertz Spintronic Photocurrents in 2D-Semiconductor|Ferromagnet Heterostructures through a Functional Hybrid Interface
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微观结构物理研究所）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；A*STAR (Agency for Science, Technology and Research)（新加坡科技研究局）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Max-Born-Institute for Non-Linear optics（马克斯·玻恩非线性光学研究所）；Centre for quantum technologies（量子技术中心）
通过功能化混合界面调控二维半导体与铁磁体异质结构中的太赫兹自旋光电流，揭示界面混合化在高效超快光电流生成中的关键作用。
2026-03-02 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Magnetization Reversal by Picosecond Electrical Pulses
自旋电子学的领域涉及研究固态器件中的自旋和电荷输运，以期提高它们的功能和效率。或者，超快磁性领域的重点是使用飞秒激光脉冲来激发磁性材料中的电子，这使得磁序在前所未有的亚皮秒时间尺度上发生巨大变化。在这里，我们通过使用皮秒电脉冲来快速激发磁性金属中的电子，从而将这两种不同的研究活动结合起来。我们能够确定性地和重复性地反转磁化的GdFeCo膜与子10皮秒电脉冲。磁化在~ 10 ps内反转，这比任何其他电控磁性开关快一个数量级以上。我们将磁化的确定性切换归因于电子的超快激发，这是一种与其他电流驱动的切换机制（如自旋转移矩（STT）或自旋轨道矩（SOT））根本不同的机制。测量了切换所需的能量密度，发现该过程是有效的，预计仅需要4 fJ来切换（20 nm）^3单元，这与其他最先进的STT-MRAM存储器器件相当。这一发现将为皮秒自旋电子现象和器件的研究开辟一个新的领域。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall
Laser-induced terahertz spin transport in magnetic nanostructures arises from the same force as ultrafast demagnetization
激光诱导的太赫兹自旋输运（TST）和超快退磁（UDM）是飞秒磁性和太赫兹自旋电子学中的核心现象，但迄今为止是不相关的。在这里，我们使用宽带太赫兹发射光谱在一个设置中可靠地测量这两个过程。我们发现，单个铁磁金属层F的UDM速率与从F到相邻正常金属层N的TST通量具有相同的时间演化。这种惊人的一致性表明，UDM和TST是由相同的力驱动的，这完全取决于铁磁体的状态。分析模型一致和定量地解释了我们的观察。结果表明，F的UDM和F的TST都是一个重要的遗传因子，|N堆叠产生于广义自旋电压，其定义为任意的非热电子分布。我们还得出结论，由于F和N之间可能的温度差的贡献是轻微的，自旋电流的振幅可以，在原则上，增加了一个数量级。总的来说，我们的研究结果使人们能够将UDM的大量知识应用于TST，从而为大振幅太赫兹自旋电流开辟了新的途径，从而为节能的超快自旋电子器件开辟了新的途径。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall
Magnetization Dynamics, Throughput and Energy Dissipation in a Universal Multiferroic Nanomagnetic Logic Gate with Fan-in and Fan-out
通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程，模拟了具有扇入/扇出结构的多铁性纳米磁性NAND门的开关动力学，并忽略了热涨落效应.栅极和逻辑线用偶极耦合的2相（磁致伸缩/压电）多铁性元件实现，所述多铁性元件用施加到压电层的~50 mV的静电电势进行计时，从而在磁致伸缩层中产生10 MPa应力以用于切换。我们表明，管道位吞吐率为0.5 GHz是可以实现的，适当的磁铁布局和正弦四相时钟。门操作在2 ns内完成，延迟为4 ns。在此吞吐率下，单个门操作的总（内部+外部）能量耗散在门中仅为~ 1000 kT，在包括用于扇入和扇出的两个输入和两个输出线的12磁体阵列中仅为~3000 kT。这使得它的能量效率分别比基于互补金属氧化物半导体晶体管（CMOS）和基于自旋转移转矩驱动的纳米磁体的NAND门高3和5个数量级。最后，我们表明，在外部时钟电路中的耗散总是可以渐近减少到零，使用越来越慢的绝热时钟，如通过设计的RC时间常数是3个数量级小于时钟周期。然而，如果我们想要执行容错经典计算，则设备中的内部耗散必须保持并且不能被消除。关键词：纳米磁性逻辑，多铁性，应变电子学和自旋电子学，朗道-李夫希茨-吉尔伯特方程。
2011-08-29 cond-mat.mes-hall
Correlation of Blocking and Néel Temperatures in Ultra-thin Metallic Antiferromagnets
本文利用NiFe向超薄IrMn、FeMn等反铁磁层的自旋泵浦探测相变阻尼增强，并结合共振峰温移与磁测量，揭示阻塞温度与Néel温度的关联。
2023-09-27 cond-mat.mes-hall
Current-enhanced broadband THz emission from spintronic devices
光谱学应用非常需要覆盖从0.1到10 THz的宽频率范围的超宽带THz发射器。到目前为止，自旋电子太赫兹辐射源已被证明是一类高效的太赫兹源，具有宽带频谱，但在较低的频率范围（0.1至0.5太赫兹）的性能限制了它的应用。在这项工作中，我们展示了一个新的概念，一个电流增强的宽光谱的自旋电子太赫兹发射器结合半导体材料。我们观察到2-3阶增强的太赫兹信号在较低的太赫兹频率范围内（0.1至0.5太赫兹），除了从这个混合发射器在较高的频率相当的性能。在偏置电流的情况下，存在来自半导体材料的光电导贡献，其可以与由逆自旋霍尔效应驱动的磁性异质结构产生的THz信号相长地干涉。我们的研究结果推动了金属异质结太赫兹发射体在超宽带太赫兹发射光谱中的应用。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
All optical resonant magnetization switching in $\text{CrI}_3$ monolayers
在不施加外部磁场的情况下有效地控制磁化是自旋电子学的最终目标。我们证明，在单层的$\text{CrI}_3$，磁化可以切换所有光学，通过应用的圆偏振光的共振脉冲。这是由于晶格磁化强度与亮激子跃迁的有效耦合。因此，$\text{CrI}_3$在自旋电子学和超快磁存储领域具有很大的应用潜力，是一种很有前景的功能材料。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall
Strain-polarization coupling in the low-dimensional Van der Waals Ferrielectrics
本研究采用Landau-Ginzburg-Devonshire唯象方法，建立应变调制下的压电极化率模型，计算发现超薄CuInP₂S₆在320 K相变处相关物性有尖锐峰值，且受表面声波周期影响，为其在压电与应变电子器件中的应用提供依据。
2024-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic magnon spintronic based on non-reciprocal and non-degenerated ultra-fast spin-waves in the canted antiferromagnet α-Fe2O3
本研究在 α-Fe2O3 中利用感应式与自旋电子学换能器及非局域逆自旋霍尔效应，实现了超快非互易反铁磁自旋波的传播测量与高效电学探测。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Picosecond Switching of Optomagnetic Tunnel Junctions
超导磁隧道结是自旋电子存储器的重要组成部分之一，它可以实现快速的非易失性数据存取，具有彻底改变主流计算结构的巨大潜力。然而，这种器件的传统开关机制从根本上受到自旋极化电流4的阻碍，自旋转移扭矩或自旋轨道扭矩具有自旋进动时间限制和过度的功率耗散。这些物理约束极大地促进了现代自旋电子学的发展。在这里，我们报告了一个光磁隧道结使用的自旋光子组合。该复合器件采用了一个全光开关的Co/Gd双层耦合到CoFeB/MgO为基础的垂直磁隧道结的Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用。皮秒全光操作的光磁隧道结明确证实了时间分辨测量。此外，该器件显示出相当大的隧道磁电阻和热稳定性。这种概念验证设备代表了实现具有THz数据访问的超快自旋电子存储器以及超低功耗的重要一步。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Spin Accumulations Drive Magnetization Reversal in Multilayers
Université de Lorraine（洛林大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（产业技术综合研究所）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
超快自旋积累驱动多层磁化反转，揭示了超快磁化动态对自旋阀自由层磁态的影响，为超快自旋电子器件设计提供新原理。
2025-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spintronic nano-devices for bio-inspired computing
生物启发的硬件有望实现低能耗、智能和高度适应性的计算系统。应用范围从大数据管理的自动分类，到无人驾驶车辆控制，再到生物医学假体控制。然而，制造生物启发硬件的主要挑战之一是通过可调连接互连的复杂处理单元构建超高密度网络。利用自旋电子学（或自旋电子学）的纳米级器件可能是这方面的关键技术。特别地，磁性隧道结由于其多个可调谐功能而非常适合于此目的。一个这样的功能，非易失性存储器，可以在非常规电路中提供大规模的嵌入式存储器，从而避免当存储器和处理器分开放置时出现的冯-诺依曼瓶颈。自旋电子器件的其他特征可能有利于生物启发计算，包括可调的快速非线性动力学，受控的随机性，以及单个器件在不同操作条件下改变功能的能力。相互作用的自旋电子纳米器件的大型网络可以使它们的相互作用被调谐以诱导复杂的动力学，例如同步、混沌、孤子扩散、相变、临界性和向多个亚稳态的收敛。许多小组最近提出了生物启发的架构，包括一种或几种类型的自旋电子纳米器件。在这篇文章中，我们将展示自旋电子学如何用于生物启发计算。我们回顾了已经提出的不同方法，在这个方向上的最新进展，以及对完全集成的自旋电子学CMOS（互补金属氧化物半导体）生物启发硬件的挑战。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cs.ET
Quantum-classical approach to spin and charge pumping and the ensuing radiation in THz spintronics: Example of ultrafast-light-driven Weyl antiferromagnet Mn$_3$Sn
本研究提出量子-经典多尺度方法（QME+LLG+Jefimenko），揭示飞秒光驱动Mn$_3$Sn双层中自旋与电荷泵浦产生太赫兹辐射的机制，发现局域磁化电荷泵浦贡献最大。
2023-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electric-Field Control of Magnetic Order: From FeRh to Topological Antiferromagnetic Spintronics
使用电场而不是电流（或磁场）来定制磁性材料的电子特性对于实现超低能耗存储器件是有希望的，因为焦耳热的抑制，特别是当器件被缩放到纳米尺度时。综述了近年来在多铁性异质结构中通过电场控制的磁相变实现的变磁性金属间化合物FeRh的巨磁化强度和电阻率调制的研究结果。此外，该方法被扩展到拓扑反铁磁自旋电子学，这是目前受到关注的磁学社会，反铁磁序参量已经能够来回切换一个小的电场。最后，我们展望了通过电场方法在新兴的拓扑反铁磁自旋电子学领域中操纵奇异物理现象的可能性。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Picosecond all-optical switching of magnetic tunnel junctions
在不使用磁场的情况下控制磁性使得能够在超CMOS时代大规模集成用于存储器、计算和通信的自旋电子器件。已经实现了包括自旋扭矩转移、自旋霍尔效应和电场或应变辅助切换的机制来切换各种自旋电子器件中的磁化。然而，它们的操作速度基本上受到自旋进动时间的限制，超过10-100皮秒。克服这种速度限制对于自旋电子学的未来发展至关重要。在这里，我们报告的演示皮秒全光开关的磁隧道结（MTJ）-自旋电子逻辑和存储器的构建块-只使用单一的电信波段，红外激光脉冲。该第一个光学可切换MTJ使用亚铁磁GdFeCo作为自由层，并且其切换通过测量其具有0.6%的DR/R比的隧穿磁阻来直接读出。已经证明了在MHz处的仪器限制的开关重复率，但是基本限制应该高于几十GHz。这一结果代表了集成光自旋电子器件的重要一步，该器件结合了自旋电子学和光子学技术，使电子自旋和光子的基本信息载体之间能够实现超快转换。
2016-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface-engineered voltage-driven magnetic tunnel junctions with ultra-low-energy magnetization switching
University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Korea Research Institute of Chemical Technology（韩国化学技术研究所）
通过远程掺杂技术实现电压驱动的磁隧道结超低能耗磁化切换，展示高能效与高TMR比率。
2025-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz spin dynamics in rare-earth orthoferrites
最近对发展快速自旋电子器件和激光可控磁性固体的兴趣引发了巨大的实验和理论努力，以理解和操纵材料中的超快动力学。太赫兹（THz）频率范围内的自旋动力学研究对于阐明新器件功能的微观途径特别重要。在这里，我们回顾太赫兹现象有关的自旋动力学在稀土正铁氧体，一类材料的反铁磁自旋电子学的前景。我们将这个主题扩展为四个关键要素的描述。(1)我们首先描述太赫兹光谱的自旋激发探测磁相变在热平衡。虽然声学磁振子是自旋重取向转变的有用指标，但动态磁电耦合产生的电磁振子在低温下充当反转对称性破缺相的签名。(2)然后，我们审查强激光驱动的情况下，系统被激发远离平衡，从而受到修改的自由能景观。讨论了超快激光操纵磁有序的微观途径。(3)此外，我们回顾了各种协议，以操纵相干太赫兹磁振子在时间和空间，这是有用的能力，反铁磁自旋电子应用。(4)最后，对凝聚态物质中的动态磁耦合和量子光学中的Dicke超辐射相变之间的联系提供了新的见解。通过对一类材料中出现的太赫兹自旋现象进行综述，我们希望引发跨学科的努力，积极寻求自旋电子学子领域之间的联系，这将有助于主动自旋控制和量子相位工程的新协议的发明。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Origin of perpendicular magnetic anisotropy in ultra-thin metal films studied by in-situ neutron reflectometry
本研究利用原位偏振中子反射法结合脉冲激光沉积，揭示了超薄CoFeB/Mo双层结构中无需退火即可形成垂直磁各向异性，并展示了硅覆盖层对磁性能的显著影响，为自旋电子器件开发提供新途径。
2025-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Terphenylthiazole-based self-assembled monolayers on cobalt with high conductance photo-switching ratio for spintronics
合成了两种新的三联苯噻唑类光开关分子，并分别在金电极和铁磁钴电极上自组装成单分子膜。超高真空中导电原子力显微镜探测的电子输运性质揭示了光致闭合（c）形式的电导大于开放（o）形式的电导。我们报告了一个前所未有的电导率比高达380之间的封闭和开放的形式对钴的分子与锚定基团（硫醇）的噻唑单元的两个N原子的一侧。这个结果是合理的密度泛函理论（DFT）计算耦合到非平衡格林函数（NEGF）形式主义。这些计算表明，在封闭形式的高电导是由于三联苯噻唑分子和Co电极之间的强电子耦合，表现为在费米能的Co电极的共振透射峰与大的加宽。对于在金电极上自组装的相同分子，没有观察到这种行为。这些高电导率使这些钴基分子结有吸引力的候选人，开发和研究开关分子自旋电子器件。
2022-03-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Femtosecond control of terahertz spin-charge conversion in ferromagnetic heterostructures
利用电子自旋代替电荷来开发自旋电子器件，在信息技术中具有低功耗的优点。与此同时，自旋电子学对超越当前CMOS技术的速度的需求进一步引发了对自旋超快控制的深入研究，甚至达到前所未有的太赫兹范围。飞秒激光作为一种产生超快自旋电流猝发的潜在技术，已成为磁化调控的重要手段。然而，建立飞秒瞬态自旋电流的全光控制和监测是一个巨大的挑战。对物理和机制的深入了解对该技术至关重要。在这里，我们展示了飞秒自旋电荷电流转换的相干非热激发平行于W/CoFeB/Pt异质结构的线偏振飞秒激光脉冲驱动的磁化。通过系统的研究，我们观察到太赫兹辐射的偏振依赖于磁化方向和结构的不对称性。我们认为这种与线偏振飞秒激光脉冲诱导的磁化平行的太赫兹产生现象可能是由于逆自旋轨道矩效应。我们的工作不仅有助于深入理解自旋电荷转换和自旋输运，而且有助于开发新型的片上太赫兹光自旋电子器件。
2018-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Controlling polarization of spintronic THz emitter by remanent magnetization texture
太赫兹（THz）科学和技术促进了广泛应用的快速发展，并扩大了基础科学的前沿。自旋电子太赫兹发射器提供概念上的优点，因为磁性层中的自旋取向可以容易地通过外部施加的磁场或通过由磁性元件的特定形状确定的内部磁场分布来控制。在这里，我们报告了一个可切换的太赫兹源的基础上微图案化的磁性异质结构驱动的飞秒激光脉冲。我们表明，极化状态的精确可调谐性是由微结构的形状所决定的磁性层的基本磁化织构促进的。这些结果也揭示了非均匀磁化状态在磁性异质结构中产生超快自旋电流的潜在物理机制。我们的研究结果表明，线偏振太赫兹波的发射可以通过使用偏置磁场饱和样品来打开和关闭，为具有广泛潜在应用的集成片上太赫兹器件开辟了迷人的前景。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
