Algebraic decay of the nonadiabaticity arising through chiral spin transfer torque in magnetic domain walls with Rashba spin-orbit interaction
通过求解磁畴壁内巡游电子的薛定谔方程，从理论上研究了无空间反演对称性的二维电子气系统的自旋转移矩.由于存在的Rashba自旋轨道耦合引起的破缺反转对称性，自旋转移扭矩是手性和nonadiabaticity，这是定义来衡量的非绝热，类场扭矩的相对重要性的绝热，阻尼类扭矩，表现出一个反幂律衰减的畴壁宽度的增加。这种代数衰减比在没有Rashba自旋轨道耦合的系统中观察到的指数衰减慢得多，并且可以在利用磁拓扑纹理（诸如磁畴壁和skyrmions）的自旋电子器件的创新设计中找到应用。
2020-06-01 cond-mat.mes-hall
Anisotropy of spin-transfer torques and Gilbert damping induced by Rashba coupling
本文从微观上研究了具有自旋无关高斯白噪声无序的二维Rashba铁磁体的自旋转移矩、吉尔伯特阻尼和有效自旋重整化。Rashba自旋轨道耦合引起的这些现象的各向异性进行了深入的分析。对于两个部分填充自旋子带的情况，建立了各向异性STT，GD和ESR之间的显着关系。在没有磁场和其他磁化力矩的情况下，这种关系对应于具有传导电子的经典漂移速度的磁性织构的电流感应运动。最后，我们计算了系统的自旋极化率，推广了自旋极化电流的概念。
2020-12-07 cond-mat.mes-hall
Rashba torque beyond the Boltzmann regime
利用Kubo公式研究了良金属条件$ε_{F}τ/\hbar\gg1$（$ε_{F}$为费米能级，$τ$为电子寿命）下二维铁磁体中Rashba自旋轨道耦合产生的自旋力矩.我们发现，在自旋相关的障碍的存在下的Rashba扭矩的变化很大，因为系统的弱无序极限，其中$\hbar/τ$是远远小于任何固有的能量尺度表征的多带结构的演变。Rashba力矩的类反阻尼分量可以与弱无序极限外的类场分量相媲美，甚至更大。半经典玻尔兹曼理论仅在弱无序极限下产生与微观线性响应计算相同的结果。我们的分析表明，即使在$ε_{F}$不是唯一的内禀能量标度的多带系统中，当$ε_{F}τ/\hbar\gg1$存在时，也可能存在超出玻尔兹曼理论的各种非平衡现象的丰富行为.
2017-06-06 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
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
Chiral damping, chiral gyromagnetism and current-induced torques in textured one-dimensional Rashba ferromagnets
本文研究了具有非共线磁交换场的一维Rashba模型中的吉尔伯特阻尼、光谱旋磁比和电流感生转矩。我们发现由于空间反转不对称性和自旋轨道相互作用（SOI）的结合，左手和右手Néel型磁畴壁的Gilbert阻尼不同，这与最近的手征阻尼实验观察一致.此外，我们发现，也光谱$g$因子不同的左手和右手Néel型畴壁，我们称之为手征旋磁。我们还研究了旋磁比在Rashba模型与共线磁化，在那里我们发现，散射修正的$g$因素消失为零SOI，成为重要的有限自旋轨道耦合，并趋于稳定的旋磁比接近其非相对论值。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall
Gate-control of spin-motive force and spin-torque in Rashba SOC systems
已经预测引入强Rashba自旋轨道耦合（SOC）以增强自旋动力（SMF）[参见Phys. Rev. Lett. { \bf 108}，217202（2012）]。在这项工作中，我们预测的SMF的进一步增强的时间调制的Rashba耦合$α_R$，诱导一个额外的电场$E^R_d={\dot α_R} m_e/e\hbar({\hat z}\times {\mathbf m})$。当调制频率高于磁化旋进频率时，该磁场的幅值明显大于先前预测的结果。相应地，磁化上的自旋扭矩也有效地增强。另外，通过调节${\dot α_R}$，系统中SOC诱导的自旋力矩的性质可以从阻尼转变为类反阻尼。我们还提出了一种偏置方案来实现SMF的整流，{ \it，即}，通过在谐振频率下施加方波电压。最后，我们数值估计所产生的自旋力矩场所产生的高斯脉冲时间调制的$α_R$。
2015-12-06 cond-mat.mes-hall
Spin-torque efficiency enhanced by Rashba spin splitting in three dimensions
我们研究了在玻尔兹曼输运理论的三维Rashba自旋轨道耦合引起的自旋力矩。我们解析计算的自旋力矩，并显示其行为是如何与自旋拓扑结构的费米面通过研究费米能量依赖的自旋力矩。此外，我们讨论了自旋力矩效率，这是自旋力矩除以所施加的电流与电流感生磁化反转。结果表明，当费米能级仅位于低能带时，自旋力矩效率最高，且存在一个最佳的Rashba参数，此时自旋力矩效率最大.
2012-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-wave-induced spin torque in Rashba spin-orbit coupling system
我们研究了Rashba自旋轨道耦合对自旋波诱导的自旋力矩的影响，自旋波是磁化的平面波动力学。自旋力矩是由线性响应理论推导出来的，我们通过考虑杂质梯形和顶点修正来计算动态自旋力矩。该动态自旋力矩分为三项：阻尼项、$distortion$项和运动方程的修正项。$distorting$扭矩描述了Rashba自旋轨道耦合系统特有的现象，其中磁化进动的扭曲运动受到来自Rashba耦合的各向异性力。进动的振荡模式呈现椭圆轨迹，椭圆率取决于嵌套效应的强度，这可以通过减小电子寿命来减小。
2015-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Large interfacial Rashba interaction and giant spin-orbit torques in atomically thin metallic heterostructures
自旋-轨道相互作用将电荷流转化为自旋流的能力，通常在重金属薄膜的本体中，在过去十年中一直是自旋电子学的标志。在这项研究中，我们展示了轻金属元素界面的插入如何深刻地影响自旋轨道扭矩的性质和它的效率方面的阻尼类（$H_{\text{DL}}$）和类场（$H_{\text{FL}}$）的有效字段在100 Co铁磁体。实际上，当在Pt |Co| Al中插入1.4 nm薄Al层时，我们测量到出乎意料的大的$H_{\text{FL}}$ / $H_{\text{DL}}$比（$\sim$ 2.5| Pt与包括Cu而不是Al的类似堆叠相比。从我们的模型中，这些结果强烈地证明了Co处存在大的Rashba相互作用|Al界面产生巨大的$H_{\text{FL}}$，这是金属界面所不期望的。通过证明电流诱导的磁化反转显示开关的临界电流显著降低，进一步验证了从界面起源的这种增强的扭矩的发生。
2022-06-24 cond-mat.mes-hall
Topological damping Rashba spin orbit torque in ballistic magnetic domain walls
由铁磁体/重金属界面反转对称性破缺得到的Rashba自旋轨道矩在自旋电子器件中具有潜在的应用价值。在传统的描述中的旋进和阻尼分量的Rashba自旋轨道转矩的磁化纹理，分解系数被假定为是独立的拓扑结构的基础结构。与这一常识相反，对于薛定谔电子弹道式地穿过磁畴壁，我们发现阻尼分量的分解系数由畴壁的拓扑结构决定。所得到的阻尼Rashba自旋轨道扭矩受到底层磁畴壁的拓扑结构的保护，并且对于与理想磁畴壁轮廓的小偏差是鲁棒的。我们确定的拓扑阻尼Rashba自旋轨道力矩分量在磁畴壁将有助于理解实验电流驱动的畴壁运动的铁磁体/重金属系统与破缺反转对称性，并促进其利用创新的设备设计。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Conductance of Rashba spin-split systems with ferromagnetic contacts
本文利用Landauer-Büttiker理论研究了具有铁磁导体（F）和具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子气（R）的异质结构的电导。假设一个一维模型，我们首先找到FR界面的$S$ -矩阵。然后将该结果应用于不同的器件，诸如首先由Datta和Das[Appl.Phys.Lett. 56，665（1990）]。我们发现共线磁化的情况下的电导的解析结果。
2001-12-11 cond-mat.mes-hall
Inverse Spin Hall Effect in Ferromagnetic Metal with Rashba Spin Orbit Coupling
本文报道了具有Rashba自旋轨道耦合（RSOC）的铁磁（FM）金属中的逆自旋霍尔效应（ISHE）的本征形式，该效应由正常的电荷电流驱动。与传统形式不同，ISHE可以在不需要从外部源注入自旋电流的情况下被诱导。我们的理论结果表明，霍尔电压产生时，FM力矩垂直于铁磁层。霍尔电压的极性在将FM力矩切换到相反方向时被反转，从而有望成为存储器或逻辑应用的有用的回读机制。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Magnified Damping under Rashba Spin Orbit Coupling
自旋轨道耦合自旋力矩由类场[REF：S.G. Tan等人，arXiv：0705.3502，（2007）.]和类阻尼项[REF：H. Kurebayashi等人，Nature Nanotechnology 9，211（2014）.]已经被广泛研究用于磁存储器。在这篇文章中，我们的重点不是产生上述自旋力矩的自旋轨道效应，而是它放大了所有类场自旋力矩的阻尼常数。由于一阶进动导致二阶阻尼，因此Rashba常数自然被增选，产生放大的类场阻尼效应。Landau-Liftshitz-Gilbert方程分别用于局部磁化和巡回自旋，允许磁化的进展自洽地锁定到自旋。
2015-11-13 cond-mat.mes-hall
Surface Rashba-Edelstein Spin-Orbit Torque Revealed by Molecular Self-Assembly
我们报告的观察自旋轨道力矩（SOT）起源于表面Rashba-Edelstein效应。我们发现，在一个典型的自旋-轨道电子系统，Pt/Co双层，SOT可以操纵的分子自组装在Pt表面。这表明Pt表面的Rashba自旋-轨道耦合产生了相当大的SOT，这被强的体和界面自旋-轨道耦合所隐藏。我们表明，表面Rashba-Edelstein SOT的分子调谐是一致的密度泛函理论计算。这些结果说明了表面自旋-轨道耦合在SOT产生中的关键作用，它改变了金属自旋-轨道电子器件的前景。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torques in Two-Dimensional Rashba Ferromagnets
如果自旋轨道耦合足够强，单畴铁磁体的磁化动力学可以由电荷电流触发。本文应用泛函Keldysh理论研究了二维金属铁磁体中的Rashba自旋轨道矩。一个反应性的，反阻尼的自旋轨道扭矩以及耗散的，类场扭矩计算微观，在自旋轨道相互作用强度的领先顺序。通过计算第一顶点修正，我们表明，除非散射率是自旋相关的，否则固有的反阻尼力矩消失。
2015-07-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical measurement of equilibrium spin currents in the Rashba medium
我们证明，具有Rashba自旋轨道相互作用（Rashba介质）的2D电子气中的平衡自旋电流会在介质边缘附近的衬底上产生机械扭矩。如果衬底是悬臂，则机械扭矩使悬臂的自由端移位。这种效应可以通过磁场来增强和调节。对这种位移的观测将是证明平衡自旋流存在的一种有效方法。对Rashba介质边缘的分析证明了局域边缘态的存在。它们形成了一个一维连续的状态。这暗示了一种新型的量子线：自旋轨道量子线。
2007-07-15 cond-mat.mes-hall
Sign reversal of field like spin-orbit torque in ultrathin Chromium/Nickel bilayer
本文报道了超薄铬（1.5nm-5 nm）/镍（8 nm）双层膜中场的非常规符号变化。通过通射频电流和测量直流电压，在Cr/Ni双层膜中进行了标准自旋矩铁磁共振（ST-FMR）实验。我们观察到，当Cr层的厚度是临界低的（<6 nm）时，Cr在Ni上的自旋轨道扭矩显著增加。最重要的是，类场转矩的符号与奥斯特场产生的转矩相反。为了验证该扭矩的界面性质，在Cr和Ni之间插入2nm薄Cu，并且场状扭矩表现为与奥斯特场诱导扭矩相同。因此，这种非常规的场类扭矩符号变化的可能起源可能是存在于Cr和Ni之间但在Cr/Cu/Ni异质结构中消失的界面Rashba类自旋轨道相互作用。根据我们的实验，我们可以估计，当1 E12 A/m^2电流流过Cr层时，在8 nm厚的Ni层上产生约35 Oe的有效Rashba类磁场。所有实验均在室温下进行。因此，Cr薄膜具有顺磁体性质（体Cr的Neel温度为311 K）。因此，Cr可以是一个很好的选择，作为一种重金属，采用大的自旋轨道扭矩结合体自旋霍尔效应和界面Rashba相互作用。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
Tunneling conductance in two-dimensional junctions between a normal metal and a ferromagnetic Rashba metal
研究了铁磁Rashba金属（FRM）中的电荷输运，其中Rashba型自旋轨道耦合（RSOC）和交换耦合共存。它具有非平凡的金属态，即，正常Rashba金属（NRM）、异常Rashba金属（ARM）和Rashba环金属（RRM），并且它们通过利用施加的栅极电压调谐费米能级来操纵。通过在FRM上施加栅极电压（Vg）来改变费米能级，从理论上研究了正常金属/ FRM结的隧穿电导（G）。我们发现了一个广泛的变化，在Vg依赖G，这取决于金属状态。在NRM中，G的Vg依赖性与传统的二维系统相同。然而，在ARM中，G的Vg依赖性类似于用于大（小）RSOC的常规一（二）维系统中的Vg依赖性。此外，在由大RSOC产生的RRM中，$G$的Vg依赖性类似于一维系统中的Vg依赖性。此外，这些反常性质源于RSOC的自旋动量锁定，而不是ARM和RRM中的态密度，因为大的RSOC和交换耦合。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall
Resonance spin transfer torque in ferromagnetic/normal/ferromagnetic spin-valve structure of topological insulators
本文从理论上研究了由拓扑绝缘体（TI）构成的铁磁/普通金属/铁磁（FM/NM/FM）型自旋阀混合结构中的自旋电流和自旋转移矩的产生。我们证明了自旋转移矩的渗透到右铁磁层，并表明，与石墨烯自旋阀结，在TI的自旋转移矩是非常敏感的NM区域的化学势。作为重要的结果，通过改变NM间隔物的化学势和磁化方向，可以控制STT的所有组件。有趣的是，共振自旋电流和共振自旋转移力矩出现的能量从共振方程确定。通过增加NM间隔物的化学势，STT的幅度减小，而在$μ_N$的大化学势下，存在其中自旋电流和自旋转移矩都变为零的化学势区间。这些发现可能会为基于TI的自旋转移矩磁性随机存取存储器（STT-MRAM）器件的应用开辟新的前景。
2018-08-25 cond-mat.mes-hall
Angular dependence of spin-orbit spin transfer torques
在铁磁体/重金属双层膜中，面内电流会产生自旋-轨道自旋转移矩，该转移矩通常被分解为类场矩和类阻尼矩。对于具有Rashba自旋轨道耦合的二维自由电子和紧束缚模型，当Rashba自旋轨道耦合变得与交换相互作用相当时，类场力矩获得对磁化方向的非平凡依赖性。这种非平凡的角度依赖性的类场转矩有关的费米面失真，由Rashba自旋轨道耦合的交换相互作用的比率。另一方面，当Rashba自旋-轨道耦合与交换相互作用相当或更强时，类阻尼力矩获得非平凡的角度依赖性。这与费米面畸变和费米海贡献的综合作用有关。角度依赖性与实验观察一致，并且对于理解由自旋-轨道自旋转移力矩引起的磁化动力学是重要的
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced spin polarization of a magnetized two-dimensional electron gas with Rashba spin-orbit interaction
本文用松原格林函数理论研究了具有Rashba自旋轨道相互作用的二维电子气中的电流感生自旋极化。这种形式主义允许描述温度依赖性的诱导自旋极化。假设电子气通过交换相互作用耦合到磁性衬底。在线性响应区得到了自旋极化随温度变化的解析和数值结果。自旋极化被表示为两个项的总和-一个与弛豫时间成比例，另一个与磁化Rashba气体的电子能带对应的Berry相相关。本文还讨论了Rashba相互作用引起的自旋-轨道力矩。这种转矩是由于底层的非平衡自旋极化和磁矩之间的交换耦合而产生的。
2017-02-27 cond-mat.mes-hall
Current-driven Rashba Field in a Magnetic Quantum Well
在缺乏反转对称性的材料中，自旋轨道耦合使得电子的自旋和其线性动量之间能够直接联系，这种现象称为逆自旋伽伐尼效应。在磁性材料中，这种效应促进了电流驱动的扭矩，可用于电控制磁化方向。在这项工作中，我们研究了电流驱动的反向自旋电流效应在量子阱中的磁性材料嵌入不同的绝缘体。假设在界面处存在Rashba自旋轨道耦合，我们研究了非平衡自旋密度的性质和量子阱参数的影响。我们发现，扭矩是由参与运输和他们的自旋手征，到隧道势垒的波函数的渗透，和Rashba项的强度的国家之间的相互作用。
2019-07-16 cond-mat.mes-hall
Spin Currents Induced by Nonuniform Rashba-Type Spin-Orbit Field
本文利用Keldysh格林函数方法研究了非均匀自旋轨道耦合的铁磁金属中的自旋弛豫力矩。在非磁体中，当自旋-轨道耦合不均匀时，弛豫力矩出现。在没有外场的情况下，弛豫力矩诱导的自旋电流与Rashba型自旋轨道场（RSOF）的矢量手征成正比。在外场的存在下，另一方面，自旋弛豫力矩产生于外场和矢量手征的耦合的SROF。我们的结果表明，自旋阱或源效应的控制，通过设计的结中的SSOF。
2011-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in a Rashba honeycomb antiferromagnet
近年来，利用电流脉冲实现反铁磁畴反转的实验引起了人们对反铁磁体自旋轨道力矩的广泛关注。在这项工作中，我们采用紧束缚模型求解器，kwant，计算的自旋轨道力矩在一个蜂窝晶格上的二维反铁磁体与强自旋轨道相互作用的Rashba型。我们的模型结合了自旋-轨道相互作用，局部s-d-like交换，以及传导电子在原位无序势上的散射，提供了一个角动量弛豫的微观机制。我们考虑两个版本的模型：一个保存和一个破碎的子晶格对称性。一个非平衡交错极化，这是所谓的尼尔自旋轨道扭矩负责，示出消失相同的对称模型，但可能会成为有限的，如果亚晶格对称性被打破。类似地，反阻尼自旋轨道力矩在对称模型中消失，但在亚晶格对称性破缺的模型中变为有限和各向异性。正如预期的那样，反阻尼扭矩也揭示了相当大的依赖于杂质浓度。我们的数值分析也证实了自旋轨道力矩的对称性分类和由于电子动量的面内限制而导致的强力矩各向异性。
2019-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced torques and interfacial spin-orbit coupling
在双层系统中，由相邻于具有强自旋-轨道耦合的金属的铁磁层组成，所施加的面内电流在磁化上引起转矩。由自旋-轨道耦合引起的力矩特别令人感兴趣。在这里，我们计算的电流引起的扭矩在Pt-Co双层，以帮助确定使用第一原理方法的基本机制。我们只关注Rashba力矩的模拟，而不考虑自旋霍尔效应。扭矩的细节强烈地依赖于层的厚度和界面结构，提供了一个解释不同的群体发现的结果的广泛变化。扭矩取决于磁化方向的方式类似于一个简单的Rashba模型。分别关闭交换自旋分裂和Pt中的自旋轨道耦合势表明，“类场”扭矩的主要来源是由Pt中的强自旋轨道耦合引起的Co层上的近似自旋轨道效应。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Diffusive spin dynamics in ferromagnetic thin films with a Rashba interaction
在铁磁金属层中，在Rashba自旋轨道相互作用和磁性的存在下，得到耦合的电荷和自旋扩散方程。由Rashba场引起的磁化强度和非平衡自旋密度之间的错位引起作用于铁磁序参量的Rashba自旋力矩。在一般形式中，我们发现Rashba扭矩由面内和面外分量组成，即$\bm{T}=T_{\bot}\hat{\bm{y}}\times{\hat{\bm m}}+T_{\parallel}{\hat{\bm m}}\times({\hat{\bm y}}\times{\hat{\bm m}})$。对二维纳米线的数值模拟讨论了扩散对Rashba扭矩的影响，其揭示了细线的比率$T_{\parallel}/T_{\bot}$的大的增强。我们的理论提供了一个解释的机制，驱动在一个单一的铁磁体在最近的实验中观察到的磁化翻转。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
In-situ study of oxygen exposure effect on spin-orbit torque in Pt/Co bilayers in ultrahigh vacuum
在铁磁异质结中，氧的掺入可以增加电流诱导的自旋轨道矩，但其机制仍有争议。在这里，我们报告的Pt/Co双层膜通过控制氧暴露，Co和Mg的沉积，和电测量在真空中的氧暴露对自旋轨道扭矩的影响的原位研究。我们发现，Pt/Co上的氧暴露确实导致自旋轨道扭矩的增加，但增强是不是像以前报道的那么大。在沉积MgO覆盖层之后也观察到类似的自旋轨道扭矩的增强。对Pt/Co和Pt/Co/O体系Rashba分裂的从头计算结果表明，这种增强是由于表面吸附氧增强了Rashba-Edelstein效应.我们的研究结果揭示了氧在改变先前报道的自旋扭矩效率方面的不同作用。
2019-10-22 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
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
Spin Torque Oscillator and Magnetization Switching in double barrier Rashba Zeeman Magnetic Tunnel Junction
本文研究了双势垒RZ $|$重金属（HM）$|$ RZ磁性隧道结（MTJ）中存在Rashba-Zeeman（RZ）、Ruderman-Kittel- Kasuya - Yoside（RKKY）和Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用时基于自旋矩的磁化振荡和翻转.该系统具有稳定的磁化振荡，在适当的自旋转移矩（STT）下，RKKY和DM相互作用的强度存在显著差异，可以作为振荡器或开关工作。对于RKKY和DM相互作用阶数相同的系统，观察到磁化振荡的非线性特征。然而，这种振荡的非线性可以通过外部磁场或考虑具有合适RZ相互作用的材料来减小。除此之外，我们的研究揭示了磁化开关可以通过使用合适的STT进行调谐。还观察到开关时间对层厚度的依赖性。对于RKKY和DM相互作用阶数相同或以RKKY相互作用为主的系统，开关速度随厚度的增加而增加。当DM相互作用超过RKKY相互作用时，可以看到相反的特征。
2023-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Newton's second law in spin-orbit torque
自旋-轨道力矩（SOT）是指在施加带电电流的情况下经由自旋-轨道耦合的磁化动力学的激发。在这项工作中，我们介绍了一个简单而直观的描述的SOT的自旋力。在Rashba自旋轨道耦合系统中，类阻尼的SOT可以表示为${\mathbf T}^\mathrm{so}={\mathbf R}_c\times {\mathbf F}^{\mathrm {so}}$，类似于经典的力矩-力关系，其中$R_c$是动量空间中表征Rashba分裂的有效半径.因此，磁能被转移到传导电子，传导电子以$({\mathbf j}_e\cdot {\mathbf F}^{\mathrm {so}})$的速率通过焦耳加热耗散，其中$j_e$是施加的电流。最后，我们提出了一个实验验证我们的研究结果，通过测量的各向异性磁阻效应。
2018-08-30 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium Rashba field driven domain wall motion in ferromagnetic nanowires
研究了自旋-轨道相互作用（SOI）对双磁性纳米线中磁（布洛赫）畴壁电流感生运动的影响。自旋弛豫和SOI的阴谋被证明产生一种新的强非平衡Rashba场，这是占主导地位的，即使是中等SOI。随着SOI的增加，该场引起复杂的自旋进动和从振荡壁动力学到振荡壁动力学的转变。我们表明，不同长度的电流脉冲可以有效地用于控制畴壁运动。
2013-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Negligible current-induced torque from the bulk and interface of Al
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Shaanxi Normal University（陕西师范大学）
研究铝体相和界面处电流感应扭矩，通过实验发现其对相邻层未产生可检测扭矩，表明铝中轨道 - 自旋转换极小，相关效应产生扭矩的普遍性和有效性较差。
2026-07-13 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
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
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
Non-local field-like spin-orbit torques in Rashba systems: an ab-initio study of Ag$_{2}$Bi/Ag/Fe film
从第一性原理出发，研究了在铁磁Fe（110）衬底上生长的Ag $_{2}$ Bi端Ag（111）薄膜中的类场自旋轨道矩（SOTs）.我们发现，SOT的很大一部分来自远离Fe层的Ag $_{2}$ Bi层中的自旋轨道相互作用（SOI）。这些结果清楚地暗示了在垂直于膜的方向上的长范围自旋转移，其不源于自旋霍尔效应。为了使证据的非本地字符的计算SOT，我们表明，作用在Fe层上的扭矩可以通过在Ag $_{2}$ Bi层中引入Bi空位来设计。总体而言，我们发现一个激烈的依赖SOT的无序类型，我们解释了一个复杂的相互作用的不同贡献的SOT在布里渊区。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin charge conversion in Rashba split ferromagnetic interfaces
我们在这里从理论和实验上表明，一个Rashba分裂的电子状态内的铁磁体可以有效地转换成一个动态的自旋积累电压。这种效应被理解为源于Rashba分裂，但具有与磁化方向相关的对称性。它是通过在CoFeB/MgO结构中的自旋泵浦实验测量的，其中发现当Pt取代MgO时，它与起作用的逆自旋霍尔效应一样有效，具有不影响铁磁体中的阻尼的额外优点。
2021-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Rashba-Edelstein Effect-Induced Spin-Orbit Torques in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
二维材料的电子和光电性质已经在石墨烯和层状过渡金属二硫属化物（TMD）中被广泛探索。这些二维材料中的自旋电子学可以为未来的电子学提供新的机会，例如，有效地产生自旋电流，这应该能够有效地操纵磁性元件。到目前为止，在二维材料附近的磁性层上的电荷电流感生的自旋电流和自旋轨道矩（SOTs）的定量测定仍然缺乏。本文报道了在单层TMD（MoS $_2$或WSe $_2$）/CoFeB双层复合膜中，电流诱导自旋积累通过Rashba-Edelstein效应产生的大的SOT。对应于SOT的有效自旋电导率几乎与温度无关。我们的研究结果表明，在化学气相沉积生长的大规模单层TMD的电荷-自旋转换可能会导致高的能量效率的磁化反转和方便的设备集成为未来的自旋电子学的基础上的二维材料。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba Torque Driven Domain Wall Motion in Magnetic Helices
操纵磁线中的畴壁传播是包括赛道存储器和磁逻辑在内的许多设备的关键实际任务。最近，曲线效应成为一种有效的手段，影响实质上的静态和动态的磁性纹理。在这里，我们证明了曲线形式的磁螺旋线的交换相互作用的结果在一个有效的各向异性项和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用与一套完整的Lifshitz不变量的一维系统。与它们的平面对应物相比，磁螺旋中的畴壁的静态磁纹理的几何诱导的修改提供了非常规的手段来控制依赖于自旋轨道Rashba扭矩的壁动态。由于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用导致的手征对称性破缺导致左手螺旋或右手螺旋中畴壁运动方向相反。此外，对于磁螺旋，涌现的有效各向异性项和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用可以归因于清晰的几何参数，如曲率和挠率，从而提供对磁性中复杂曲线效应的直观理解。
2015-11-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantifying the large contribution from orbital Rashba effect to the effective damping-like torque on magnetization
本文通过谐波 Hall、自旋 Hall 磁阻和 THz 实验量化界面轨道 Rashba 效应，证明其可显著增强 Co 层的有效类阻尼转矩并实现节能磁化操控。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of electromagnetic wave propagation in ferromagnetic Rashba conductor
从量子力学输运的角度对铁磁Rashba体导体中的各种电磁波传播现象进行了全面的研究。在该系统中，空间反转和时间反转对称性都被打破，分别由Rashba场$α$和磁化$M$表征。首先，我们基于介电张量对电磁波在介质中的传播进行了一般唯象分析。然后，基于线性响应理论和格林函数方法，计算了传导电子在$ α$和$M$作用下的电流和自旋的微观电磁响应。首先，我们发现大的$α$增强了系统的各向异性特性，并扩大了电磁波具有双曲色散面的频率范围，并表现出称为负折射和后向波的不寻常传播。其次，我们考虑了电磁互相关效应对波传播的影响。这些效应源于空间反演对称性的缺乏，并在介电张量中产生$q$ -线性非对角分量。这引起Rashba诱导的双折射。在$M$的存在下，出现了反常的霍尔效应，介电张量在$M$中获得非对角线性分量。这些成分产生法拉第效应和Cotton-Mouton效应。当$α$和$M$非共线时，$M$和$q$诱导的光学现象，非互易定向二色性是可能的。在这些非互易光学现象中，“环矩”$α\times M$和“四极矩”$α_i M_j + α_j M_i$起着核心作用。这些现象在电子带中的自旋分裂跃迁边缘被强烈地增强。
2017-09-12 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
Nonperturbative approach to interfacial spin-orbit torques induced by Rashba effect
普通金属/铁磁体（NM/FM）双层膜中的电流感生自旋轨道矩（SOT）具有很好的技术应用前景，但超薄系统中纯界面SOT的微观起源尚未完全了解。在这里，我们表明，一个线性响应理论与非微扰处理自旋相关的相互作用和杂质散射势预测阻尼样SOTs是严格缺乏微扰方法。该技术被应用到一个二维Rashba耦合铁磁体（NM/FM接口的范例模型），其中高阶散射过程编码斜散射从doppler杂质允许电流诱导的自旋极化与非零组件沿所有空间方向。这与微扰方法（忽略斜散射）的先前结果形成鲜明对比，微扰方法预测作为常规Rashba-Edelstein效应的结果的垂直于电荷电流锁定的共面自旋极化。此外，随后的SOTs的角度依赖性和它们的散射势强度的依赖性进行了数值分析。简单的解析表达式的自旋密度-电荷电流响应函数，和相关的SOT效率，得到在弱散射限制。我们发现，由杂质散射驱动的非本征阻尼扭矩达到高达7%的场（Rashba-Edelstein）扭矩的效率。我们的微观理论表明，散装现象，如自旋霍尔效应，是不是在超薄系统的实验中观察到的类型的阻尼类SOTs的产生的必要性。
2022-08-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping of two-dimensional electron gas with Rashba and Dresselhaus spin-orbit interactions
我们从理论上考虑了铁磁绝缘体（FI）和二维电子气（2DEG）之间的结中的自旋泵，其中Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用共存。使用二阶微扰理论，我们推导出的铁磁共振（FMR）实验中的界面交换耦合的情况下，线宽的增加。我们澄清了吉尔伯特阻尼的增强取决于谐振频率和自旋取向的FI。我们表明，这种设置的FMR实验可以提供信息的自旋纹理的2DEG在费米表面。
2021-08-07 cond-mat.mes-hall
Coupling the Higgs mode and ferromagnetic resonance in spin-split superconductors with Rashba spin-orbit coupling
本文研究Rashba自旋轨道耦合超导体中非零动量的Higgs模式，发现其与外部交换场线性耦合，可显著增强铁磁绝缘体/超导体双层系统的自旋泵浦效应，并可通过逆自旋霍尔效应电压进行探测。
2022-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Intraband and interband spin-orbit torques in non-centrosymmetric ferromagnets
利用Kubo公式，从理论上研究了带内和带间效应对非反转对称磁性材料中电流驱动自旋轨道矩的贡献。除了电流驱动的类场转矩${\bf T}_{\rm FL}= τ_{\rm FL}{\bf m}\times{\bf u}_{\rm so}$（${\bf u}_{\rm so}$是由自旋-轨道耦合的对称性确定的单位矢量），我们探讨了杂质独立的带间跃迁所产生的内在贡献，并产生反阻尼的形式类似扭矩${\bf T}_{\rm DL}= τ_{\rm DL}{\bf m}\times({\bf u}_{\rm so}\times{\bf m})$。在磁性Rashba二维电子气的模型情况下获得了解析表达式，而在稀磁半导体（Ga，Mn）As上进行了数值计算，模拟的Kohn-Luttinger哈密顿量交换耦合到Mn矩。不同的扭矩分量和相似的Rashba二维电子气的分析结果在弱无序极限的参数依赖性进行了描述。
2015-01-14 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
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
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
