Topological spin-torque diode effect in skyrmion-based magnetic tunnel junctions
本研究提出并验证了基于斯格明子的磁性隧道结中的拓扑自旋扭矩二极管，实现了室温下对斯格明子动力学的电激发与检测，为节能微波器件提供了新方案。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall
Voltage-tunable field-free Josephson diode
本文提出一种基于自旋轨道耦合半导体/铁磁绝缘体/超导体混合纳米线的电压可调约瑟夫森二极管，在零场剩余磁化态下实现非互易超流输运，为探测混合材料中破缺的反演与时间反演对称性提供新途径。
2025-08-16 cond-mat.mes-hall
Self-consistent Wigner distribution function study of gate-voltage controlled triple-barrier resonant tunnelling diode
用Wigner-Poisson问题的自洽数值方法研究了电子输运在三势垒共振隧穿二极管（TBRTD）中的输运。通过TBRTD的电子流可以由施加到势阱区之一的栅极电压控制。对于不同的栅极电压值，我们已经确定的电流-电压特性，势能分布，和电子密度分布。我们已经发现的峰谷比的增强（高达$\sim$ 10），在负微分电阻区域内的线性电流与偏置电压的行为的外观，和电流-电压特性的双稳态。自洽势能分布和电子密度分布的分析，使我们能够提供这些属性的物理解释。
2009-03-27 cond-mat.mes-hall
A Fully Tunable Single-Walled Carbon Nanotube Diode
我们展示了一个完全可调的二极管结构，利用完全悬浮的单壁碳纳米管（SWNT）。通过控制栅极电压，二极管在正向偏压下的导通电压可以连续调节到4.3 V，这是纳米管带隙能量的约6倍。此外，通过利用栅极电压调谐带间隧穿电流，可以将相同的器件设计配置成反向二极管。首次研制出非线性超过理想二极管的纳米管反向二极管。这些结果表明，可调谐纳米管二极管可以是一个独特的构建块，用于开发下一代可编程纳米电子逻辑和集成电路。
2010-12-10 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
Voltage-controlled tunneling anisotropic magneto-resistance of a ferromagnetic $p^{++}$-(Ga,Mn)As/$n^{+}$-GaAs Zener-Esaki diode
在大的温度和电压范围内，在垂直磁场作用下，单个$p^{++}$ -（Ga，Mn）As/ $n^{+}$ -GaAs Zener-Esaki二极管表现出大的隧穿各向异性磁阻效应.在施加的偏压下，隧道结的透明度被修改，允许连续地调整隧道和欧姆制度之间的各向异性传输特性。此外，还观察到各向异性隧穿磁电阻的非对称偏压依赖性：反向偏压突出了全部（Ga，Mn）As价带态的贡献，而正向偏压只探测部分态密度，揭示了两个子带的相反贡献.
2005-09-02 cond-mat.mes-hall
Wireless communication between two magnetic tunnel junctions acting as oscillator and diode
磁性隧道结是具有微波产生和检测能力的纳米自旋电子器件。在这里，我们使用的整流效应称为“自旋二极管”的磁性隧道结无线检测微波发射的另一个结中的自动振荡制度。我们表明，在接收结端测量的整流自旋二极管电压可以根据每个结中独立测量的自振荡和自旋二极管光谱来重建。最后，我们适应自振子模型的情况下，自旋力矩振荡器和自旋力矩二极管，我们表明，准确地再现实验观察到的功能。这些结果将有助于设计基于自旋电子纳米器件的微波通信电路和芯片。
2020-02-19 cond-mat.mes-hall
Magnetic fingerprint in a ferromagnetic wire: Spin torque diode effect and induction of the DC voltage spectrum inherent in the wire under application for RF current
研究了单层铁磁导线上的磁畴壁对恒定波射频电流的整流效应。直流（DC）电压由自旋扭矩二极管效应产生，自旋扭矩二极管效应是由于由自旋极化RF电流诱导的共振自旋波激发引起的磁阻振荡的结果。DC电压谱强烈地依赖于DW中的内部自旋结构，其对应于铁磁线中的自旋结构的磁指纹。
2007-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of spin transfer torque on the write error rate of a voltage-torque-based magnetoresistive random access memory
利用宏自旋模型，从理论上分析了自旋转移矩（STT）对电压-转矩型磁阻随机存储器写错误率的影响。在电压脉冲期间，STT根据初始磁化方向辅助或抑制磁化的进动运动。通过平衡STT和外部磁场转矩来导出电流密度的特征值，其为约5 $\times$ 10 $^{11}$ A/m $^{2}$。结果表明，在电流密度低于$10^{10}$ A/m $^{2}$时，写入错误率对STT不敏感。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall
Resonant current-in-plane spin-torque diode effect in magnet$-$normal metal bilayers
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究通过磁电电路方法揭示了在磁铁-正常金属双层中，共振频率下平面电流自旋扭矩二极管效应的机制及应用
2025-10-08 cond-mat.mes-hall
Highly Non-linear and Reliable Amorphous Silicon Based Back-to-Back Schottky Diode as Selector Device for Large Scale RRAM Arrays
在这项工作中，我们提出了硅工艺兼容，稳定和可靠（$>10^{8}$周期），高非线性比在半读电压（$>5\times 10^{5}$），高速（$<60ns$）低工作电压（$<2V$）背靠背肖特基二极管。通过数值模拟、实验和电流-电压方程，研究了肖特基二极管作为电阻随机存储器（RRAM）阵列选择器件时电极材料、半导体层厚度和掺杂水平的选择，给出了一般的设计考虑。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall
Spin-torque generation by dc or ac voltages in magnetic layered structures
在散射矩阵方法的框架下，导出了在外部直流或交流电压存在下磁性层状结构中电流感应自旋力矩的一般表达式。一个详细的分析进行磁-磁-磁三层连接到外部引线中存在的直流电压偏置的弹道制度。另外，通过绝热交流调制的外部栅极电压（量子泵浦）产生自旋力矩的可能性提出和讨论。
2009-09-02 cond-mat.mes-hall
Manipulating the Voltage Dependence of Tunneling Spin Torques
磁隧道结中的电压驱动自旋转移力矩为设计用于存储器和可重编程逻辑应用的先进自旋器件提供了一个出色的工具。转矩的非线性电压依赖性对电流驱动的磁化动力学和器件性能具有直接影响。在简要概述了迄今为止在隧道结中的自旋力矩的理论描述中所取得的进展之后，我提出了不同的方法来改变和控制自旋力矩的两个分量的偏置依赖性。工程结（势垒和电极）结构的不对称性或控制自旋积累的自由层的分布提供了有前途的工具，设计有效的自旋器件。
2012-07-22 cond-mat.mes-hall
Voltage-driven v.s. Current-driven Spin Torque in Anisotropic Tunneling Junctions
本文从理论上研究了在界面自旋轨道相互作用（SOI）存在的情况下，磁性隧道结中的非平衡自旋输运。界面SOI产生形式为{ \bf T}= T_{||} { \bf M}x（{ \bf z}x{ \bf M}）+ T_{\bot} { \bf z}x{ \bf M}的自旋力矩，即使在没有外部自旋极化器的情况下。对于厚且大的隧道势垒，扭矩减小到垂直分量$T_{\bot}$，其可以通过在绝缘体两端施加电压来电调谐。在薄且低的隧道势垒的极限下，出现面内扭矩$T_{||}$，与隧道电流密度成正比。磁性器件的实验影响进行了讨论。
2011-10-16 cond-mat.mes-hall
Voltage control of nuclear spin in ferromagnetic Schottky diodes
我们采用光学泵浦-探测光谱技术研究了MnAs/n-GaAs和Fe/n-GaAs肖特基二极管中自发电子和核自旋极化的电压依赖性。通过超精细相互作用，被铁磁体印记的核自旋极化作为有效磁场作用于传导电子自旋。我们展示了通过改变MnAs设备上的小偏置电压来将该核场从<0.05 kG调谐到2.4 kG。此外，连接之间观察到的二极管导通和印记核极化的发病，而传统的动态核极化表现出相对较小的电压依赖性。
2003-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage-Controlled Spin Selection in a Magnetic Resonant Tunnelling Diode
我们制作了基于（Zn，Mn，Be）Se材料体系的所有Ⅱ-Ⅵ族半导体共振隧穿二极管，并研究了它们的电流-电压特性。当受到外部磁场时，量子阱中能级的自旋分裂导致透射共振分裂成两个单独的峰。这被解释为通过自旋极化能级的隧穿传输的证据，并且可能是朝向电压控制的自旋过滤器的第一步。
2003-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage-Driven Spin-Transfer Torque in a Magnetic Particle
我们讨论了自旋转移力矩器件，其中的软铁磁层的作用是由磁性粒子或磁性分子，在弱隧道接触两个自旋极化的铅。我们调查，如果粒子的磁化可以被电子操纵，在政权的磁化切换的临界电流是微不足道的弱，这可能是由于减少粒子尺寸。利用主方程模拟来评估自旋-轨道各向异性能量涨落对自旋转移的影响，我们获得了这种磁性粒子磁化状态的可靠读写，并发现该器件依赖于临界电压而不是临界电流。临界电压由粒子中离散能级的自旋轨道能移决定。这一发现开启了一种可能性，通过使用非常小的磁性粒子或分子，可以显著降低自旋转移扭矩切换中涉及的功耗。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall
Suppression of the optical linewidth and spin decoherence of a quantum spin center in a $p$$-$$n$ diode
我们提出了一个定量理论的抑制光学线宽由于电荷波动噪声在${p}$ $-$ ${n}$二极管，最近观察到安德森等。科学366，1225（2019）。我们将局部电场与二极管两端的电压连接起来，从而可以从实验阈值电压中识别出缺陷深度。此外，我们表明，这样的自旋中心的退相干的准确描述需要一个完整的自旋$-$ 1形式主义，产生一个双指数退相干过程，并预测如何减少电荷波动噪声抑制自旋中心的退相干率。
2020-08-30 cond-mat.mes-hall
RF signal detector and energy harvester based on a spin-torque diode with perpendicular magnetic anisotropy
本文理论证明具有一阶和二阶垂直磁各向异性且无偏置磁场的自旋矩二极管可在低于约250 MHz的射频信号下激发面外进动，并实现约5%转换效率的宽带射频能量收集。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Repeatable Room Temperature Negative Differential Conductance in GaN/AlN Resonant Tunneling Diodes
采用分子束外延技术在市售GAN衬底（0001）面上生长了GAN/AlN双势垒共振隧穿异质结构。共振隧穿二极管的制作，室温下的电流-电压测量揭示了一个负微分电导区的存在下，正向偏压的峰值电流密度为~6.4 $kA/cm^2$和峰谷电流比为~1.3。反向偏置操作呈现出与异质结构中存在的极化场密切相关的特征导通阈值电压。一个分析静电模型的开发，以捕捉独特的功能极性异质结为基础的共振隧穿二极管的谐振和阈值电压的设计参数和极化场的函数。随后的测量证实了负电导的可重复性，并表明III族氮化物隧穿异质结构能够在室温下实现稳健的共振传输。
2016-06-26 cond-mat.mes-hall
Current and Shot Noise Measurements in a Carbon Nanotube-Based Spin Diode
报道了非对称碳纳米管（CNT）量子点的低温测量。碳纳米管与一个铁磁电极和一个普通金属电极端部接触。测量结果表明，自旋相关的整流装置的不对称性所造成的电流。该整流针对正常金属引线与量子点的电平谐振的栅极电压发生。在电流处于最大电流的栅极电压处，观察到电流散粒噪声的显著降低。
2008-11-11 cond-mat.mes-hall
Nonresonant amplification of coherent spin waves through voltage-induced interface magnetoelectric effect and spin-transfer torque
我们提出了一种新的机制，通过使用动态电荷介导的磁电效应的自旋波振幅的操纵由铁磁双层分离的电介质薄膜电容器组成的多层膜。振荡自旋波可以被放大和衰减的上升和下降的斜率的振荡电压，分别局部施加到样品。产生自旋累积的方式使得自旋转移力矩与磁化动力学的相互作用具有模式选择性并且被限制到自旋波频率的某个范围，这与已知类型的自旋转移力矩效应相反。自旋相关屏蔽的界面性质允许将固定磁化层的厚度减少到几纳米，因此所提出的效应显着有助于磁振子器件的实现以及自旋电子器件的小型化。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall
Platinum Disulfide (PtS2) and Silicon Pyramids: Efficient 2D/3D Heterojunctions Tunneling and Breakdown Diodes
由第10族TMDC，即具有本征层状结构的过渡金属二硫属化物构成的pn结还没有大量报道。本研究提出一种以机械剥离为基础的技术来制备PtS 2金字塔型矽pn结，以研究穿隧及击穿二极体。所展示的p-n二极管展现出高整流性能，在零栅极偏压下达到7.2 *10^4的整流比（If/Ir），理想因子为1.5。在不同温度（50 ~ 300 K）下，在击穿电压为-6 ~-1V的低反向偏压区观察到了齐纳隧穿现象，且为负温度系数。相反，对于较大的击穿电压范围（-15至-11 V），击穿电压随着温度的升高（150至300 K）而升高，表明温度系数为正。因此，这种现象归因于雪崩击穿。在可见光（500 nm）照射下，pn结显示出光伏特性，如高响应度（Rph）和光增益（G），分别为11.88 A/W和67.10。在70.32 mW/cm 2的光输入强度下，观察到开路电压（VOC）和短路电流（ISC）的最大值分别为4.5 V和10 uA。本研究结果显示PtS_2/pyramids Si pn结可应用于许多光电子学领域，包括光电池、齐纳隧穿二极管、雪崩击穿二极管和光电探测器。
2021-10-11 cond-mat.mes-hall
Charge Transport Modeling of CdSe/ZnS core/shell Quantum Nanorod Light-Emitting Diodes
A.B. Nalbandyan Institute of Chemical Physics（A.B. 纳尔班扬化学物理研究所）；Russian-Armenian University（俄亚美尼亚大学）
本文研究了CdSe/ZnS核心/壳量子点发光二极管的电子结构、电荷输运动力学及光学性质，通过自洽数值方法求解耦合薛定谔-泊松方程，揭示了外部电压对电子局域动力学的影响，展示了纳米棒结构在可调光电子和光子应用中的潜力。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall
Bias voltage controlled magnetization switch in ferromagnetic semiconductor resonant tunneling diodes
我们预测，居里温度的铁磁共振隧穿二极管会突然下降，约2倍，当下游的化学势低于量子阱共振能量。这个属性如下从基本量子输运理论的概念结合了平均场描述的稀磁半导体铁磁性。我们说明了这种效果，通过求解耦合非平衡格林函数，磁平均场，和静电泊松方程自洽预测的偏置电压和温度依赖的模型系统的磁化强度。
2004-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonreciprocal charge transport and subharmonic structure in voltage-biased Josephson diodes
针对有限 Cooper 对动量螺旋超导体构成的电压偏置 Josephson 二极管，本文建立散射理论，揭示多重 Andreev 反射导致的次谐波电流–电压结构，并证明其整流效率可达 η=1。
2024-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Effect of current hysteresis on the spin polarization of current in a paramagnetic resonant tunneling diode
研究了基于Zn $_{1-x}$ Mn $_x$ Se/ZnBeSe异质结的顺磁共振隧穿二极管（RTD）中自旋相关的量子输运.本文采用Wigner-Poisson方法，假定两电流模型，计算了外磁场中自旋上升和自旋下降电子流的电流-电压特性、势能分布和电子密度分布。我们发现，-对于两个自旋极化电流-两种类型的电流滞后出现在电流-电压特性。第一类型的电流滞后发生在低于谐振电流峰值的偏置电压处，并且是由量子阱层中的电子的积累引起的。第二种类型的电流滞后出现在偏置电压以上的谐振电流峰值，是由在左接触区域中的准束缚态的创建和通过这个准束缚态的谐振隧穿引起的。这两种类型的电流滞后的物理解释进一步支持的分析计算的自洽电位分布和电子密度分布。基于这些结果，我们证明了在一定的偏置电压和磁场范围内，电流的自旋极化呈现出几乎完全自旋极化的平台行为。这一性质在自旋电子学中有很好的应用前景。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall
Terahertz photoresponse of a quantum Hall edge-channel diode
研究了量子霍尔区二维电子气的太赫兹光响应。我们使用一个样本结构，这是拓扑等价于一个Corbino几何与交叉门技术相结合。这种准Corbino几何形状使我们能够直接研究相邻边缘状态之间的太赫兹诱导的输运，从而避免了体效应。我们发现一个显着的光电压在零施加偏压，这迅速下降时，施加外部电流偏置。光电压及其对偏置电流的依赖性可以使用照明光电二极管的模型来描述，该模型由样品边缘处的朗道带的重建产生。使用样品作为检测器在傅里叶变换光谱仪设置，我们发现一个共振响应，从中我们提取一个减少的有效回旋质量。研究结果支持了非测辐射热机制的诱导光电压和建议的边缘沟道二极管模型。
2009-11-10 cond-mat.mes-hall
Size dependence of spin-torque switching in perpendicular magnetic tunnel junctions
我们模拟了零温下具有垂直各向异性的薄圆盘中自旋矩引起的磁化反转。直径通常小于20 nm的纳米粒子表现出相干反转。在较大的磁盘中包含畴壁。我们推导出这种转变的临界直径。通过对临界电压的适当定义，宏观自旋模型可以很好地解释相干反转时的反转动力学。无论开关路径如何，相同的临界电压似乎与微磁性开关电压相匹配。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall
Observation of Diode Behavior and Gate Voltage Control of Hybrid Plasmon-Phonon Polaritons in Graphene-Hexagonal Boron Nitride Heterostructures
二维光子材料中的光-物质相互作用使得自由空间辐射可以在亚波长尺度上被限制和控制。最值得注意的是，通过堆叠石墨烯（G）和六方氮化硼（hBN）获得的范德华异质结构可以提供混合双曲等离子体声子-极化激元（HP 3）。在这里，我们提出了一个极化激元二极管效应和低偏压控制的HP 3模式限制在G-hBN。使用宽带红外同步辐射耦合到一个散射型近场光学显微镜，我们发射HP 3波在两个hBN Reststrahlen带和观察的单向传播的HP 3模式在平面异质界面与不同衬底之间的过渡。通过电门控，我们进一步控制HP 3杂化，如扩展的Fano模型所描述的，修改连续石墨烯等离子体和hBN的离散双曲声子极化激元之间的耦合。这是第一次演示的单向控制的极化激元传播，在HP 3模式的反射/透射对称性的突破。因此，G-hBN和相关的双曲超材料纳米结构可以为片上纳米光学通信和计算的新型逻辑器件提供基础。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall
Theory of digital magneto resistance in ferromagnetic resonant tunneling diodes
我们提出了一个由两个串联的共振隧穿二极管组成的铁磁自旋电子系统。一个二极管是双金属的，而另一个包括铁磁发射极和量子阱。使用自洽相干输运模型，我们表明，铁磁二极管的电流-电压特性可以强烈调制通过改变发射极和量子阱中的磁化的相对取向，分别。通过相对磁化角的连续变化，总电阻呈现离散跳变，实现数字磁阻。发射极的费米能级和相对磁化取向之间的相互作用允许在低电压下将铁磁二极管的电流电压特性从欧姆调整到负微分电阻状态。
2006-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Minimization of the Switching Time of a Synthetic Free Layer in Thermally Assisted Spin Torque Switching
我们从理论上研究了合成自由层的热辅助自旋力矩翻转，并证明了当满足条件H_J= |H_s| /（2 α）时，翻转时间最小，其中H_J，H_s和α是两个铁磁层的耦合场，自旋力矩的幅度和Gilbert阻尼常数.我们还表明，合成自由层的耦合场可以从自旋扭矩二极管效应的共振频率来确定。
2011-09-16 cond-mat.mes-hall
Direct determination of Spin-Orbit torque by using dc current-voltage characteristics
自旋极化电流通过在铁磁薄膜上施加转矩来有效地控制铁磁薄膜的磁化强度。如果自旋电流是通过铁磁层和非磁性层之间的自旋-轨道相互作用产生的，则这种效应被称为自旋-轨道转矩（SOT），并通过测量注入器件的充电电流产生的有效场来量化。在这项工作中，我们提出了一种新的实验技术，直接量化的SOT的基础上测量的直流电流-电压（IV）特性的非线性霍尔条器件采用一个简单的仪器。通过对IV曲线的分析，该技术直接提供了有效场与电流的线性度、热效应可能相关的电流范围的检测、当不满足SOT的对称关系时未对准伪影的出现、以及单域近似的有效性的条件，这在开关电流和二次谐波产生的现有技术实验中没有考虑。研究了具有垂直磁各向异性的Ta/Co/Pt非对称叠层中SOT引起的反阻尼和类场力矩。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall
Influence of the magnetic material on tunneling magnetoresistance and spin-transfer torque in tunnel junctions: Ab initio studies
用从头算方法研究了FeCo/MgO/FeCo隧道结的隧穿磁电阻和自旋转移矩随Co掺杂浓度和偏压的变化关系。我们发现，隧道磁电阻随Co浓度与以前的计算相矛盾，但与最近的实验一致。这种依赖性从合金的体性能解释。通过使用合金中的无序的现实描述，我们可以表明，即使是少量的无序导致隧道磁阻急剧下降。这为计算值和测量值之间的差异提供了定量解释。的自旋转移力矩示出了一个线性的电压依赖性的面内组件和二次的面外组件的所有浓度在小的偏置电压。特别地，面内扭矩的线性斜率与浓度无关。对于高偏置电压的面内扭矩显示出很强的非线性偏离的线性斜率高钴浓度。这是解释从相同的效果，其中管理隧道磁阻。
2013-06-27 cond-mat.mes-hall
Anatomy of electrical signals and dc-voltage lineshape in spin torque ferromagnetic resonance
自旋矩铁磁共振（st-FMR）电探测法是目前测量重金属自旋霍尔角的一种常用方法。然而，在相同或不同的实验装置上对相同材料进行的各种合理分析产生了不同的自旋霍尔角，差异很大，表明我们目前对st-FMR的理解中缺少一些成分。在这里，我们进行了仔细的分析，在HM/铁磁体（HM/FM）双层膜的任意磁各向异性的ST-FMR的电信号。FM磁化由两个射频（rf）力驱动：由施加的rf电流产生的rf奥斯特场和由于自旋霍尔效应而从HM垂直流动到FM的自旋电流产生的所谓的rf自旋轨道扭矩。本文利用磁性材料动态磁化率矩阵的普遍形式，分析了各向异性磁电阻、反常霍尔效应和逆自旋霍尔效应产生的电信号，得到了磁电阻附近的直流电压线型。直流电压的角度依赖性给出了两个设置。提出了一种实验提取HM自旋霍尔角的方法。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall
Voltage-Induced Ferromagnetic Resonance in Magnetic Tunnel Junctions
我们证明了在CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结（MTJ）中，压控磁各向异性（VCMA）和自旋转移矩（ST）的共同作用激发了铁磁共振.我们的测量结果表明，GHz频率VCMA扭矩和ST在低电阻MTJ具有相似的幅度，因此，这两个扭矩是同样重要的理解高频电压驱动的磁化动态MTJ。作为一个例子，我们表明VCMA可以将基于MTJ的微波信号检测器的灵敏度提高到半导体肖特基二极管的灵敏度水平。
2012-05-15 cond-mat.mes-hall
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
A quantum coherent approach to transport and noise in double barrier resonant diodes: shot noise a way to distinguish coherent from sequential tunneling
本文采用包含长程库仑作用的量子方法研究了双势垒谐振二极管的电流电压特性和散粒噪声散粒噪声。理论适用于低施加电压的区域，直到电流峰值的区域，并考虑从零到室温的宽温度范围。的电流-电压特性的形状被很好地再现，我们确认，即使在库仑相互作用的存在下，散粒噪声可以被抑制的Fano因子远低于0.5的值。该特征是相干隧穿的特征，因为标准顺序隧穿通常预测Fano因子等于或大于值0.5。这种巨大的抑制是泡利原理以及长程库仑相互作用的结果。该理论概括了以前的研究结果，并与实验进行了比较。
2003-12-11 cond-mat.mes-hall
Analytical expression for the harmonic Hall voltages in evaluating spin orbit torques
对电流感应转矩的深入理解是发展双磁性异质结构中电流和电压控制磁化动力学的关键。需要一种通用的技术来评估各种系统中的这种扭矩。在这里，我们检查绝热（低频）谐波霍尔电压测量，最近已经发展到研究电流感生的有效场，起源于自旋轨道效应。我们解析推导出一种形式，可用于评估谐波霍尔电压，并提取相关参数在两个代表性的系统，即出平面和在平面磁化系统。考虑了反常霍尔效应和平面霍尔效应的贡献。
2013-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Macrospin model of incubation delay due to the field-like spin transfer torque
我们表明，在磁隧道结中没有预开关振荡（“孵化延迟”）可以解释内的宏观自旋模型由一个相当大的类场分量的自旋转移力矩。它进一步建议，在外部易轴磁场的存在下，隧道结开关时间的电压依赖性的测量可以用来确定的大小和电压依赖性的类场转矩。
2008-10-19 cond-mat.mes-hall
A CMOS-compatible, scalable and compact magnetoelectric spin-torque microwave detector
Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Politecnico di Bari（巴里理工大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Wuxi University（无锡学院）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）
本文提出一种基于磁电天线和磁隧道结的紧凑微波检测器，通过非线性耦合实现高灵敏度检测，具有90kV/W以上的灵敏度和3pW·Hz^-0.5的噪声等效功率，且可扩展至多磁隧道结阵列。
2026-04-14 cond-mat.mes-hall
Electrically Tunable Spin Polarization in a Carbon-Nanotube Spin Diode
我们研究了电流通过一个碳纳米管量子点与一个铁磁和一个正常的金属铅。对于正常引线与点上的单个可用非简并能级谐振的栅极电压值，我们观察到一个偏置方向的电流显著减小。我们发现这种整流是自旋相关的，它源于自旋积累和量子点上的库仑阻塞之间的相互作用。我们的研究结果意味着，电流是自旋极化的偏置的一个方向，和自旋极化的程度是完全和精确的可调使用的栅极和偏置电压。由于这种自旋二极管的操作不需要高磁场或光学器件，因此它可以用作电控自旋电子器件的构建块。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall
Comments on the formula to extract current-induced torques from the harmonic Hall voltage measurements
The University of Tokyo（东京大学）；Research Institute of Electrical Communication (RIEC), Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Trans-Scale Quantum Science Institute (TSQS), The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）
本文针对谐波霍尔电压测量中提取电流诱导扭矩的公式分歧问题，澄清了因子二的来源并提出了正确形式的拟合公式。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage Asymmetry of Spin-Transfer Torques
我们提出了一个基于非平衡格林函数的自旋力矩转移（STT）器件模型，该模型使用一组三个可调参数，在一定的偏置电压范围内与实验测量的（1）微分电阻，（2）磁阻（MR），（3）面内力矩和（4）面外力矩定量一致。我们相信这是第一个理论模型，能够涵盖这种不同的实验范围，我们的模型的一个关键方面是包括多个横模。我们还提供了一个简单的解释的非对称偏置依赖的面内扭矩，基于极化的两个接触的能量范围内的运输。
2009-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative characterization of the spin orbit torque using harmonic Hall voltage measurements
对电流感应转矩的深入理解是发展双磁性异质结构中电流和电压控制磁化动力学的关键。为了估计这种力矩或有效磁场的大小和方向，已经采用了许多方法。在这里，我们研究绝热（低频）谐波霍尔电压测量，已被用来研究有效字段。我们推导出一个解析公式的谐波霍尔电压，以评估的有效字段为面外和面内磁化系统。该公式与基于宏观自旋模型的数值计算结果一致。利用该公式对两种不同的面内磁化膜Pt |CoFeB| MgO和CuIr |CoFeB| MgO进行了研究。后一个系统获得的有效字段显示出相对较好的协议，估计使用自旋扭矩切换相图测量先前报道。我们的研究结果说明了通用的适用性谐波霍尔电压测量研究电流感应转矩的磁性异质结构。
2013-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rectification in one--dimensional electronic systems
一维电子导体中的不对称电流-电压（$I(V)$）曲线，称为二极管效应或整流效应，可能源于系统中单个不对称杂质的散射。我们调查的Tomonaga-Luttinger模型的电子自旋的框架中的这种效果。我们发现，电子相互作用强烈增强二极管效应，并导致一个明显的电流整流，即使杂质电位是弱的。对于强相互作用的电子和不太小的电压，测量电流-电压曲线中的不对称性的整流电流$I_r = [I(V)+I(-V)]/2$具有对具有负指数$I_r \sim V^{-|z|}$的电压的幂律依赖性，导致电流-电压曲线中的凸起。
2005-07-18 cond-mat.mes-hall
Skyrmion based microwave detectors and harvesting
磁skyrmions是拓扑保护的状态，是非常有前途的下一代超低功耗电子器件的设计。在这封信中，我们提出了一种基于磁隧道结的自旋转移力矩二极管与磁skyrmion作为基态和垂直偏振器图案化的纳米接触的局部注入电流。关键的结果是实现灵敏度（即检测电压超过输入微波功率）大于2000 V/W的优化接触直径的可能性。我们的结果对于识别一类新的非均匀基态自旋矩二极管是非常有用的。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall
Transverse and Longitudinal Spin-Torque Ferromagnetic Resonance for Improved Measurements of Spin-Orbit Torques
自旋矩铁磁共振（ST-FMR）是测量重金属/铁磁体双层结构中自旋轨道矩（SOT）的常用方法。在测量过程中，诸如自旋泵浦（SP）和加热的其他谐振过程可以在层之间引起自旋电流或热流，经由逆自旋霍尔效应（ISHE）和能斯特效应（NE）感应附加的谐振电压信号。在标准ST-FMR几何结构中，这些额外伪影表现出与面内磁场的角度相关，面内磁场与来自SOT的整流信号相同。我们通过实验表明，整流和伪影电压可以通过测量横向于所施加电流的ST-FMR信号（即，在霍尔几何形状中）。我们发现，在Pt（6 nm）/CoFeB样品的贡献，从文物是小相比，SOT整流信号CoFeB层薄于6 nm，但可以是显着的较厚的磁性层。我们观察到的伪影电压作为CoFeB厚度的函数，我们建议可能是由于谐振加热效应和SP/ISHE贡献之间的竞争的符号变化。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall
Gate voltage modulation of spin-Hall-torque-driven magnetic switching
在未来的磁存储器和非易失性自旋逻辑器件中实现磁化的有效控制的两个有前途的策略是来自自旋极化电流的自旋转移力矩和电压控制的磁各向异性（VCMA）。自旋转移矩作为下一代磁存储器的写入机制正在广泛发展，而VCMA由于更小的欧姆损耗而提供了甚至更好的能量性能的潜力。在这里，我们介绍了一个3端磁性隧道结（MTJ）器件，结合了这两种机制，以实现新的功能：栅极电压调制的自旋扭矩开关。这种选通使得更节能的开关以及用于存储器和逻辑应用的改进的架构成为可能，包括用于制造具有最大密度交叉点几何结构的磁性存储器的简单方法，该方法不需要用于每个MTJ的控制晶体管。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steering of the Skyrmion Hall Angle By Gate Voltage
磁skyrmion可以通过施加自旋极化电子流来驱动，该自旋极化电子流对构成skyrmion的局部自旋施加自旋转移力矩。然而，纵向动力学的困扰由skyrmion霍尔效应，导致skyrmion获得横向速度分量。我们展示了如何使用自旋-轨道相互作用来控制Skyrmion霍尔角，以及自旋转移和自旋-轨道力矩的相互作用如何导致横向运动的完全抑制。由于自旋-轨道转矩可以通过栅极电压全电子地控制，因此可以在宽跑道上以高速全电子地操纵skyrmion运动，并且可以实现概念上新的写入和选通操作。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall
Time Domain Mapping of Spin Torque Oscillator Effective Energy
自旋力矩振子（STO）的随机动力学可以用Fokker-Planck方程给出的与电流相关的有效能面上的磁化漂移和扩散来描述。在这里，我们提出了一种方法，通过时间分辨测量STO产生的微波电压直接探测这个有效的能量表面。我们表明，有效能量的方法提供了一个简单的配方预测谱线宽度和线的形状附近的生成阈值。我们的时域技术也准确地测量在很宽的电压偏置值范围内的自旋力矩的类场分量。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall
Astability versus Bistability in van der Waals Tunnel Diode for Voltage Controlled Oscillator and Memory Applications
范德华隧道结由于其原子级尖锐界面、栅极可调性和对连续层之间晶格失配的鲁棒性而具有吸引力。然而，此类隧道二极管中表现出的负微分电阻（NDR）通常表现出低峰值电流密度的噪声行为，并且缺乏鲁棒性和可重复性，限制了其实际电路应用。在这里，我们提出了一种策略，使用1 L-WS $_2$作为一个最佳的隧道势垒夹在高掺杂黑磷（BP）和SnSe $_2$的断隙隧道结。我们实现了高产量的隧道二极管表现出高度可重复的，超干净的，栅极可调的NDR特性与固有振荡的签名，和一个大的峰谷电流比（PVCR）的3.6在300 K（4.6在7 K），使它们适合于实际应用。我们表明，vdW隧道二极管电路的热力学稳定性可以从非稳态调整到双稳态，通过改变约束，通过选择一个电压或电流偏置，分别。在电压偏置下的非稳态模式下，我们演示了一个紧凑的，压控振荡器，而不需要一个外部储能电路。在电流偏置下的模式下，我们展示了一个高度可扩展的，单一元素的一位存储单元，是有前途的密集型随机存取存储器的应用程序在存储器密集型计算架构。
2020-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Sub Band Gap Operation Limits for Perovskite Light Emitting Diodes
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究揭示了钙钛矿发光二极管在子带隙电压下实现高发光效率和能量转换效率的限制及优化方法。
2025-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene infrared light emitting diode (GILED)
本信提出了一种基于石墨烯的红外线发射装置。它基于分别具有费米能$E_F$和- $E_F$的n-和p-掺杂的单层石墨烯（MG），将具有带隙$Λ=2|eV_g-Δ|\geq 2E_F$的双层石墨烯（BG）掺杂，其中$V_g$是BG两端的栅极电压，并且$Δ$是进入BG的每一层的子晶格能量差。该器件的工作原理与调谐栅极电压以将BG带隙降低至$2E_F$一样简单;并且，一旦满足该条件，电流就从n掺杂MG流向p掺杂MG。然而，当电子到达器件的另一侧时，即，进入p掺杂MG，它们的能量（$E_F$）比空穴能量（$-E_F$）大得多，因此这些电子衰变发射红外光子。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall
