Synchronization of spin-torque driven nanooscillators for point contacts on a quasi-1D nanowire: Micromagnetic simulations
在本文中，我们提出了详细的数值模拟研究的同步两个自旋力矩纳米振荡器（STNO）在准一维几何形状：磁化振荡诱导在薄的NiFe纳米条纹的自旋极化电流注入通过正方形CoFe纳米磁体在这个条纹的顶部。在一个足够大的面外场，一个传播振荡模式出现在这样的系统。由于在1D系统中不存在几何引起的波衰减，这种模式有望实现STNO之间的长距离同步。事实上，我们的模拟预测，纳米线上的两个STNO的同步是可能的相互接触距离3 mkm（纳米线宽度50 nm）。然而，我们也发现了这个系统的同步行为的几个定性的新功能，这使得在这个几何形状的一个稳定的同步实现一个非常重要的任务。特别地，在纳米接触之间存在最小距离，低于该最小距离不能实现STNO的同步。此外，当第一触点中的电流值保持恒定时，同步振荡的幅度非单调地依赖于第二触点中的电流值。最后，对于通过触点的同一电流值，可能存在多个同步状态（具有不同的频率），具体取决于初始条件。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic simulations of persistent oscillatory modes excited by spin-polarized current in nanoscale exchange-biased spin valves
我们在纳米级交换偏置自旋阀中对电流驱动的磁化动力学进行了3D微磁学模拟，该自旋阀考虑了（i）自旋转移力矩对钉扎层的反作用，（ii）非线性阻尼和（iii）随机热力矩。我们的模拟表明，所有这些因素显着影响电流驱动的动力学，并导致理论预测和实验结果之间更好的协议。特别是，我们观察到，在一个非零的温度和亚临界电流，磁化动力学表现出非稳态行为，其中两个独立的持续振荡模式被激发，竞争的角动量提供的自旋极化电流。我们的研究结果表明，这种多模式的行为可以诱导的热和自旋转移力矩的联合作用。
2008-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
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
Experimental determination and micromagnetic analysis of spin wave modes in cylindrical nanowires
本文通过微布里渊光散射实验和微磁学模拟，研究了圆柱形纳米线中热自旋波的离散模式，揭示了模式频率随外加纵向磁场增大而升高的规律，并用径向和方位角指标对空间模式进行了标定。
2025-08-21 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic Design of Bias-Free Reconfigurable Microwave Properties in Hexagonal Shaped Multilayer Nanomagnets
本文通过微磁模拟研究六边形多层纳米磁体，利用场初始化方法实现两种剩磁状态，并通过纳秒脉冲场调节磁化动力学，实现亚GHz和GHz区域的可重构频率偏移。
2025-08-06 cond-mat.mes-hall
On the micromagnetic behavior of dipolar-coupled nanomagnets in defective square artificial spin ice systems
我们在这里报告的结果，微磁模拟的方形人工自旋冰（ASI）系统的缺陷。缺陷是由纳米磁体在顶点处的错位引入的。在这些亏损系统中，我们能够通过施加一个小的外场来稳定涌现的类抛物态。我们观察到系统的偶极能量的变化与不同的失调角。产生出射单极子的场随系统的偶极能量线性变化。我们的研究结果清楚地表明，ASI系统的磁化反转是错综复杂的缺陷和偶极相互作用的相互作用。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Quantum Micromagnetic Theory of Magnons in Finite Nanostructures
本文提出量子微磁理论形式体系，通过引入微磁哈密顿量量子算符并处理非均匀基态，推导出线性量子Landau-Lifshitz方程，从而完整描述有限纳米结构中磁振子谱，并应用于研究纳米盘低温热涨落。
2024-11-20 cond-mat.mes-hall
A Micromagnetic Study of Magnetization Reversal in Ferromagnetic Nanorings
我们目前的微磁模拟薄铁磁环进行磁化反转的结果。这种几何形状是微磁学中少数几个在一维模型中解析发现过渡态的例子之一。根据这个模型，在低场和大环尺寸，积极的首选过渡态是一个本地化的磁化波动（瞬子鞍）。在高场和小环尺寸下，优选的鞍状态是均匀旋转的磁化（恒定鞍）。在本文的第一部分中，我们使用数值微磁模拟来测试这些预测的一维分析模型更现实的情况下，包括各种环半径，环形宽度和磁场。预测的磁化反转的激活能被发现与数值结果是密切一致的，即使是一个大的环形宽度的1D近似预计将打破环。我们发现，这种近似打破了只有当环的环形宽度超过其半径。在第二部分中，我们提出了新的亚稳态发现的大半径限制，并讨论他们如何提供一个更完整的理解磁性纳米环的能量景观。
2008-12-22 cond-mat.mes-hall
Eigenmodes of twisted spin-waves in a thick ferromagnetic nanodisk
磁涡旋是拓扑非平凡的，通常存在于铁磁纳米盘中。到目前为止，三类自旋波本征模，在铁磁纳米盘中已经识别出了旋向、方位角和径向模式。在这里，使用微磁学模拟和分析计算，我们揭示了扭曲的自旋波模式在厚坡莫合金（Ni0.8Fe0.2）纳米盘。扭曲的自旋波携带拓扑电荷，其符号取决于纳米盘中磁涡旋的核心极性。通过在样品的一端施加旋转磁场，我们观察到连续产生的扭曲的自旋波，具有特征的螺旋相前和携带拓扑电荷l = 1，-1，2和-2。用解析方法导出了扭转自旋波的色散关系，其结果与微磁学数值计算符合得很好。
2022-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic evaluation of the dissipated heat in cylindrical magnetic nanowires
磁性纳米线由于其大的形状各向异性，在交流电场下具有很好的发热性能。它们可用于催化、高温或水净化处理。在目前的工作中，我们从理论上评估由一个单一的磁性纳米线，起源于域壁动力学的交流场的作用下耗散的热量。我们比较坡莫合金纳米线（通过横向壁传播退磁）与Co fcc纳米线，其反转模式是通过一个涡旋畴壁。平均磁滞回线面积-与比吸收率（SAR）成比例-作为场频率的函数，在200 MHz-1 GHz范围内具有明显的最大值。该最大频率在坡莫合金中比在Co中小，并且取决于纳米线长度。提出了一个简单的模型相关的成核和传播时间和畴壁速度（高于为横向畴壁的旋涡）来解释非单调SAR依赖于频率。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic view on ultrafast magnon generation by femtosecond spin current pulses
在这篇文章中，我们讨论了一个微磁模型的方法来描述超快自旋转移矩激发的相干和非相干磁振子在纳米尺度上。通过实现飞秒自旋电流脉冲进入正交磁化铁磁薄膜的作用，再现了最近的实验结果，并揭示了导致各种自旋波激发效率不相等的因素。我们的研究结果是在一个很好的协议与自旋波激发基于经典动力学方程的分析描述的结果。此外，我们提出了一个实验设计，允许激发横向传播的自旋波超过光学衍射极限。我们的研究结果表明，经典的微磁图像保留其预测和解释能力的飞秒时间和纳米空间尺度。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic study of inertial spin waves in ferromagnetic nanodots
本研究基于iLLG方程建立交换主导惯性自旋波理论，并通过微磁模拟证实铁磁纳米点中可激发波长20 nm、有限速度传播的太赫兹超短自旋波。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall
Proposal to recover an extensive ground state degeneracy in a two-dimensional square array of nanomagnets
我们数值研究了一个人工正方形自旋系统的微磁学性质和低能物理，在这个系统中，纳米磁体在晶格顶点处物理连接。微磁学模拟表明，存储在顶点位置的能量强烈依赖于由四个连接的纳米磁体形成的磁畴壁的类型。因此，顶点类型之间的能隙可以通过改变纳米磁体的几何参数（例如它们的宽度和厚度）来部分地修改。基于微磁学模拟给出的能级，我们用蒙特卡罗模拟计算了相应自旋模型的热力学性质。我们发现了两个制度，其特征在于由一个广泛的基态歧管，与类似的晶格与断开的纳米磁体形成鲜明对比。对于窄而薄的纳米磁体，低能自旋配置由穿过整个晶格的独立铁磁直线组成。因此，基态流形是高度简并的，尽管这种简并是次显性的。在厚而宽的纳米磁体的限制下，我们的研究结果表明，著名的方形冰模型可以通过实验从一个简单的方形晶格的连接元素制造。这些结果表明，人工自旋系统的微磁性质涉及另一个自由度，可以微调，以探索物质的强相关无序磁态。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic modeling of Terahertz oscillations in an antiferromagnetic material driven by spin-Hall effect
太赫兹光源的实现是一个具有广泛应用前景的基本方面。在不同的方法中，利用自旋霍尔效应驱动反铁磁薄膜的动力学特性，可以实现紧凑型太赫兹振荡器。在这里，我们进行了系统的研究，这些太赫兹振荡器在一个完整的微磁求解器的基础上的两个耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程的数值解，对于超薄膜的情况下，即当原子力显微镜的Néel温度大幅降低。我们发现了两种不同的动力学模式，取决于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的强度。在低的磁化率下，激发出大幅度的旋进，其中两个子晶格的磁化处于均匀状态并沿相同方向旋转。在足够大的反铁磁，原子力显微镜的基态变得不均匀和反铁磁动力学的特点是超快畴壁运动。
2018-08-11 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
Optimizing Hybrid Ferromagnetic Metal-Ferrimagnetic Insulator Spin-Hall Nano-Oscillators: A Micromagnetic Study
本研究通过微磁学模拟探讨了铁磁绝缘体LAFO的厚度、垂直磁各向异性与饱和磁化强度对混合自旋霍尔纳米振荡器阈值电流、输出功率及自旋波模式的影响，为器件设计提供了路线图。
2024-08-07 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic understanding of stochastic resonance driven by spin-transfertorque
在本文中，我们采用微磁学模拟研究非绝热随机共振（NASR）的自旋转移力矩激发的超顺磁性自由层纳米磁体的纳米自旋阀。我们发现，NASR动力学涉及两个静态和一个动态的纳米磁体之间的热激活的过渡，可以很好地理解的马尔可夫链速率理论的框架。我们的模拟表明，在NASR频率的自旋阀产生的直流电压是至少一个数量级大于关闭NASR频率产生的直流电压。我们的计算还再现了NASR的主要实验观察到的功能，如谐振频率，温度依赖性和电流偏置依赖的谐振振幅。提出了一种基于自旋转移矩驱动NASR的微波信号检测器的简单设计。
2011-03-13 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Magnetic Skyrmions in FePt Square-Based Nanoparticles Around Room-Temperature
采用微磁学模拟方法研究了具有垂直磁晶各向异性（MCA）的正方形平行六面体磁性FePt纳米颗粒在室温附近的磁化反转过程中形成的磁skyrmions。采用有限差分法求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程。探测到了显示Néel skyrmionic形成的磁性配置。通过改变外磁场、长方体磁性纳米粒子的边长和宽度，可以在不同的体系中产生磁性Skyrmions。微磁配置揭示了各种状态，其中包括skyrmion纹理与一个独特的skyrmion形成，并在室温附近的一系列外部场稳定。所形成的Néel skyrmion的尺寸被计算为外场、温度、MCA和纳米颗粒的几何特征长度的函数，其可以被调节以根据需要产生直径低至12 nm的Néel型skyrmion。微磁学模拟表明，在270 - 330 K的温度范围内，可以为缺乏手性相互作用的FePt磁性纳米颗粒系统（如Dzyaloshinskiii-Moriya）创建稳定的skyrmions。
2022-09-10 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
Magnetization reversal of dipolar coupled nanomagnets studied by two-dimensional electron gas based micro-Hall magnetometry
我们在这里报告的结果二维电子气为基础的微霍尔磁强计测量和微磁模拟的偶极耦合纳米磁体的Ni80Fe20安排在一个双环状的几何形状。我们观察到，虽然磁力显微镜图像表现出单畴一样的纳米结构的磁性状态，其反转过程可能会经历复杂的行为。这种反转行为的细节被观察到的具体功能，在微霍尔磁力数据比较以及与微磁模拟数据。
2019-12-31 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic simulations of the size dependence of the Curie temperature in ferromagnetic nanowires and nanolayers
我们解决了有限温度区的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，其中热波动由随机磁场模拟，其方差与温度成正比。通过将温度与计算单元尺寸$Δx$（$T \to T\,Δx/a_{\text{eff}}$，其中$a_{\text{eff}}$是晶格常数）[M. B. Hahn，J. Phys. Comm.，3：075009，2019]，我们获得了与钴、铁和镍的实验值一致的居里温度$T_{\text{C}}$。对于有限尺寸的物体，如纳米线（1D）和纳米层（2D），居里温度随系统的最小尺寸$d$而变化。我们发现，计算的有限尺寸$T_{\text{C}}$和散装$T_{\text{C}}$之间的差异遵循幂律的类型：$(ξ_0/d)^λ$，其中$ξ_0$是在零温度下的相关长度，和$λ$是一个临界指数。我们得到的值$ξ_0$在纳米范围内，也与其他模拟和实验。对于所有考虑的材料和几何形状，计算的临界指数接近于$λ=2$。这是平均场方法的预期结果，但略大于实验观察到的值。
2024-04-25 cond-mat.mes-hall cs.NA math.NA
Current-induced instability of domain walls in cylindrical nanowires
我们研究了电流驱动的畴壁（DW）的运动在圆柱形纳米线使用微磁学模拟通过实施Landau-Lifshitz-Gilbert方程与非局部自旋转移力矩在一个有限差分微磁学包。我们发现，在DW存在的高斯波包（自旋波）时，将产生突然施加到系统的充电电流。当采用局部自旋转移矩时，这种效应被排除。自旋波发射的存在表明，横向畴壁不能在圆柱形纳米线中任意快速移动，尽管它们不受Walker极限的限制。我们通过分析高斯波包的稳定性，建立了一个上限的DW运动的速度。微磁学模拟表明，非局域自旋转移矩的稳定区域比局域自旋转移矩的稳定区域小。这种限制对于多个畴壁至关重要，因为高斯波包的不稳定性将破坏多个畴壁的结构。
2017-12-27 cond-mat.mes-hall
Complex dynamics of nano-oscillators with dual vortex free layers mutually coupled via spin-torques
本文通过Mumax3微磁学模拟，研究了包含两个相互作为动态极化器的涡旋自由层的自旋力矩涡旋振荡器（STVO）的复杂动力学，揭示了相对涡旋配置与层不对称性对电流驱动动力学的影响，并发现了自调制旋转、C态动力学及混沌转变等复杂动力学区域。
2025-11-01 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic instabilities in spin-transfer switching of perpendicular magnetic tunnel junctions
微磁不稳定性和非均匀磁化状态在纳米尺度磁性元件的自旋转移感应开关中起着重要作用。在这里，我们在垂直磁化的磁性隧道结纳米柱模型畴壁介导的开关动力学。我们发现，畴壁表面张力总是导致磁化振荡和不稳定性与磁盘形状的结。一个集体坐标模型的开发，捕捉这些不稳定性的方面，并说明其物理起源。模型结果进行了比较，微磁模拟。的切换动力学被发现是非常敏感的畴壁的位置和相位，其特征在于在磁盘平面的磁化的角度。这种灵敏度在存在自旋力矩的情况下降低，并且移位畴壁所需的自旋电流可以远小于用于从均匀磁化状态切换的阈值电流。该模型的预测是开关过程中频率增加的电导振荡。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
External-Field-Free Spin Hall Switching of Perpendicular Magnetic Nanopillar with a Dipole-Coupled Composite Structure
自旋霍尔效应（SHE）引起的垂直磁化反转由于其导致低功率存储器和逻辑器件的潜力而吸引了显著的兴趣。然而，开关需要辅助的面内磁场，这阻碍了其实际应用。在这里，我们介绍了一种新的方法，通过利用从相邻的面内磁性层产生的局部偶极场的垂直纳米磁体的外部场自由自旋霍尔开关。在没有任何外部磁场的情况下，实验证明了在偶极耦合复合堆叠中垂直CoFeB纳米柱的鲁棒开关，与微磁模拟的结果一致。在复合结构的纳米柱器件中获得了约135 Oe的面内补偿场和约45 Oe /107 Acm-2的面外环位移。通过进行微磁模拟，我们证实了复合无外场开关策略也可以适用于10 × 10 nm 2的圆柱。与其他提出的垂直磁化的无外场自旋霍尔开关方法相比，偶极耦合复合结构与广泛的自旋霍尔系统和垂直磁性隧道结兼容，为实际的基于SHE的MRAM和逻辑铺平了道路。应用。
2017-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast nano-oscillators based on interlayer-bridged carbon nanoscrolls
我们展示了一种可行的方法来制造超快轴向纳米振荡器的基础上碳纳米卷（CNSs）使用分子动力学模拟。由单壁碳纳米管（CNT）引发，单层石墨烯可以连续滚动到CNS中，CNT容纳在CNS中。CNS内部的CNT可以在10 s GHz的固有频率下沿轴向方向振荡。我们证明了一种有效的策略，以减少耗散的CNS为基础的纳米振荡器通过共价桥接的碳层在CNS。我们进一步证明，这种基于CNS的纳米振荡器可以被外部交流电场激励和驱动，并在超过100 GHz的振荡。基于CNS的纳米振荡器不仅提供了通向超快纳米器件的可行途径，而且还有望实现纳米级能量转换、利用和存储（例如，从电动到机械）。
2011-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimal design of nanomagnets for on-chip field gradients
针对片上纳米磁体局域磁场梯度设计依赖经验的问题，本文基于微磁最优化方法分析铁磁层几何与饱和条件，给出纵向和横向梯度下的均匀饱和纳米磁体最优设计。
2022-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-Torque Driven Magnetization Dynamics: Micromagnetic Modelling
在本文中，我们提出了一个概述的最新进展，在纳米器件中的自旋力矩诱导磁化动力学的理解，使用介观微磁学模拟。我们首先指定如何自旋扭矩项可以添加到通常的朗道-Lifshitz-吉尔伯特磁化运动方程，并详细说明其物理意义。在简要描述了宏观自旋近似中的自旋力矩驱动动力学之后，我们讨论了这种近似对于各种实验相关几何的有效性。接下来，我们对从纳米柱装置获得的精确实验数据和相应的数值模拟进行了详细的比较。我们表明，一方面，观察到的磁化动力学的许多定性的重要特征（例如，非线性频率偏移和频率跳跃随着电流的增加）可以通过复杂的微磁模型令人满意地解释，但另一方面，对这些实验的理解仍然远远没有完成。我们继续进行点接触实验的数值分析，在那里观察到一个更复杂的磁化动力学。模拟结果表明，这种丰富的行为是由于几个强烈的非线性振荡模式的形成。在本文的最后一部分，我们强调了样品表征的重要性，并得出结论与一些重要的评论之间的关系，微磁建模和实际实验。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall
Dynamical Skyrmion State in a Spin Current Nano-Oscillator with Perpendicular Magnetic Anisotropy
研究了基于垂直磁各向异性Pt/[Co/Ni]磁性多层膜的自旋电流纳米振荡器的光谱特性。通过改变所施加的磁场和电流，实现了振荡的局域和传播自旋波模式。在小的领域，我们观察到一个突然发病的调制边带。我们使用微磁模拟来确定这种状态作为一个动态的磁skyrmion稳定在有源器件区域的自旋电流注入，其电流诱导的动力学是伴随着由于歪斜偏转的核心的回旋运动。我们的研究结果表明，在磁性薄膜中利用自旋电流对skyrmion进行可控操纵是一条实用的途径。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective Coordinate Descriptions of Magnetic Domain Wall Motion in Perpendicularly Magnetized Nanostructures under the Application of In-plane Fields
磁畴壁的操纵可用于改进下一代存储器和感测装置的能力。最近对这种器件感兴趣的材料包括夹在重金属和氧化物之间的铁磁体的异质结构，其中自旋轨道耦合和破缺的反转对称性引起Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinski-Moriya interaction），稳定手性畴壁。这些手性畴壁的运动效率可以使用面内磁场来控制。该性质已被用于测量抗弯强度。虽然微磁模拟能够准确地预测在这些材料中的面内场下的畴壁运动，但是集体坐标模型（诸如$q-ϕ$和$q-ϕ-χ$模型）未能再现微磁结果。在这项理论工作中，我们提出了一套扩展的集体坐标模型，包括在域中的倾斜，更好地再现微磁性的结果，并帮助我们更好地理解面内场对磁畴壁的影响。这些模型与微磁模拟结合使用，以确定观察到的畴壁的运动中的临界点驱动的面外磁场，和电流下的磁面内场。我们的新模型和结果有助于开发基于垂直磁化材料的未来畴壁器件。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall
Quantitative and realistic description of the magnetic potential energy of spin-torque vortex oscillators
本研究提出从微磁模拟中提取自旋力矩涡旋振荡器的交换、静磁和Zeeman刚度参数，发现刚度不仅依赖涡旋核位置还受注入电流密度影响，揭示了电流感应Ampère-Oersted场致磁织构变形机制。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic structure of the promising candidate for three-dimensional artificial spin ice: small angle neutron diffraction and micromagnetic simulations
自旋冰中出现的几何挫折导致了迷人的涌现物理性质。如今，人工结构种类繁多，在纳米级上模仿自旋冰，并展示了一些新的效果。大多数纳米尺度的自旋冰是二维的。铁磁反蛋白石结构（IOLS）是三维系统表现出自旋冰行为的鼓舞人心的例子之一。然而，对其属性的详细检查并不简单。缺乏能够明确恢复三维介观结构中磁化强度分布的实验技术。在这项工作中，我们使用的方法的基础上互补开发的小角中子衍射技术和微磁学模拟。外部磁场沿IOLS介观结构的三个主要方向施加。计算和测量数据的比较使我们能够确定IOLS的磁状态。计算结果与自旋冰模型符合得很好。揭示了退磁场和涡流状态对磁化过程的影响。此外，我们推测，这种方法也可以应用到其他三维磁性介观结构。
2018-07-20 cond-mat.mes-hall
Nanomagnetic logic with non-uniform states of clocking
纳米磁性逻辑沿着纳米磁体的路径传输信息。驱动这种传输的基本机制，称为时钟，可以通过利用自旋霍尔效应来实现，正如最近在Ta/CoFeB/MgO多层膜的实验中观察到的那样[D. Bhowmik等人，纳诺。9，59（2013）]。本文采用全微磁框架，考虑Ta/CoFeB/MgO和Pt/CoFeB/MgO两种不同的器件，给出了自旋霍尔驱动时钟的基本机制。前者用于直接比较的数值结果与实验，而后者允许预测的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ESTA）的时钟机制的效果。结果表明，时钟状态是不均匀的，它的特点是由Bloch（Néel）畴壁分离的畴的存在取决于的不存在（存在）的晶体。我们的研究结果指出，对于纳米磁逻辑的设计，一个完整的微磁方法是必要的。
2016-02-08 cond-mat.mes-hall
Controlling the synchronization properties of two dipolarly coupled vortex based spin-torque nano-oscillators by the intermediate of a third one
在本文中，我们提出了通过在两个偶极耦合的基于涡旋的自旋矩纳米振荡器之间放置一个中间振荡器来控制它们之间的锁相强度。我们通过微磁模拟表明，锁相的强度可以在很大程度上由中间振荡器中的电流的微小变化来调谐。我们开发了简化的数值模拟的基础上的涡核轨迹的解析表达式，这将是有用的调查大阵列的密集包装的自旋扭矩振荡器通过其杂散场相互作用。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic simulations of spin-torque driven magnetisation dynamics with spatially resolved spin transport and magnetisation texture
我们提出了一个简单而快速的方法来模拟自旋力矩驱动的磁化动力学在纳米柱自旋阀结构。该方法是基于自旋输运代码之间的耦合基于随机矩阵理论和微磁学有限元软件。以这种方式，自旋输运和磁化动力学的空间依赖性被适当地考虑。我们的结果与实验进行了比较。正确地再现了自旋波模的激发，包括稳态磁化进动的阈值电流和模的非线性频移。巨磁电阻效应和磁化翻转也与实验相符。最近描述的自旋热电子器件的相似之处也进行了讨论。
2017-07-15 cond-mat.mes-hall
Frequency Stability of Spin-Hall Nano-Oscillators with Realistic Grain Structure
纳米收缩自旋霍尔纳米振荡器（NC-SHNOs）是微波自旋电子学器件中最有前途的替代器件之一。它们可以提供高度相干和广泛可调谐的微波信号，并且可以在低温下制造，这使得它们与后端CMOS工艺兼容。对于其应用，每个器件的频率稳定性是至关重要的，特别是对于振荡器阵列的同步。在这项工作中，我们专注于一个现实的晶粒结构上的SHNO频率稳定性的影响，使用测量以及微磁模拟。铁磁金属薄膜中的晶粒可以影响SHNO的输出特性，因为在晶界处的交换耦合被局部地降低。这项工作提供了一种新的微磁模拟方法，从设备到设备的频率不稳定性或变化的系统调查。在实验上，发现了~270 MHz的器件到器件频率变化，并且在一些极端情况下，在高电流操作范围内观察到双模振荡。在模拟中再现了这种振荡行为，其中包含晶粒导致约100 MHz的频率变化和某些特定配置的双模振荡。双模与位于纳米收缩边缘的两个振荡区域的部分解耦或非相干操作一致。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall
Nanosecond magnetization dynamics during spin Hall switching of in-plane magnetic tunnel junctions
本文研究了面内磁化的三端纳米磁性隧道结（3 T-MTJ）中由自旋霍尔效应驱动的纳秒级磁开关的磁动力学。利用快速脉冲测量在各种材料堆栈和详细的微磁模拟，我们证明，这种意想不到的快速和可靠的磁反转是由自生奥斯特场促进，和短脉冲的能量效率可以大大提高微磁曲率的磁性自由层。奥斯特场的符号对于这种增强是必不可少的-在模拟中，我们人为地施加了一个与奥斯特场的效果相反的符号的类场扭矩，结果是一个慢得多的随机切换过程，这让人想起传统的2端自旋扭矩切换MTJ中的所谓孵化延迟。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall
Synchronization of chiral vortex nano-oscillators
自旋电子振荡器在射频通信和神经形态计算中的潜在应用推动了其发展。在这项工作中，我们提出了一个自旋电子振荡器的基础上的手征耦合的磁性薄膜图案的各向异性。将面内磁化圆盘压印在面外磁化平板上，振荡器在圆盘中呈现出类似极涡的磁结构，并通过强的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用稳定。通过微磁学模拟，我们调查其振荡特性下施加的自旋电流，并通过放置在附近的振荡器的合奏，我们证明了它们的同步与不同的共振频率。最后，我们展示了它们在神经形态计算中的潜在应用，使用具有六个振荡器的网络。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall
Artificial Neural Network (ANN) -- Oscillatory Neural Network (ONN) Hybrid System Using Domain-Wall Synapse Devices and Nano-Constriction Spin Hall Nano Oscillators
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Centre for Semiconductor Technologies (SemiX), Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院半导体技术中心 (SemiX)）
本文提出了一种结合人工神经网络和振荡神经网络的混合系统，利用纳米收缩几何结构和磁域墙突触器件实现高效数据分类。
2026-02-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Absorbing boundary layers for spin wave micromagnetics
利用微磁学模拟研究了不同吸收边界层（ABL）对磁性纳米结构边缘反射自旋波（SW）的影响。我们定义了一个合适的ABL必须满足的条件，并比较了突变，线性，本文首先考虑坡莫合金条纹的垂直入射，提出了一个传输线模型来量化反射，并计算了由于ABL引入条纹的损耗。我们发现，抛物线阻尼分布有效地吸收了SW能量，并且具有较低的损耗。反射系数，从而比通常使用的突变阻尼分布表现得更好。然后，我们调查SW倾斜入射在钇铁石榴石膜的边缘上的26.6，45和63.4度。抛物线阻尼分布再次有效地表现出高SW能量转移到ABL和低反射SW振幅。
2017-06-11 cond-mat.mes-hall
Beyond the gyrotropic motion: dynamic C-state in vortex spin torque oscillators
在本研究中，我们研究了纳米柱自旋力矩纳米振荡器中磁涡旋核的旋向（G）运动之外的动力学模式。其特征在于与C形磁化分布相关联的面内圆形进动。我们发现，在电流可控范围内，G和C态模式之间的过渡是完全随机的。支持我们的实验结果与微磁模拟，我们认为，结果提供了新的机会，STO的动态和随机控制，这可能是有趣的，例如在神经形态网络中实施。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Modification of microstructure and micromagnetic properties in Gd-Fe thin films by rapid thermal processing
研究了快速热处理（RTP）对Gd-Fe薄膜的微结构和磁性能的影响，重点研究了Gd-Fe薄膜的磁结构。100 nm厚的非晶Gd-Fe薄膜显示出特征尺寸为122 nm的长条状磁畴，这表明该系统中垂直磁各向异性（PMA）的发展。RTP在550 ℃下持续不同的时间间隔，即5，10，15，20分钟，诱导Fe在非晶Gd-Fe基体上结晶。透射电子显微镜的横截面成像揭示了Fe掺杂和反应的膜-基底界面的存在，这也被卢瑟福背散射光谱所证实。随着RTP时间的增加，形貌特征的特征尺寸和阈值高度增加。当处理后的薄膜的磁衬度下降时，纳米晶粒的阈值高度增加导致磁力显微图像中的形貌主导的混合相。磁化测量清楚地表明磁化方向从垂直于表面平面的重新取向。为了揭示各向异性修改对磁畴结构的影响，已经进行了3D微磁模拟，其显示随着原始各向异性减少50%，磁化强度试图在表面的平面内取向，而平面内（沿xz平面）倾斜角30 °被估计为所研究的Gd中垂直磁化分量减小的阈值。Fe薄膜系统。
2018-03-24 cond-mat.mes-hall
Chiral skyrmions in thin magnetic films: new objects for magnetic storage technologies?
二十多年前，人们就预测了纳米尺度的轴对称磁力线（手征涡旋或skyrmions）存在于大量的非中心对称晶体中。最近，这些磁性织构已被直接观察到在立方helimagnets和磁性金属的单层纳米层。针对具有内禀和诱导手征的磁性材料，发展了薄磁层中手征Skyrmions的微磁理论。这种颗粒状且稳定的微磁性物体可以存在于包括零场在内的宽范围的外加磁场中。手征Skyrmion可以作为一种新型的高机动性的纳米级数据载体。
2011-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Resolving complex spin textures in nanoparticles by magnetic neutron scattering
University of Luxembourg（卢森堡大学）；University of Salamanca（萨拉曼卡大学）；General Numerics Research Lab（通用数值研究实验室）
本研究结合磁小角中子散射（SANS）与数值微磁计算，探究纳米颗粒单畴到多畴的转变规律，识别出剩磁下涡旋自旋结构的特征，为解析纳米颗粒介观磁化分布提供了新方法。
2020-03-19 cond-mat.mes-hall
Designing large arrays of interacting spin-torque nano-oscillators for microwave information processing
自旋力矩纳米振荡器阵列在宽带微波信号检测和处理以及神经形态计算方面具有广阔的应用前景。在许多这些应用中，振荡器应设计成具有相等间隔的频率和对微波输入的相等灵敏度。在这里，我们设计自旋扭矩纳米振荡器阵列与这些规则，并估计其最佳尺寸为给定的灵敏度，以及频率范围，他们覆盖。为此目的，我们探索分析和数值条件，以获得涡旋自旋扭矩纳米振荡器与等距gyrotropic振荡频率，并具有所有类似的同步带宽输入微波信号。我们表明，阵列的数百个振荡器，覆盖范围为几百MHz的可以建立考虑到纳米的限制。
2019-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin torque nano-oscillators based on antiferromagnetic skyrmions
基于Skyrmion的自旋矩纳米振荡器是潜在的下一代微波信号发生器。然而，基于铁磁skyrmion的自旋扭矩纳米振荡器不能达到高振荡频率。在这项工作中，我们建议使用反铁磁skyrmion的圆周运动，以创建振荡信号，以克服这一障碍。微磁学模拟表明，基于反铁磁skyrmion的自旋力矩纳米振荡器可以产生高频率（几十GHz）。此外，解析地推导出了反铁磁skyrmion在纳米盘中作圆周运动的速度，这与数值模拟的结果吻合得很好。我们的研究结果是有用的反铁磁skyrmion的惯性动力学的理解和未来的skyrmion为基础的自旋扭矩纳米振荡器的发展。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Data-Driven Thiele Equation Approach for State-Dependent Coefficients in the Nonlinear Dynamics of Vortex-based Nano-Oscillators
Institute of Condensed Matter and Nanosciences, Université catholique de Louvain（凝聚态与纳米科学研究所，天主教鲁汶大学）
该研究针对涡旋纳米振荡器Thiele方程常系数近似在大振幅下的不足，提出数据驱动Thiele方程方法，提取状态相关系数，可准确描述其非线性动力学，计算效率高。
2026-10-16 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
Switchable Magnetic Frustration in Buckyball Nanoarchitectures
纳米纤维的最新进展使得三维磁性纳米结构成为一个充满活力的研究领域。这包括研究具有可调人工自旋冰特性的互连磁性纳米线的三维阵列。这种结构的突出例子是磁性巴基球纳米结构，它由铁磁纳米线连接在对应于C60分子的顶点位置。这些结构可以被视为从二维到三维自旋冰晶格的过渡研究的原型。尽管巴基球纳米结构对三维纳米磁性具有重要意义，但人们对巴基球纳米结构的微磁性知之甚少。通过有限元微磁学模拟，我们研究了几种亚微米尺寸的磁性巴基球的磁化结构和磁滞特性。类似于普通的人工自旋冰晶格，该阵列可以在各种零场状态下磁化，顶点表现出不同程度的磁阻挫。值得注意的是，与平面几何形状不同，磁阻挫状态可以通过施加外部磁场可逆地产生和溶解。这种容易插入和去除缺陷样的磁荷，使之成为可能的角度选择性的场感应开关的个别纳米线，展示了一个潜在的显着优势的三维纳米磁性相比，平面几何形状。在遵守冰规则和磁阻挫结构之间切换的能力所提供的控制可能是未来应用的一个重要特征，包括利用这些配置的基频差异的磁振子设备。
2021-05-10 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
Electrical spin-wave spectroscopy in nanoscale waveguides with nonuniform magnetization
利用电传播自旋波谱和微磁学模拟研究了纵向和横向偏置磁场作用下宽度小于320 nm的磁波导中的自旋波模式。对于纵向偏置场，观察到一个1.3 GHz宽的自旋波带与解析色散关系均匀磁化。然而，横向偏置场导致了几个不同的带，对应于不同的量化宽度模式，具有负和正斜率。微磁学模拟表明，在这种几何结构中，由于波导的强形状各向异性，磁化强度是不均匀和倾斜的。对这种非均匀磁化波导中的量子化自旋波模进行了模拟，得到了与实验符合较好的自旋波色散关系。
2021-04-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Modular nanomagnet design for spin qubits confined in a linear chain
本文提出一种模块化U形纳米磁体设计，用于线性链自旋量子比特的电驱动与寻址，通过微磁模拟和实验验证实现强驱动、弱退相干、低串扰及低外磁场运行。
2022-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transition from the macrospin to chaotic behaviour by a spin-torque driven magnetization precession of a square nanoelement
我们证明（使用全尺寸的微磁学模拟），自旋注入驱动的稳态进动的薄磁性纳米元件表现出一个复杂的过渡，从准宏观自旋的混沌行为与增加的元素尺寸。对于实验上使用的那些典型的纳米元件参数，我们已经发现，与先前报道的结果（Li和Zhang，Phys. Rev. B，vol.B68，024404-1（2003））相反，对于非常小的纳米元件尺寸（~ 30 nm），宏观自旋近似已经变得无效。
2004-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Proposal for a micromagnetic standard problem for materials with Dzyaloshinskii-Moriya interaction
了解Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinski-Moriya interaction）在螺旋磁序形成中的作用，以及缺乏反转对称性的磁系统中skyrmions的出现，由于新型自旋技术的巨大潜力，人们越来越感兴趣。作为Skyrmions宿主的候选材料包括属于B20族的材料，如FeGe，已知用于稳定布洛赫类Skyrmions，界面系统如钴多层膜或Ir（111）顶部的Pd/Fe双层，已知用于稳定Néel类Skyrmions，以及最近，具有晶体对称性的合金，其中反Skyrmions被稳定。微磁模拟已成为一种标准的方法，以帮助设计和优化的自旋电子和磁性纳米器件，也适用于建模的设备应用程序，使使用skyrmions。几个公共领域的微磁仿真软件包，如OOMMF，MuMax 3和Fidimag已经提供了不同的磁参数的实现。因此，非常希望提出一个所谓的微磁标准问题，它将允许一个基准测试和测试不同的软件包，以类似的方式，是做的铁磁材料，而没有超导。在这里，我们提供了一系列定义明确且日益复杂的计算问题，用于磁性材料。我们的测试问题包括1D，2D和3D域，自旋波动力学的存在下，自旋波，和验证的分析和数值解，包括均匀磁化，边缘倾斜，自旋波和skyrmion形成。这组问题可以被新的微磁模拟代码的开发者和…
2018-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
