Large Unidirectional Magnetoresistance in Metallic Heterostructures in the Spin Transfer Torque Regime
在室温下，W/CoFeB金属双层异质结构中存在较大的单向磁电阻比（UMR/ $R_{xx}\sim$ $0.36\%$）.根据UMR比的电流依赖性，确定了三种不同的制度：小电流密度下的自旋相关散射机制$J \sim$ $10$ $^{9}$ A/m $^{2}$（UMR比$\propto$ $J$），在中间体$J \sim$ $10$ $^{10}$ A/m $^{2}$的自旋磁振子相互作用机制状态（UMR比$\propto$ $J$ $^{3}$），和在$J \sim$ $10$ $^{11}$ A/m $^{2}$的自旋转移力矩（STT）状态（UMR比独立于$J$）。我们验证了这个大的UMR和自旋角动量从W层的CoFeB层的转移场依赖和电流依赖的UMR表征之间的直接相关性。数值模拟进一步证实了大的STT-UMR源于受自旋霍尔效应诱导的自旋转移力矩影响的磁化倾斜。另一种方法来估计从磁性异质结构阻尼类自旋力矩效率也提出了。
2021-07-16 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
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
Temperature-Dependent Spin-Orbit Torque Generation in Perpendicularly Magnetized Topological Insulator-Magnetic Multilayer Heterostructures
University of Leeds（利兹大学）
该研究探究垂直磁化拓扑绝缘体-磁性多层异质结的温度依赖自旋轨道转矩，发现含Bi₂Se₃的异质结转矩显著增强，TI衍生的自旋动量锁定电流主导大阻尼类转矩，且受界面结构和缓冲层厚度影响。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Torques in Transition Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Heterostructures
近年来，人们对用于操纵非易失性磁存储器件中的磁化的自旋轨道转矩（SOT）的兴趣越来越大。SOT依赖于耦合到铁磁层的磁性材料的自旋-轨道耦合，以将施加的充电电流转换为铁磁体（FM）的磁化上的扭矩。过渡金属二硫属化物（TMD）是很有前途的候选人产生这些扭矩与高的电荷-自旋转换比，对称性和方向，这是有效的磁化操纵。此外，TMD提供了广泛的有吸引力的性质，如大的自旋轨道耦合，高结晶质量和不同的晶体对称性。虽然许多研究发表在SOT使用TMD/FM异质结，我们缺乏清晰的了解所观察到的SOT的对称性，方向和优势。为了照亮一些在文学作品之间的差异和相似之处，在这个小的审查，我们比较了各种TMD/FM设备的结果，突出用于制造设备和量化的SOTs的实验技术，讨论它们对界面质量和产生的SOTs的潜在影响。这使我们能够确定特定的制造步骤对所观察到的SOT对称性和方向的影响，并为其潜在的微观机制提供建议。此外，我们强调了最近的理论工作的进展SOTs使用TMD异质结，并提出了未来的研究方向。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall
Current induced torques between ferromagnets and compensated antiferromagnets: symmetry and phase coherence effects
结果表明，当铁磁层与反铁磁层的自旋旋转对称轴对齐时，铁磁层与反铁磁层之间的电流感应力矩消失.对于适当选择的几何形状，这意味着电流感应扭矩可以稳定铁磁层的平面外（或难磁化轴）取向。这种电流引起的扭矩依赖于相位相干传输，我们计算了这种扭矩相位破坏散射的鲁棒性。从这表明，扭矩是不是线性依赖于所施加的电流，但有一个绝对的最大值。
2013-11-24 cond-mat.mes-hall
Spin-Flip Scattering Effect on the Current-Induced Spin Torque in Ferromagnet-Insulator-Ferromagnet Tunnel Junctions
我们研究了铁磁-绝缘层-铁磁隧道结中考虑自旋翻转散射的电流感生自旋转移矩。结果表明，自旋翻转散射可以诱导出额外的自旋力矩，使自旋力矩的最大值增大，并且与忽略自旋翻转散射的情况相比产生了角位移.研究了左右铁磁体分子场对自旋矩的影响。发现$τ^{Rx}/I_{e}$（$τ^{Rx}$是作用在右铁磁体上的自旋转移矩，$I_{e}$是隧穿电流）随分子场的变化而变化。在两个特定的角度，$τ^{Rx}/I_{e}$是独立的右铁磁体的分子场，导致在$τ^{Rx}/I_{e}$曲线上的两个交叉点对不同的分子场的相关取向。
2003-03-12 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-torque driven magnetoimpedance in Pt-layer/magnetic-ribbon heterostructures
当电子流穿过具有强自旋-轨道耦合的顺磁层（诸如铂（Pt））时，经由自旋霍尔效应（SHE）产生净自旋电流。该自旋电流可以对相邻铁磁层的磁化施加扭矩，该扭矩可以经由磁化动态响应（例如，自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR））来探测。然而，在高磁导率铁磁导体中发生趋肤效应的较低频率磁化动态范围（MHz）中的效应，即磁阻抗（MI）效应，可能是根本上重要的，迄今为止尚未对其进行研究。在这里，通过利用磁带/Pt异质结构中的MI效应，具有高的磁导率，允许交流电流有效地限制在趋肤深度约100 nm的厚度，通过MI测量探测的SHE引起的自旋轨道转矩（SOT）的影响进行了研究。我们观察到一个系统的MI频率偏移，增加所施加的电流幅度和Pt层的厚度（从0 nm到20 nm变化）。此外，铂层在带状/铂异质结的作用进行评估与铁磁共振（FMR）的影响，代表标准吉尔伯特阻尼增加的结果存在的SHE。我们的研究结果揭示了SOT在动态控制的横向磁导率探测与阻抗谱作为有用的和有价值的技术，用于检测未来的SHE设备的作用。
2017-10-14 cond-mat.mes-hall
Spin Hall torque driven chiral domain walls in magnetic heterostructures
描述了自旋霍尔力矩驱动下双磁性异质结构中磁畴壁的运动。我们展示了垂直磁化CoFeB的结果|具有各种重金属底层的MgO异质结构。畴壁根据底层材料的不同沿电流流动方向或逆电流流动方向移动。畴壁移动的方向与在这些异质结构中形成的畴壁螺旋的手性相关联。一维模型被用来描述的实验结果和提取参数，如Dzyaloshinskiii-Moriya交换常数，这是负责的畴壁螺旋的形成。本文描述了在磁性异质结构中界面控制所引起的快速效应。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Spin separation in digital ferromagnetic heterostructures
在平均场和有效质量近似下研究多层数字铁磁半导体的铁磁相时，我们发现交换相互作用具有问题的主导能量尺度，有效地控制了数字铁磁异质结构中载流子自旋的空间分布。在铁磁相中，多数载流子和少数载流子倾向于在空间的不同区域中（自旋分离）。因此，载流子的电荷分布也从铁磁相到顺磁相显著变化。利用这些现象的设计的一个例子。
2002-01-18 cond-mat.mes-hall
Spin torque and Nernst effects in Dzyaloshinskii-Moriya ferromagnets
我们预测，温度梯度可以诱导一个磁振子介导的内禀转矩和横向自旋流的系统与非平凡的磁振子Berry曲率。借助非平衡磁振子介导的扭矩和自旋电流的微观线性响应理论，我们确定了带间和带内的组成部分，表现在铁磁体与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和磁纹理。为了说明和评估这些影响的重要性，我们将我们的理论应用到磁振子介导的自旋能斯特和转矩响应的戈薇晶格铁磁体。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Self-induced spin-orbit torques in metallic ferromagnets
本文提出了自旋弛豫边界金属铁磁体中自旋轨道力矩的唯象理论。该模型是植根于耦合扩散的电荷和自旋在大块的铁磁体，在那里我们占异常霍尔效应以及各向异性磁阻在相应的本构关系的电荷和自旋部门。扩散方程的补充与适当的边界条件，反映环境的自旋下沉能力。在反型非对称异质结构中，未补偿的自旋积累对序参量施加耗散力矩，导致铁磁共振中的电流依赖性线宽具有特征角度依赖性。我们将我们的模型与最近的自旋扭矩铁磁共振测量进行比较，说明即使在简单的磁性结构中也可以产生丰富的自感自旋扭矩现象。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall
Control of spin-orbit torques by interface engineering in topological insulator heterostructures
(Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$ Te $_3$拓扑绝缘体（TI）由于其大的电荷-自旋转换效率和可用于操纵铁磁体（FM）的磁化的随之而来的自旋-轨道转矩（SOT）而引起越来越多的关注。然而，扭矩的起源仍然难以捉摸，而在TI/FM界面的杂化状态和强物质混合的影响基本上是未探索的。通过结合界面化学分析和自旋转移铁磁共振（ST-FMR）测量，我们证明了混合在SOTs的产生中起着关键作用。通过插入合适的普通金属间隔物，减少了材料混合，并且大大改善了界面处的TI特性，从而导致SOT性质的强烈变化。一个显着增强的类场扭矩，反对和超越奥斯特场扭矩，观察到，这可以归因于非平衡自旋密度在Rashba分裂表面带和抑制自旋记忆损失。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
Current and Spin-Torque in Double Tunnel Barrier Ferromagnet - Superconductor - Ferromagnet Systems
计算了对称双隧道势垒铁磁-超导-铁磁（F-S-F）系统中的电流和自旋矩。当自旋翻转弛豫时间大于输运停留时间时，超导体上的自旋积累决定了输运性质。在弹性输运区，证明了F-S-F系统的电流（自旋矩）的相对变化等于F-N-F系统的电流（自旋矩）的相对变化，改变两个铁磁体的相对磁化方向。这与非弹性输运区的结果不同，在非弹性输运区中，自旋积累抑制了超导能隙并显著改变了磁阻[S.高桥，H. Imamura和S. Maekawa，Phys. Rev. Lett. 82，3911（1999）]。实验相关的弹性和非弹性的运输制度，分别，以及在运输性能的变化的原因进行了讨论。
2002-08-14 cond-mat.mes-hall
Long-Range Phonon Spin Transport in Ferromagnet-Nonmagnetic Insulator Heterostructures
研究了绝缘铁磁-非磁-铁磁异质结构中声子自旋输运。我们表明，自旋和声子之间的磁弹性相互作用导致非局域自旋转移磁铁之间。这种转移是由本地声子自旋电流介导的，并伴随着声子自旋积累。自旋电导依赖于非平凡的系统大小，并衰减超过毫米长度尺度的实际材料参数，远远超过磁振子自旋电流的衰减长度。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation torque in metallic ferromagnets
从微观上计算了具有随机杂质自旋轨道相互作用的均匀金属铁磁体的自旋弛豫矩${\cal T}$。${\cal T}$被证明是书面的电场的空间导数，但并不总是作为一个扭矩偶极子密度的发散。这是由于轨道角动量的快速耗散，因此无法定义守恒的自旋流。讨论了自旋转移矩中的$β$项也可以是不对称的。
2010-04-28 cond-mat.mes-hall
Impact of spin torques and spin pumping phenomena on magnon-plasmon polaritons in antiferromagnetic insulator-semiconductor heterostructures
本文研究了自旋力矩和自旋泵浦对反铁磁绝缘体-半导体异质结构中表面磁振子极化激元色散的影响，发现通过自旋-电荷转换可耦合磁振子与等离激元，且频率修改和杂化间隙依赖于反铁磁层厚度与模式波长。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Spin Transport and Giant Electroresistance in Ferromagnetic Graphene Vertical Heterostructures
我们研究自旋输运通过铁磁石墨烯垂直异质结构，其中夹层隧穿层是正常或铁电绝缘体。我们表明，自旋极化的隧穿电流是电子控制通过栅极电压。我们还证明了当铁磁石墨烯片的自旋组态相反时，狄拉克费米子的隧穿电流可以被禁止。因此，巨电阻可以通过使用本研究中提出的异质结构来开发。研究了温度对自旋输运和巨电阻比的影响。我们的研究发现了通过栅电极和偏置电极施加电场来控制垂直异质结中自旋输运性质的前景。
2015-10-27 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-orbit torques and magnetization switching in perpendicularly magnetized epitaxial Pd/Co2FeAl/MgO structures
我们在磁控溅射垂直磁化外延MgO（001）//Pd/Co2 FeAl/MgO异质结中发现了有效的电流诱导自旋轨道转矩开关。这种用于自旋轨道扭矩MRAM器件的异质结构的优点在于，它们允许关键成分的独特组合：i）在写入期间降低电能消耗所需的低电阻率，ii）有效读取所需的高TMR比，以及iii）用于增加热稳定性的强垂直磁各向异性。
2019-06-27 cond-mat.mes-hall
Symmetry and magnitude of spin-orbit torques in ferromagnetic heterostructures
电流诱导自旋力矩对于在不施加外部磁场的情况下控制纳米磁体的取向具有重要意义。它们直接应用于非易失性数据存储和逻辑器件，并深入了解与电荷和自旋传输之间的相互依赖关系有关的基本过程。最近在铁磁异质结构中的面内电流注入引起的磁化翻转的演示引起了人们对一类基于轨道到自旋动量转移的自旋矩的关注，这是非共线磁性层之间的纯自旋转移矩（STT）的替代，并且适合于更多样化的器件功能。然而，由于研究数量有限，对于自旋轨道力矩（SOT）的对称性、大小和起源仍然没有达成共识。在这里，我们报告的Pt/Co/AlO三层的SOTs的定量矢量测量使用谐波分析的异常和平面霍尔效应作为施加的电流和磁化方向的函数。我们提供了一个通用的计划来测量的幅度和方向的SOTs的任何任意取向的磁化，包括由于霍尔和热电效应的相互作用的校正。基于一般的空间和时间反转对称性参数，我们表明，不对称的异质结构允许两个不同的SOT具有奇数和偶数的行为相对于磁化反转。我们的研究结果揭示了一个场景，超越了建立模型的Rashba和自旋霍尔贡献SOTs。均匀SOT是STT样的，但比Pt中自旋霍尔效应预期的更强。奇SOT是由一个常数场的条款和一个额外的组件，这是强各向异性，不对应于一个简单的Rashba场。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall
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
A microscopic formulation of dynamical spin injection in ferromagnetic-nonmagnetic heterostructures
我们发展了一个动态自旋注入异质结的微观公式，该异质结包括与铁磁体接触的非晶态金属。自旋泵电流表示在格林函数的金属附着在铁磁体的旋进磁化感应。该制剂允许包括自旋轨道耦合和无序。格林函数的表达中涉及的电流表示在实空间晶格坐标，因此可以有效地使用递归方法计算。
2017-07-17 cond-mat.mes-hall
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
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
Optimizing the topological properties of stacking semiconductor-ferromagnet-superconductor heterostructures
我们研究了一个平面超导体-超导体异质结构的电子性质，在该异质结构中，一个薄的铁磁绝缘层位于其间，并作为一个自旋过滤屏障。我们发现，在这样的系统中，可以同时增强所有三个重要的诱导物理量的强度，即，Rashba自旋-轨道耦合、交换耦合和超导配对势。我们的研究结果表明，这种堆叠的设备的几何形状相比，传统的设备的具体优势。我们进一步讨论了如何优化异质结的几何参数，并补充我们的数值模拟与分析计算。
2022-02-14 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
Layer-dependent spin-orbit torques generated by the centrosymmetric transition metal dichalcogenide $β$-MoTe$_2$
具有足够低的晶体对称性和强的自旋-轨道相互作用的单晶材料可用于在相邻铁磁体上产生新颖形式的自旋-轨道扭矩，例如先前在WTe $_2$ /铁磁体异质结构中观察到的面外反阻尼扭矩。在这里，我们提出了测量的低对称性材料$β$ -MoTe $_2$，它不像WTe $_2$保持体反转对称性所产生的自旋轨道扭矩。我们测量$β$ -MoTe $_2$ /坡莫合金异质结构的自旋-轨道扭矩使用自旋扭矩铁磁共振作为晶体取向和MoTe $_2$厚度下降到单层极限的函数。我们观察到一个平面外的反阻尼扭矩的自旋扭矩传导性强的1/3的WTe $_2$，表明体反转对称性的自旋产生材料中的破坏是不是一个必要的要求产生一个平面外的反阻尼扭矩。我们还测量了$β$ -MoTe $_2$厚度的意外依赖性--当$β$ -MoTe $_2$为单层或三层厚时，MoTe $_2$ /坡莫合金异质结构中存在面外反阻尼扭矩，但对于双层$β$ -MoTe $_2$的器件，该扭矩变为零。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall
Commensuration torques in double-moiré twisted trilayer hexagonal boron nitride and graphene heterostructures
University of Seoul（首尔大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所（ICN2，西班牙高等科学研究委员会和巴塞罗那独立科学研究所））
通过大规模原子弛豫研究双莫尔扭曲三层六方氮化硼和石墨烯异质结构中公度驱动的扭矩和角度锁定，发现双莫尔公度产生局部能量最小值和扭矩反转，而石墨烯/六方氮化硼体系中全局能量最小值可与双莫尔公度角重合。
2026-06-03 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
Current-Induced Torques with Dresselhaus Symmetry Due to Resistance Anisotropy in 2D Materials
我们报告了坡莫合金（Py）与TaTe $_2$（一种具有低晶体对称性的过渡金属二硫属化物（TMD）材料）异质结构中电流感应扭矩的测量结果，并观察到具有Dresselhaus对称性的扭矩分量。我们建议，这个Dresselhaus组件的主导机制是不是一个自旋轨道扭矩，而是奥斯特场所产生的电流，由于电阻各向异性内的碲$_2$流动垂直于所施加的电压的分量。这种类型的横向电流不存在于由具有电阻各向异性的材料的单个均匀层制成的导线中，但是每当具有电阻各向异性的材料被集成到具有不同电阻率的材料的异质结构中时，就会产生这种类型的横向电流，从而产生电流流动的空间非均匀图案。因此，这种效应将影响各种各样的异质结构，包括二维TMD材料和其他材料的低晶体对称性的测量。
2019-01-25 cond-mat.mes-hall
Diffraction induced Spin Pumping in Normal-Metal/Multiferroic-Helimagnet/Ferromagnet Heterostructures
绝热量子抽运现象一般可用循环圈内Berry曲率的表面积分来解释。在铁磁体基结构中，磁化旋进可以泵出不含电荷电流的自旋角动量流。当电子被螺旋磁网散射时，由于螺旋的空间调制，会发生自旋相关的衍射。在这项工作中，我们考虑的电荷和自旋流驱动的磁化旋进正常金属/多铁性helimagnet/铁磁体异质结构。泵浦行为由衍射态控制。在泵浦电流中遇到了规范依赖性，这在其他系统的静态输运性质或泵浦行为中不会发生。
2014-05-30 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
Spin-orbit torque switching in 2D ferromagnet / topological insulator heterostructure grown by molecular beam epitaxy
拓扑绝缘体（TI）是一类通过自旋轨道矩（SOT）机制控制相邻铁磁体（FM）磁化强度的有前途的材料。然而，目前的研究结合TI与传统的FM提出了大的设备到设备的变化，导致在广泛的分布SOT幅度。已经确定，TI和FM之间的界面质量在确定SOT的性质和效率方面是至关重要的。为了优化SOT幅度并实现超低功率磁化切换，原子级平滑接口是必要的。为此，我们已经开发了一个完整的范德华FM/TI异质结的生长分子束外延。选择补偿TI（Bi0.4Sb0.6）2 Te 3和铁磁Fe 3GeTe 2（FGT）是因为它们具有优异的结晶质量、BST中的低载流子浓度以及FGT中相对较大的居里温度和垂直磁各向异性。我们通过使用谐波磁输运测量来表征SOT的大小，并表明可以在电流密度Jc < 10^10 A/m^2的情况下切换超导FGT薄膜的磁化强度。与以前使用传统FM的研究相比，我们的研究结果非常可靠，器械之间几乎没有差异。
2023-02-02 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
Exfoliation and van der Waals heterostructure assembly of intercalated ferromagnet Cr1/3TaS2
铁磁范德华（vdW）材料是用于具有全二维材料异质结构的自旋电子器件的需求。在这里，我们证明了机械剥离的磁性原子嵌入过渡金属二硫属化物Cr 1/3 TaS 2从其散装晶体，以前这样的插层材料被认为是难以剥离。剥离的纳米厚的薄片的磁输运揭示了低于其居里温度TC ~ 110 K的铁磁有序性以及强的面内磁各向异性;这些与其本体性质相同。此外，范德瓦尔斯异质结构组装的Cr 1/3 TaS 2与另一个插入铁磁体Fe 1/4 TaS 2证明使用干转移方法。制造的异质结组成的Cr 1/3 TaS 2和Fe 1/4 TaS 2与天然Ta 2 O 5氧化物隧道势垒之间的隧道磁阻（TMR），揭示可能的自旋注入和检测这些剥离铁磁材料通过VDW结。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Giant Damping-like Spin-Torque Conductivity in a GeTe/Py van der Waals Heterostructure
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；University of Gothenburg（哥德堡大学）
GeTe/Py范德瓦尔斯异质结中实现了高导电性的自旋扭矩，通过协同作用的自旋霍尔效应、轨道霍尔效应和轨道拉比效应，展示了高效电控磁化的潜力。
2026-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Engineering nonlinear spin-orbit torque driven by intra-band transport in MoSe$_2$/CrI$_3$ and WSe$_2$/CrI$_3$ van der Waals heterostructures
Faculty of Science, Department of Physics, Shahid Chamran University of Ahvaz（阿瓦士沙希德·恰姆兰大学理学院物理系）；School of Quantum Physics and Matter, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（基础科学研究所量子物理与物质学院）；Department of Physics, Zhejiang Normal University（浙江师范大学物理系）
本研究通过理论分析揭示TMDC/CrI$_3$异质结中非线性带内跃迁主导的自旋轨道转矩，发现其符号和大小受化学势、掺杂及材料调控，为超薄低功耗自旋电子器件提供新平台。
2026-09-28 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques and magnetotransport properties of $α$-Sn and $β$-Sn heterostructures
拓扑绝缘体已经成为有效自旋-电荷相互转换的重要材料类别。迄今为止，除了$α$ -Sn之外，大多数拓扑绝缘体都是二元或三元化合物。在这里，我们报告了一个全面的表征的生长，磁输运性质，和电流诱导的自旋轨道扭矩的$α$ -Sn和$β$ -Sn为基础的铁磁异质结构。我们发现，$α$ -Sn生长的Bi表面活性剂在CdTe（001）促进大的自旋轨道转矩在铁磁FeCo层在室温下，与Pt相当，而$α$ -Sn生长没有Bi表面活性剂和非拓扑相，$β$ -Sn，诱导较低的扭矩。含Bi的$α$ -Sn的类阻尼和类场自旋轨道力矩效率分别为0.12和0.18。此外，我们发现，$α$ -Sn生长与Bi和没有提出了自旋霍尔类磁阻在重金属/铁磁体双层中发现的。我们的工作证明了$α$ -Sn铁磁异质结构中直接和有效的电荷-自旋转换，表明$α$ -Sn是一种有前途的材料，用于自旋电子器件中的电流诱导磁化控制。
2021-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimal control of magnetization dynamics in ferromagnetic heterostructures by spin--polarized currents
研究了自旋极化电流通过自旋转移矩对铁磁-正常金属多层膜系统磁化强度的开关过程。我们使用自旋漂移扩散方程（SDDE）和Landau-Lifshitz-Gilbert方程（LLGE）来捕获异质结构的自旋密度和磁化强度的耦合动力学。推导出一个完全解析解的静态SDDE，我们得到一个准确的，强大的，快速的自洽模型的自旋分布和自旋转移力矩内一般铁磁/正常金属异质结构。利用最优控制理论，我们探讨了七层系统中分析器磁化的切换和反向切换过程。从高斯开始，我们确定了一个统一的电流脉冲轮廓，在指定的开关时间内完成这两个过程。
2010-10-06 cond-mat.mes-hall
Electronic structure and Magneto-transport in MoS$_2$/Phosphorene van der Waals heterostructure
在格林函数支持的密度泛函理论框架下，利用散射理论研究了含时自旋电流介导的自旋转移矩行为.在半导体模型MoS $_2$ /磷烯范德华异质结中揭示了量子磁输运特性。研究了自旋电流通道化异质层输运随磁化角旋转变化的动力学。据观察，随时间变化的自旋输运矩保持不变，无论磁化角方向。极化自旋电流是持久的外部磁场的潜在适用性对自旋电子学。
2019-06-17 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
Unraveling the dynamics of magnetization in topological insulator-ferromagnet heterostructures via spin-orbit torque
该研究通过分析拓扑绝缘体-铁磁体异质结构中的磁化动力学，揭示自旋各向异性与自旋轨道转矩对自旋翻转的调控作用，并建立涵盖不同能量、阻尼和频率的动力学相图。
2024-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Surface state dominated spin-charge current conversion in topological insulator/ferromagnetic insulator heterostructures
本文报道了在室温下用分子束外延技术在钇铁石榴石薄膜上生长的三维拓扑绝缘体薄膜--Bi_2Se_3和（Bi，Sb）_2 Te_3中观察到的铁磁共振驱动的自旋泵浦信号。通过系统地改变Bi 2Se 3膜的厚度，我们表明，自旋-电荷转换效率，其特征在于由逆Rashba-Edelstein效应长度（lambda_IREE），随着膜厚度从2个五重层增加，饱和以上6个五重层显着增加。这表明在拓扑绝缘体/铁磁体异质结构中，表面态在自旋和电荷相互转换中起主导作用。通过对一系列YIG/（BiSb）2 Te 3异质结的研究，进一步证实了我们的结论。最后，我们使用铁磁共振线宽展宽和反Rashba-Edelstein信号来确定有效的界面自旋混合电导和lambda_IREE。
2016-07-13 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
Highly efficient spin-orbit torque and switching of layered ferromagnet Fe3GeTe2
在范德瓦尔斯（vdW）层状铁磁体中，Fe 3GeTe 2（FGT）是形成FGT/重金属异质结构的理想材料，可用于研究自旋轨道矩（SOT）效应。它的金属性，强垂直磁各向异性建立在单原子层，相对较高的居里温度（Tc约225 K）和静电栅极可调谐性提供了一个诱人的可能性，实现最终的高SOT限制在单层全VDW纳米器件。在Pt中产生的自旋电流对FGT磁化施加阻尼式SOT。在约2.5 × 1011 A/m2的电流密度下，SOT引起FGT磁化切换，这通过FGT的异常霍尔效应来检测。为了量化SOT效应，当施加的磁场使FGT磁化在平面中旋转时，我们测量二次谐波霍尔响应。我们的分析表明，SOT效率与包含三维（3D）铁磁金属的最佳异质结构相当，并且比包含3D亚铁磁绝缘体的异质结构大得多。如此高的效率归因于原子级平坦的FGT/Pt界面，这表明了利用vdW异质结构用于高效自旋电子纳米器件的巨大潜力。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall
