Self-injection locking of a vortex spin torque oscillator by delayed feedback
实验研究了自旋力矩振荡器在一定延迟时间后通过射频电流注入实现的自同步。我们证明了发射功率和光谱线宽的最佳延迟时间的改善。此外，通过改变发射功率和再注入功率之间的相位差，我们发现振荡器的频率以及其功率和线宽具有2π周期性的明显振荡依赖性。这种周期性的行为内的自注入制度是很好地描述了一般模型的非线性自振子，不仅包括一个延迟的射频电流，但也所有的自旋力矩力负责的自同步。我们的研究结果揭示了控制自旋力矩振荡器的非自主动力学的新方法，这是射频自旋电子学应用以及神经启发自旋力矩振荡器为基础的设备的发展的关键问题。
2015-09-18 cond-mat.mes-hall
Geometric phase-control of a spin-torque oscillator
我们表明，自旋扭矩振荡器的相位一般获得几何贡献后，缓慢和周期性变化的参数，管理其动态。作为一个例子，我们计算的几何相位，结果从外部场和电流的幅度的周期性偏移。我们认为热相位波动，并得出结论，几何相位应在室温下与当前的设置实验观察。我们简要评论自旋力矩振荡器阵列和可能的应用。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall
Charge conservation in spin torque oscillators leads to a self-induced torque
本文提出在自旋扭矩振荡器中考虑电荷守恒会引入此前被忽视的自感扭矩，从而修正传统LLGS方程，并在面内磁化纳米柱中验证了其定性修正作用。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall
Quenched Slonczewski-Windmill in Spin-Torque Vortex-Oscillators
我们对双涡旋自旋扭矩纳米振荡器进行了分析和数值研究，并描述了一种抑制风车模式的机制。磁化动力学由其中一个铁磁层中涡旋的旋向性旋进主导。在另一层中，涡旋旋转被强烈阻尼。磁化动力学的主导层由电流极性决定。对Fe/Ag/Fe纳米柱的测量支持了这些发现。这一结果为构建高品质因数的自旋扭矩振荡器开辟了一个新的视角，该振荡器可在可选择的、分离良好的频带上工作。
2011-12-14 cond-mat.mes-hall
Critical Field of Spin Torque Oscillator with Perpendicularly Magnetized Free Layer
在分析自旋力矩与阻尼之间能量平衡的基础上，研究了由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振子的振荡特性.发现了垂直于薄膜平面施加的外部磁场的临界值，低于该临界值，电流对振荡频率的控制范围被抑制。临界场的值取决于磁各向异性、饱和磁化强度和自旋矩参数。
2013-12-02 cond-mat.mes-hall
Mode coupling in spin torque oscillators
许多最近的实验工作表明，一个单一的自旋力矩振荡器的动力学可以表现出复杂的行为，源于两个或更多的振荡器模式之间的相互作用。例子是观察到的模式跳跃或模式共存。已经有一些初步的工作表明，如何将单模（宏观自旋）自旋力矩振荡器的理论推广到包括几个模式和它们之间的相互作用。在目前的工作中，我们推导出这样一个理论开始的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的磁化动力学。我们比较我们的结果与单模理论，并显示它是一个自然的扩展，该理论包括模式的相互作用。
2013-11-29 cond-mat.mes-hall
Effects of the Zhang-Li Torque on Spin Torque nano Oscillators
自旋力矩纳米振荡器（STNO）是基于磁共振的微波自动振荡器，其具有与振荡幅度的非线性响应，这为它们提供了包括相互同步的可能性的大的频率可调谐性。STNO中的磁化动力学由来自自旋电流的自旋转移矩（STT）引起，并且可以通过由于巨磁阻或隧穿磁阻引起的电阻变化来检测。STT效应通常被视为一个类似阻尼的项，它减少了磁耗散，促进了磁模式的激发。然而，一个额外的术语，被称为张-李项有磁化梯度，如畴壁的影响，并可能有局部磁模式在STNO的影响。在这里，我们研究了张李扭矩的影响，在STNO与纳米接触几何形状产生的磁激励。通过微磁学模拟，我们发现张李力矩改变了磁模的阈值电流和有效尺寸。此外，我们表明，可以通过改变纳米接触尺寸和层厚度之间的比率来控制效果。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall
Theoretical Study of Spin-Torque Oscillator with Perpendicularly Magnetized Free Layer
通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，研究了由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振荡器（STO）的磁化动力学.通过分析自旋力矩做功与阻尼引起的能量耗散之间的能量平衡，导出了电流与STO振荡频率之间关系的解析式。我们还发现类场力矩打破了能量平衡，改变了振荡频率。
2013-07-29 cond-mat.mes-hall
Probing phase coupling between two spin-torque nano-oscillators with external source
自动振荡器之间的相位耦合对于实现诸如同步的相干响应是关键的。在这里，我们提出了一种实验方法来探测它的情况下，两个偶极耦合的自旋扭矩涡旋纳米振荡器使用外部微波场。通过将一个振荡器锁相到微波场，我们观察到第二个振荡器上的频率牵引。从耦合Thiele方程，我们分析表明，这种频率拉从偶极和微波耦合的协同行动的结果。分析使我们能够确定偶极耦合的幅度和每个振荡器的相位滞后，产生重要的信息，实现大型振荡器网络。
2017-09-11 cond-mat.mes-hall
Selective control of vortex polarities by microwave field in two robustly synchronized spin-torque nano-oscillators
控制耦合自旋力矩纳米振荡器（STNO）的工作状态，包括它们的同步，对于诸如复杂振荡器网络的应用是必不可少的。在这项工作中，我们实验证明了选择性控制两个耦合涡STNO通过微波辅助切换其涡核极性。首先，这两个振荡器同步，由于偶极相互作用在一个广泛的频率范围内调谐的外部偏置场。相干输出被证明与强大的线宽减少。然后，我们展示了每个振荡器的单独涡旋极性控制，这导致同步/去同步化，由于伴随的频率偏移。我们的方法可以很容易地扩展到多元件耦合振荡器网络。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Enhancing the injection locking range of spin torque oscillators through mutual coupling
我们研究了当一个自旋力矩纳米振荡器与另一个振荡器耦合时，它锁定到外部微波信号的涡旋振荡模式的能力是如何被修改的。我们的实验表明，相互电耦合可以导致锁定范围增强的一个因素1.64。此外，我们通过实验和数值模拟分析了锁定范围的演化作为耦合强度的函数。通过揭示锁定范围增强的机制，我们的研究结果将有助于设计对外部微波刺激具有高灵敏度的自旋扭矩纳米振荡器阵列。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall
Driven energy transfer between coupled modes in spin-torque oscillators
自旋力矩振荡器的不同本征模之间的相互作用可以导致从跳模到多模产生的各种各样的物理机制，这通常会降低它们作为射频器件的性能。为了解决这个问题，为未来的应用，我们研究了一个模型的自旋扭矩振荡器，这是由两个耦合的涡旋与一个涡旋在每个振荡器的两个磁性层的属性。在这样的双涡系统中，耦合模之间的能量传递的显著特性，一个由自旋转移力矩激发，而第二个被阻尼，导致阻尼参数的改变。因此，振荡器的非线性行为伴随着剧烈的影响。这种有效的耦合机制，主要是由动态偶极场产生的自旋转移扭矩诱导的运动的旋涡驱动，引起了一个意想不到的动力学制度的自共振激发。这些结果表明，模式耦合可以用来控制同步过程以及自旋力矩振荡器的频率可调谐性。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Influence of flicker noise and nonlinearity on the frequency spectrum of spin torque nano-oscillators
任何类型的振荡器中相位波动的相关性从根本上定义了它的频谱形状。然而，在非线性振荡器中，例如自旋扭矩纳米振荡器，频谱可能变得特别复杂。当不仅考虑热噪声过程而且考虑彩色$1/f$闪烁噪声过程时，这一点尤其正确，彩色闪烁噪声过程对振荡器的长期稳定性至关重要。在这项研究中，我们解决的频谱的自旋力矩振荡器在大振幅稳定振荡的制度，以及理论。我们特别考虑了热噪声和闪烁噪声。我们进行了一系列的测量的相位噪声和频谱的自旋扭矩涡旋振荡器，显着地改变测量时间的持续时间。此外，我们开发了基于Thiele方程的模拟中的热噪声和闪烁噪声的建模。在非线性自振子理论的框架下，我们还推导出了完整的相位方差，并推导出了实际的频谱。我们调查其依赖于测量时间的持续时间，并与实验结果进行比较。长期稳定性在自旋力矩振荡器的最近几个应用发展中是重要的。这项研究为如何更好地解决这一问题提供了一些见解。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall
Spin-Torque and Spin-Hall Nano-Oscillators
本文综述了自旋矩和自旋霍尔效应驱动纳米振荡器的研究现状。在简要介绍了基础物理之后，作者讨论了这些振荡器的不同实现，它们在频率范围，输出功率，相位噪声和调制速率方面的功能特性，以及它们相互同步的固有倾向。最后，这些振荡器在广泛的应用，从微波信号源和探测器的neuromorphic计算元素的潜力，讨论了与特定的电子电路，迄今为止已被设计为利用这种潜力。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall
Antiferromagnetic Single-layer Spin-Orbit Torque Oscillators
我们展示了如何通过一个单一的反铁磁层的电荷电流可以激发和控制自振荡。具有可调振幅和频率的持续振荡在各种几何形状中使用表现出有限耗散自旋轨道扭矩的某些类别的非中心对称材料是可能的。我们计算的稳态相图的电流和自旋轨道力矩大小的函数。各向异性磁阻导致所得到的AF振荡转换为太赫兹AC输出电压。这些发现为在简单的单层结构中设计太赫兹反铁磁自旋轨道力矩振荡器提供了一条有吸引力的新途径。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
A quasi-linear spin-torque nano-oscillator via enhanced negative feedback of power fluctuations
我们报告了一种提高自旋力矩纳米振荡器（STNOs）性能的方法，该方法利用功率相关的负反馈来实现显着增强的动态阻尼。与频率随功率的足够慢的变化相结合，这可以导致准线性STNO，在偏置电流和场的范围内具有非常弱的功率和相位波动的非线性耦合。利用非均匀自旋扭矩的这种方法的实现表明，可以实现高度相干的室温STNO，同时保持显著的可调谐性。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall
Synchronization of spin-transfer torque oscillators by spin pumping, inverse spin Hall, and spin Hall effects
我们提出了一种基于自旋泵浦、反自旋霍尔效应和自旋霍尔效应的同步多自旋转移力矩振荡器的方法。所提出的振荡器系统由一系列纳米磁体与具有高自旋轨道耦合的正常金属结和累积反馈回路组成。我们进行模拟，以证明调制的电荷电流在正常的金属由于自旋泵从每个纳米磁体的效果。我们发现自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应之间的相互作用导致了纳米磁体的同步。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall
Mutual synchronization of spin torque nano-oscillators through a non-local and tunable electrical coupling
自旋力矩驱动的高频磁化动力学的概念已经打开了自旋电子学领域的非线性物理，潜在的复杂网络的动力学系统。在同步自旋力矩振荡器的罕见演示中，所使用的磁耦合的局部性质在很大程度上阻碍了对同步过程的良好理解和控制。在这里，我们利用电耦合的非局域性质，通过自发射微波电流使自旋扭矩振荡器相互同步。同步状态的控制是在纳米尺度上通过两个主动组件的自旋转移扭矩，但也通过外部的电延迟线。这些额外的同步能力控制水平提供了新的方法来支持复杂网络中的各种纳米级集体动力学。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Large-Amplitude, Easy-Plane Spin-Orbit Torque Oscillators Driven by Out-of-Plane Spin Current: A Micromagnetic Study
本文通过微磁学模拟提出一种由面外自旋流驱动的易面自旋轨道矩振荡器，利用面外自旋流力矩实现大锥角、高热稳定性的无外场相干进动，并验证其在室温宽参数范围内的可行性。
2024-07-01 cond-mat.mes-hall
Data-driven Thiele equation approach for solving the full nonlinear spin-torque vortex oscillator dynamics
从理论上研究了基于涡旋的自旋力矩纳米振荡器的动力学特性。从一个完全的分析模型的基础上的Thiele方程的方法，微调数据驱动的修正进行的回旋和阻尼项。这些调整，微磁模拟结果的基础上，允许定量模型的响应，这种振荡器的任何直流电流的范围内的涡流稳定性。这两个，瞬态和稳态政权准确预测下提出的数据驱动的Thiele方程的方法。此外，解决这种系统的动力学所需的计算时间减少了约六个数量级相比，最强大的微磁模拟。这一重大突破开辟了前所未有的高吞吐量模拟的自旋扭矩涡旋振荡器提交到长时间的输入信号，例如在神经形态计算应用的道路。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall
Transition from one- to two-mode generation regime in spin-torque nano-oscillator mediated by thermal noise
研究了热噪声作用下自旋力矩纳米振荡器（STNO）的双模模型。从一般的非线性振子模型出发，导出了模振幅的朗之万方程。利用Fokker-Planck方程得到了描述平均模式产生功率的稳态概率分布函数。结果表明，热噪声可以导致STNO中双模的产生。热噪声功率的增加导致系统中的第二模式的激发，并且当两个模式仅在所施加的电流的一定范围内共存时，通过中间态导致双模产生机制。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall
A skyrmion-based spin-torque nano-oscillator
提出了一种基于磁skyrmion自持振荡的自旋矩纳米振荡器模型。该系统涉及圆形纳米柱几何形状，其包括具有强Dzyaloshinkii-Moriya相互作用的无磁膜磁性层和具有涡旋状自旋配置的偏振器层。它示出，由于电流垂直于膜平面的自旋转移扭矩导致skyrmion回转，所产生的几何限制之间的竞争，由于边界边缘和涡旋状极化的自旋扭矩。这种振荡的现象学的开发和定量分析使用微磁学模拟。它还表明，弱无序由于随机各向异性变化不影响的主要特征的稳态回转。
2016-01-30 cond-mat.mes-hall
Generation linewidth of mode-hopping spin torque oscillators
自旋力矩振荡器的实验通常观察到多模信号。最近的理论工作已将多模信号的产生归因于能量分离的自旋波模式之间的耦合。在这里，我们详细分析了这种模式耦合产生的动力学。我们分析表明，模式跳变的动力学加宽的生成线宽，并使其一般很好地描述了福格特线型。此外，我们表明，模式跳变的线宽的贡献可以占主导地位，在这种情况下，它提供了一个直接的测量模式跳变率。由于热驱动的模式跳变事件，模式跳变率也提供了信息的能量势垒分离模式和温度依赖的线宽展宽。我们的结果与实验符合得很好，揭示了多模自旋力矩振子中线宽展宽的物理机制。
2013-11-29 cond-mat.mes-hall
Time domain measurement of phase noise in a spin torque oscillator
我们测量振荡器的相位从过零点的电压与时间波形的自旋扭矩nanocontact振荡在涡旋模式。相位噪声的功率谱随傅立叶频率$f$变化为$1/f^2$，与热源驱动的频率波动一致。由相位噪声单独暗示的线宽约为使用频谱分析仪测量的线宽的70%。锁相环可降低3 MHz带宽内频率的相位噪声。
2009-04-07 cond-mat.mes-hall
Linewidth of Power Spectrum Originated from Thermal Noise in Spin Torque Oscillator
通过求解能量-相位表象下的随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程，推导出了具有垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层的自旋力矩振荡器中热激活引起的线宽的理论公式.它示出的线宽可以被抑制到0.1 MHz，通过施加一个大的电流（10 mA的典型材料参数）。在大电流极限下预测出大于10^{4}的品质因数，这比最近观察到的实验值大两个数量级。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall
Dancing Synchronization in Coupled Spin-Torque Nano-Oscillators
我们报道了一种新型的同步，称为舞蹈同步，通过自旋波耦合的两个自旋力矩纳米振荡器（STNO）之间。与已知的两个STNO以各种固定的相对相位锁定的同步不同，在这种新的同步状态下，两个STNO具有相同的频率，但它们的相对相位在公共周期内周期性地变化，从而导致动态波动图案。振荡相对相位的幅度取决于两个STNO的耦合强度以及驱动电流。舞蹈同步是普遍存在的，并且可以存在于两个非线性Van der Pol振子之间的反应性和耗散性耦合。我们的发现为新的功能性STNO设备打开了大门。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall
From Spin Torque Nano-Oscillators to Memristors: Multi-Functional Nanodevices for Advanced Computing
这篇写于2013年的论文回顾了我在自旋力矩纳米振荡器（从零场振荡到同步和涡旋振荡器）和忆阻器件（自旋力矩和铁电忆阻器）方面的研究工作。
2014-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of spin-transfer torques on synchronization and resonance phenomena in stochastic magnetic oscillators
对自旋转移矩如何驱动超顺磁性隧道结中的同步和类共振现象进行了理论研究。我们研究了一个超顺磁性自由层的磁化，由于热波动，作为一个随机振荡器，在两个明确的方向之间随机反转。当受到外部交流强迫时，该系统可以呈现随机共振和噪声增强同步。我们专注于相互垂直的阻尼类和类场转矩的作用，表明系统的响应是非常不同的，在低和高频率。我们还证明了类场转矩可以提高电流驱动的强制的效率，特别是在亚阈值电流。这些结果对于可能的低功耗、更节能的应用是有用的。
2016-09-01 cond-mat.mes-hall
Non-Adlerian synchronization of dipolar coupled vortex Spin-Torque Nano-Oscillators
本文用解析和数值方法研究了不同柱直径的偶极耦合涡旋型自旋力矩纳米振荡器（STNO）的同步动力学。我们确定的关键柱间距离同步发生作为其直径不匹配的函数。我们得到数值相图显示非同步和同步状态之间的过渡，并比较它的分析预测，我们使用Thiele方法。我们的研究表明，对于相对较小的直径差异的同步动力学可以定性地描述用阿德勒方程。然而，当直径差异显着增加时，系统变得强烈的非阿德勒。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall
Elongated Skyrmion as Spin Torque Nano-Oscillator and Magnonic Waveguide
由于自旋力矩纳米振荡器在未来微波通信技术和神经形态计算中的潜在应用，近几十年来，它在理论和实验上得到了广泛的研究。在这项工作中，我们提出了一个基于skyrmion的自旋矩纳米振荡器驱动的空间均匀的直流电，其中skyrmion是由两个钉扎位点限制。不同于其他基于skyrmion的振荡器，产生的圆周运动或呼吸模式的skyrmion，稳态振荡运动产生的周期性变形的拉长skyrmion。通过微磁学模拟，我们发现振荡频率依赖于驱动电流、阻尼常数以及钉扎位置的特性。这种对直流电的非线性响应被证明是普遍的，并且也可以出现在反回旋子、回旋子和畴壁的情况下。此外，细长的skyrmion拥有矩形状的畴壁，它也可以作为一个磁振子波导。利用自旋波在该波导中的传播，我们提出了一种逻辑门的器件设计，并演示了其性能。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Stable oscillation in spin torque oscillator excited by a small in-plane magnetic field
通过解析求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，研究了由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振荡器中激发自激振荡的理论条件.推导了电流与振荡频率之间的解析关系。研究发现，施加一个指向反平行于被钉扎层磁化方向的小磁场可以激发出大振幅的振荡。通过与数值模拟结果的比较，证实了分析结果的有效性，特别是在小电流区域，表现出良好的协议。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium effects in spin-torque oscillators
本研究通过非平衡Keldysh模型揭示自旋弛豫对自旋扭矩振荡器磁化进动的影响，发现弛豫强度决定持续进动是否允许及其功率-电压非线性关系，强调弛豫机制理解的重要性。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall
Active electromagnetic metamaterial based on spin torque oscillators
我们从理论上提出了一种利用自旋力矩振荡器产生GHz频率电磁辐射的活性材料。放大的起源是由注入电流提供给磁化的能量。我们表明，接近共振与电流驱动的磁化，磁导率的虚部确实成为负的两个圆极化，导致负虚部的折射率。此外，折射率的实部也由电流操纵。因此，我们的系统实现了有源滤波器，以获得圆偏振辐射和/或具有负折射率的电磁超材料，两者都是电控制的。
2012-12-06 cond-mat.mes-hall
Non-Hermitian topology of one-dimensional spin-torque oscillator arrays
磁系统已经从基础物理学的角度和作为各种应用的构建块进行了广泛的研究。它们的拓扑性质，特别是那些激发，仍然相对未被探索，由于其固有的耗散性质。最近引进的非厄米拓扑分类开辟了新的机会，工程拓扑相耗散系统。在这里，我们提出了一个非厄米拓扑系统的磁振子实现。我们的建议的一个关键因素是自旋电流注入到磁系统中，这会改变甚至可以改变描述耗散的术语的符号。我们表明，一个阵列的自旋力矩振荡器的磁动力学可以映射到一个非厄米特苏-施里弗-海格尔模型表现出拓扑保护的边缘状态。使用精确对角化的线性动力学和数值解的非线性运动方程，我们发现，拓扑磁振子相位可以通过调整注入到阵列的自旋电流。在拓扑非平凡的制度，一个单一的自旋扭矩振荡器的边缘上的阵列被驱动到自动振荡，并发出微波信号，而散装振荡器保持不活动。我们的研究结果有实际效用的存储设备和自旋电子学神经网络依赖于自旋力矩振荡器作为组成单元。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall
Optimizing magneto-dipolar interactions for synchronizing vortex based spin-torque nano-oscillators
本文对两个基于涡旋的自旋矩纳米振荡器之间的磁偶极耦合和同步进行了理论研究。在这项工作中，我们研究的耦合效率的依赖关系的相对磁化参数的系统中的涡旋。为此，我们结合微磁模拟，蒂勒方程的方法，和分析宏观偶极子近似模型，以确定最佳的配置，实现相邻振荡器之间的锁相。值得注意的是，我们比较了平行（P）极性和相反（AP）极性的涡旋配置。我们表明，AP核心配置表现出的耦合强度约三倍大于P核心配置。
2015-06-05 cond-mat.mes-hall
An Intrinsic Spin Orbit Torque Nano-Oscillator
自旋矩和自旋霍尔效应纳米振荡器在纳米尺度上产生高强度自旋波自动振荡，从而使新的微波应用在自旋电子学、磁振子学和神经形态计算中成为可能。对于它们的操作，这些设备需要外部生成的自旋电流，或者来自附加的铁磁层，或者来自具有高自旋霍尔角的材料。在这里，我们展示了高度相干场和电流可调微波信号从nanoconstrictions在单一的15和20纳米厚的坡莫合金层。使用自旋扭矩铁磁共振测量，扫描微布里渊光散射显微镜，和微磁模拟的组合，我们确定的自振荡作为从本地化的边缘模式的nanoconstriction驱动的自旋轨道扭矩。我们的研究结果铺平了道路，大大简化了自动振荡纳米磁系统的设计，只需要一个单一的铁磁层。
2018-08-28 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
Influence of interlayer coupling on the spin torque driven excitations in a spin torque oscillator
动态层间相互作用对自旋力矩驱动和阻尼激发的影响示出了一个三层的宏观自旋模型系统，对应于一个标准的自旋力矩振荡器。自旋扭矩振荡器的自由层和合成反铁磁（SyF）钉扎层被面内磁化。为了理解实验结果，考虑三种类型的层间相互作用进行了数值模拟：交换的SyF的两个磁性层之间的相互作用，相互之间的自旋扭矩的SyF的顶层和自由层和所有三个磁性层之间的偶极相互作用。它将表明，动态偶极耦合起着主导作用。首先，它导致自由层和SyF线性模式的杂交，并通过这引起临界电流的强场依赖性。特别地，存在增强阻尼的场范围，其中需要高得多的电流来驱动模式进入稳态。这导致激发光谱中的间隙。第二，动态偶极相互作用也是造成系统的电流驱动稳态模式和阻尼模式之间的非线性相互作用的原因。这里可以区分：（i）导致频率场和频率电流色散中的扭结的共振相互作用，伴随着小的滞后和稳态模式的线宽的减小，以及（ii）导致阻尼模式的强频率红移的非共振相互作用。结果强调了层间耦合对自旋力矩振荡器的激发谱的强烈影响，并在一个简单的三模式模型系统中说明了在非线性制度中稳态和阻尼模式如何相互影响。
2017-01-24 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
Spin wave excitation patterns generated by spin torque oscillators
自旋力矩纳米振荡器（STNO）是一种可以将直流电转换为铁磁层中的短波长自旋波激发的纳米级器件。我们表明，阵列的STNO可以用来创建定向自旋波辐射类似于电磁天线。将STNO激发与平面自旋波相结合也会产生干涉图样。我们表明，这些干涉图案是静态的，并从STNO发射的自旋波的波长和相位的信息。我们描述了主动控制的自旋波辐射图案与直流由于通过STNO，这是有用的在芯片上的通信和信息处理，并可能是一个有前途的技术，为研究不同材料中的短波长自旋波。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall
Resonant spin transfer torque nano-oscillators
自旋转移矩纳米振荡器是现代通信设备中取代传统电感基压控振荡器的潜在候选者。典型的振荡器设计是基于三层磁性隧道结，其缺点是低功率输出和低转换效率。在这封信中，我们从理论上提出使用共振自旋过滤在五层磁性隧道结作为一个可能的路线，以减轻这些问题，目前的设备设计面向高微波输出功率和直流输入功率的有效转换。我们将这些强大的品质归因于由此产生的非平凡的自旋电流分布和超高的隧道磁阻，两者都来自共振自旋过滤。器件的设计是基于非平衡格林函数自旋输运形式主义自洽耦合随机Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程和泊松方程。我们表明，所提出的结构有利于振荡器的设计具有较大的增强微波功率的$775\%$和效率提高超过$1300\%$相比，典型的三层设计。我们还合理化的最佳工作区域，通过分析的动态和静态器件电阻。这项工作为五层自旋转移力矩纳米振荡器器件设计奠定了基础，这些设计减轻了典型三层设计所面临的大部分问题。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Time-domain stability of parametric synchronization in a spin-torque nano-oscillator based on a magnetic tunnel junction
本文报道了基于磁隧道结的自旋力矩纳米振荡器（STNO）中参量同步的时域研究。参数同步STNO的瞬时频率（$f_{i}$）的时域测量示出了对于低注入射频（RF）功率的STNO信号的随机短期解锁，这不能在时间平均频域测量中揭示。宏观自旋模拟再现了实验结果，并揭示了同步过程中的随机解锁是由热涨落驱动的。我们表明，通过使用高注入的RF功率，可以避免随机解锁的STNO。然而，一个完美的同步，其特征在于完全抑制相位噪声，所谓的相位噪声压缩，只能在一个显着更高的RF功率。我们的宏观自旋模拟表明，较低的温度和较高的正比例的类场转矩的自旋转移转矩降低的阈值RF功率所需的相位噪声压缩下的参数同步。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall
Instability analysis of spin torque oscillator with an in-plane magnetized free layer and a perpendicularly magnetized pinned layer
研究了在任意方向的磁场作用下，具有面内磁化自由层和垂直磁化钉扎层的自旋力矩振子中激发稳定自振荡的理论条件.线性化的Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程被发现不适用于评估稳定状态和自振荡状态之间的阈值，因为从线性化方程估计的临界电流密度比数值模拟中发现的大得多。我们推导出的阈值电流密度的理论公式，专注于从自旋扭矩的磁化的能量增益在短于一个进动周期的时间。所得公式与数值模拟结果吻合较好。讨论了使离面自激振荡稳定在阈值以上的条件。
2016-05-05 cond-mat.mes-hall
Spin orbit torque controlled stochastic oscillators with synchronization and frequency tunability
本文提出低能垒纳米磁体随机振荡器，利用自旋轨道矩实现对微弱周期驱动的相位同步，并通过电反馈调节同步频率，且同步电流远低于确定性开关电流。
2020-12-02 cond-mat.mes-hall
Generation of Multipeak Spectrum of Spin Torque Oscillator in Non-linear Regime
研究了自旋霍尔诱导自旋电流激励下自旋力矩振荡器（STO）的光谱特性。我们观察到，适度的自旋电流注入触发传统的单峰振荡行为的STO。随着自旋电流的进一步增加，进入非线性区，我们发现从一个单一的峰到多峰结构的频率间隔是恒定的光谱的过渡。这种行为可以主要由STO的极其加宽的峰值来解释，其伴随着传输线的频率相关滤波。为了更定量地解释观测结果，我们还讨论了多峰可能反映了STO在非线性区域的内在动力学特征。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall
Theoretical study of spin-torque oscillator coupled with a nano-magnet by dipole-dipole interaction
针对自旋力矩振荡器（STO）作为硬盘读头传感器的应用，采用宏自旋模型，对STO与纳米磁体通过偶极-偶极相互作用耦合的动力学行为进行了数值研究.我们发现，电流，这是需要诱导的STO的自由层（FL）的振荡，强烈地依赖于FL和纳米磁体之间的距离，以及它们之间的磁化的相对取向。为了确定STO的动力学，必须考虑偶极耦合纳米磁体的动力学。我们表明，我们可以检测到的纳米磁铁，或记录位的磁化方向，通过调制的振荡频率的STO。
2013-01-28 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Based Spin-Torque Nano-Oscillator
利用微磁学模拟方法，研究了铁磁圆形纳米点中磁性skyrmion在圆形纳米柱参考层产生的自旋力矩驱动下的自激振荡.我们证明，通过降低单轴各向异性常数（$K_u$）的值，skyrmion的速度可以增加，利用这一性质，skyrmion振子的回转频率可以提高。skyrmion在较高电流密度下的湮灭限制了振荡器的回转频率，而通过修改纳米点边缘处的$K_u$值，我们能够保护skyrmion在较高电流密度下不被湮灭，这又增加了基于skyrmion的振荡器的回转频率。通过对纳米带中Skyrmion运动速度的线性拟合，我们还预测了纳米点中Skyrmion的旋转频率，直观地证明了我们想法的正确性。我们还改变了纳米盘的半径，以观察其对skyrmion的影响。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall
Spin-wave interference patterns created by spin-torque nano-oscillators for memory and computation
纳米磁体的磁化动力学已经引起了广泛的兴趣，因为它被预测，直流电流流过薄磁性层可以创建自旋波激发。这些激发是由于自旋动量转移，传导电子和背景磁化之间的自旋角动量的转移，使新类型的信息处理。在这里，我们展示了如何自旋力矩纳米振荡器（STNO）阵列可以创建用于存储器和计算的传播自旋波干涉图案。分布在薄膜上的忆阻应答器响应于阈值隧道磁阻（TMR）值，从而检测自旋波并产生新的激励图案。我们将展示如何组的转发器创建共振（混响）自旋波干涉图案，可用于多波计算的算术和布尔函数和信息存储。
2010-09-15 cond-mat.mes-hall
Oscillatory Edge Modes in Two Dimensional Spin-Torque Oscillator Arrays
本文研究二维自旋扭矩振荡器阵列，映射为非厄米SSH模型，发现边界自持振荡的边缘态，且非拓扑保护但受PT对称性限制，为耗散系统边缘态研究提供平台。
2023-07-26 cond-mat.mes-hall
Spin Torque Oscillators with Thermal Noise: A Constant Energy Orbit Approach
考虑了具有一个易磁化轴和一个难磁化轴的双轴巨自旋系统，研究了在热噪声和自旋转移矩联合作用下的动力学演化。自旋扭矩与垂直磁化的偏振器和面内磁化的参考层两者相关联，从而导致易极化轴和自旋极化轴之间的有效倾斜。使用相关的动力学轨迹的能量平均的基础上的技术，我们分析的动态倾斜的影响，并推导出稳定的面外进动状态的发生条件。这些状态的存在及其预测的稳定性边界可以在正交自旋转移器件的实验中进行测试，也可以作为宏自旋模型对具有内部磁自由度的真实器件的适用性的测试。
2014-09-23 cond-mat.mes-hall
Non-linear dynamics near exceptional points of synthetic antiferromagnetic spin-torque oscillators
我们考虑一个人工合成的具有各向异性层间交换耦合的反铁磁自旋力矩振子。该系统在其线性化动力学中表现出异常点。我们发现的非线性动力学和动力学相图的系统分析和数值。此外，我们表明，在一个例外点附近，振荡器的功率非常敏感地依赖于注入的自旋电流。我们的研究结果可能是有用的设计敏感的磁强计和其他应用的自旋扭矩振荡器。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Merging droplets in double nano-contact spin torque oscillators
我们演示了如何磁液滴孤子对，核由两个单独的纳米接触（NC）的自旋力矩振荡器，可以合并成一个单一的液滴孤子。通过微磁模拟获得了该合并过程的磁化动力学的详细描述：通过两个单独的NC下方的自旋转移扭矩效应产生具有稳态同相自旋进动的液滴对，随后液滴体积逐渐扩大，并且在两个液滴的内侧上的磁化相位不同，导致液滴合并成更大的液滴。只有当NC间隔小于临界值时，才会发生这种合并。在合并的液滴稳定到稳定的进动状态之前，观察到瞬态呼吸模式。合并液滴的进动频率低于液滴对的进动频率，这与其较大的尺寸一致。合并的液滴可以在足够高的磁场下再次分裂成液滴对，具有强滞后响应。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall
Phase estimation of spin-torque oscillator by nonlinear spin-torque diode effect
对非线性区自旋矩二极管效应进行了理论分析。本文导出了自旋力矩振荡器整流交流电产生二极管电压的解析解。二极管电压被揭示为非线性地依赖于振荡器和交流电流之间的相位差。通过对Landau-Lifshitz-Gilbert方程的数值模拟，证实了解析预测的正确性.结果表明，自旋力矩二极管效应可以用来估计自旋力矩振子在强迫同步状态下的相位。
2020-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.AO
Synchronized, periodic, and chaotic dynamics in spin torque oscillator with two free layers
通过数值求解Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程，研究了由面内磁化的非对称两自由层组成的自旋力矩振荡器的磁化动力学相图.我们计算了低场和高场情况下大范围电流密度下的动力学，发现了许多动力学相，如同步，不同频率的自振荡和混沌动力学。同步的观察表明，还没有被发现通过使用传统的电检测方法实验的动态相的存在。具有不同频率的自振荡导致具有高频率的磁阻振荡，其可以通过实验测量。另一方面，在高电流区域中的磁电阻的混沌和/或周期性行为导致傅立叶谱中的峰值频率的不连续变化。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall
