Three-axis torque investigation of interfacial exchange coupling in a NiFe/CoO bilayer micromagnetic disk
本文利用三轴纳米机械谐振器同时测量NiFe/CoO双层微磁盘的三个正交力矩分量，研究界面交换耦合各向异性及旋转磁滞中的训练效应，并用宏自旋LLG方程参数拟合解释旋转回线特征。
2022-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbital Hall Nano-Oscillators using PtCr/NiFe
University of Gothenburg（哥德堡大学）；Tohoku University（东北大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Vietnam Academy of Science and Technology（越南科学技术院）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
该研究利用PtCr/NiFe异质结构，通过合金工程实现巨大自旋轨道转矩，降低自旋轨道霍尔纳米振荡器的阈值电流密度，建立低功耗非线性自旋电子学器件的可扩展材料平台。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Harnessing Native Chromium Oxidation for Giant Orbital Torque and Field-Free Magnetization Switching in NiFe/Cr Bilayers
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）；Indian Institute of Technology Mandi（印度理工学院曼迪分校）；Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度理工学院布巴内斯瓦尔分校）；Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）；Jaypee Institute of Information Technology（贾伊皮信息技术学院）
本研究利用Cr本征氧化物，将NiFe/Cr双层膜转化为自包含双轨道电流源，开发漂移-扩散模型揭示Cr-CrOₓ界面的轨道电流增强效应，实现高效无场磁化翻转，确立本征氧化为可扩展的轨道力矩器件制备策略。
2026-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parity-controlled spin-wave excitations in synthetic antiferromagnets
在这项研究中，我们报告的电流感应扭矩激发的声学和光学模式的Ta/NiFe/Ru/NiFe/Ta合成反铁磁体堆栈SiO2/Si衬底上生长。这两个Ta层作为自旋力矩源，在自旋电流和奥斯特场作用于其相邻的NiFe层中具有相反的极化。这可以在整个生长方向上产生空间自旋力矩分布的奇对称性，使我们能够观察到不同的自旋波激发效率，从合成的反铁磁体激发均匀的扭矩。我们分析了扭矩对称性的对称和反对称的线形振幅的共振面内的角度依赖性，并确认平行（垂直）泵浦性质的声学（光学）模式在我们的设备，这是在从空间均匀的扭矩激发的模式截然不同。我们还提出了我们的宏观自旋模型，这种特殊的自旋扭矩激发几何，这很好地支持我们的实验观察。我们的研究结果提供了控制自旋波激发的本地自旋力矩源的能力，我们可以探索进一步的自旋波控制方案的基础上，这一概念。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adiabatic quantum pumping, magnification effects and quantum size effects of spin-torque in magnetic tunnel junctions
利用散射矩阵方法研究了磁性隧道结中的绝热量子抽运和自旋矩的量子尺寸效应。量子尺寸效应预测在直流偏置的存在下，作为插入两个磁性层之间的正常金属层的厚度和固定的磁性层的函数。在交流电压存在下，自旋矩的结果显示出一种特殊的放大效应，并讨论了自旋矩泵在实际器件中的优点。
2010-10-03 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
Inverse Spin Hall Effect in NiFe / Normal Metal Bilayers
铁磁体中的自旋抽运提供了纯自旋流的来源。通过逆自旋霍尔效应，自旋电流被转换成充电电流和相应的可检测的DC电压。注入的自旋电流与产生的电荷电流的比率由自旋霍尔角给出。然而，实验的数量或多或少等于自旋霍尔角不同值的数量，即使对于研究最多的正常金属铂也是如此。该出版物提供了一个完整的研究反自旋霍尔效应和各向异性磁阻不同的NiFe（Py）/正常金属双层使用共面波导结构。角度和频率相关的测量强烈地表明，自旋泵浦和逆自旋霍尔效应可以用来量化自旋霍尔角，只有当某些条件得到满足。排除作为寄生电压产生效应的各向异性磁阻，Py/Pt和Py/Au中的反自旋霍尔效应的测量分别产生0.09和0.008的自旋霍尔角。此外，在铁磁共振Py/Pt的直流电压作为温度的函数进行了研究，并将结果与理论模型进行了比较。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Spin-transfer-assisted parametric pumping of magnons in yttrium iron garnet
参数泵浦和自旋转移力矩的结合是一种强大的方法，可以对薄膜铁磁体中的磁激励进行高水平的控制。泵浦功率和外场强度等激发参数影响单个磁振子模的不稳定性。我们从理论上探讨了参量泵浦和自旋转移矩的同时作用如何影响薄膜铁磁体中的这些磁不稳定性。在Landau-Lifshitz-Gilbert框架内，我们通过泵浦、自旋转移矩以及两者的结合对钇铁石榴石中的磁振子激发进行了微磁学模拟。我们发现，与实验结果一致，自旋转移力矩的大小和方向调整参数不稳定性阈值。
2022-08-18 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-coupling induced torque in ballistic domain walls: equivalence of charge-pumping and nonequilibrium magnetization formalisms
为了研究自旋-轨道耦合（SOC）对磁性材料自旋转移矩的影响，我们实现了两种SOC理论体系.利用“电荷泵”理论体系，我们发现了两种对弹道Ni畴壁面外自旋转移矩参数$β$的贡献.对于短DW，由交换电势的快速空间变化引起的传导电子的非绝热反射导致随着DW长度减小而迅速增加的面外扭矩。对于长DW，费米能级导电沟道各向异性，在SOC的存在下引起固有DW电阻，导致$β$对DW长度的线性依赖性。为了理解$β$在长DW极限下的这种违反直觉的发散，我们使用“非平衡磁化”形式主义来研究空间分辨的自旋转移矩。SOC引起的平面外的扭矩在弹道DWs被发现是定量一致的使用电荷泵计算表明这两种理论方法的等效性所获得的值。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
A thermally driven spin-transfer-torque system far from equilibrium: enhancement of the thermoelectric current via pumping current
我们考虑一个小的巡游铁磁体暴露在外部磁场和强烈驱动的热感生自旋电流。对于这个模型，我们推导出准经典运动方程的磁化强度的动态非平衡分布函数的影响考虑自洽。我们得到的Landau-Lifshitz-Gilbert方程补充了Slonczewski形式的自旋转移力矩项。我们确定了一个制度的持续岁差，我们发现增强的热电流的泵浦电流。
2018-08-03 cond-mat.mes-hall
Determination of intrinsic spin Hall angle in Pt
在Pt/NiFe双层膜的自旋矩铁磁共振（ST-FMR）测量的自旋霍尔角在Pt中进行评估，并发现随着NiFe厚度的增加而增加。为了通过估计从Pt注入NiFe的总自旋电流来提取Pt中的本征自旋霍尔角，进行了NiFe厚度相关的测量，并考虑了NiFe层中的自旋扩散。室温下Pt的本征自旋霍尔角为0.068，在13 - 300 K温度范围内几乎保持常数。
2014-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Scattering Theory of Spin Transfer Torque, Spin Pumping and Fluctuations
自旋转移矩和自旋抽运是自旋电子学中的两个重要的互逆现象。这些现象发生在普通金属和磁体的混合系统中。自旋转移是将金属中的自旋电流转换为磁体磁化的扭矩。自旋泵浦是旋进磁体的自旋电流发射。在这里，我们展示了一个一般的方式来理解这些影响内的量子平衡路径积分模型。我们的结果同意与已知的表达式自旋转移和自旋泵的横向（混合）电导时，没有波动。然而，在有限的温度、频率或自旋累积下，磁体也会经历波动的转矩。在经典区域，当热能大于偏压和旋进频率时，我们再现了与自旋转移和自旋泵浦相关的经典布朗-朗之万力。在低温下，在量子制度，我们表明，磁化波动不同的弹性和非弹性电子输运制度。此外，我们展示了如何额外的输运系数以外的混合电导管理的波动。这些系数中的一些与电子散粒噪声有关，因为电子的离散自旋角动量。我们估计的波动系数的清洁，隧道和无序结和绝缘磁体的情况下。我们的结果为探索低温磁化动力学和自旋热电子学开辟了一条道路。
2022-07-19 cond-mat.mes-hall
Non-linear spin torque, pumping and cooling in superconductor/ferromagnet systems
我们研究了动态磁化的金属纳米磁体与含有稳定自旋分裂场的超导体耦合的异质结构中磁化动力学和电子自由度之间的耦合效应。我们预测这个系统如何表现出非线性的自旋扭矩，它可以被驱动，无论是在界面上的温度差或电压。我们推广这一概念的任意磁化进动推导Keldysh行动的接口，描述耦合的电荷，热量和自旋运输中存在的旋进磁化。我们描述了超导性对旋进阻尼和反阻尼力矩的影响。我们还预测了完整的非线性特性的Onsager对应的扭矩，显示通过泵送的电荷和热流。对于后者，我们预测自旋泵冷却效应，磁化动力学可以冷却纳米磁体或超导体。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
Minimal Model of Spin-Transfer Torque and Spin Pumping caused by Spin Hall Effect
在普通金属/铁磁绝缘体双层膜（如Pt/Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$）和普通金属/铁磁金属/氧化物三层膜（如Pt/Co/AlO $_{x}$）中，自旋的注入和排出是通过普通金属中的自旋霍尔效应实现的，我们提出了一个基于自旋量子隧穿的极小模型来解释自旋霍尔效应引起的自旋转移矩和自旋泵激.它们的类阻尼分量与类场分量的比率取决于隧穿波函数，该隧穿波函数受到诸如界面$s-d$耦合、绝缘间隙和层厚度等一般材料性质的强烈影响，但自旋弛豫起次要作用。量化的结果使我们的极小模型一个廉价的工具，寻找合适的材料。
2015-11-22 cond-mat.mes-hall
Spin pumping and torque statistics in the quantum noise limit
我们分析了通过隧道接触耦合到大磁性金属的金属纳米磁体中的电荷和能量流以及自旋扭矩的统计。我们推导出一个Keldysh行动的隧道势垒，描述的随机电流中存在的磁化进动率$Ω$。与以前的一些方法相比，我们包括影响计数统计的几何相位。我们说明了使用的行动，通过推导自旋电子波动关系，泵浦电流噪声的量子极限，并考虑在两种特定情况下的波动：自旋转移力矩驱动的磁化的稳定进动的情况下，和转矩引起的磁各向异性的最小值之间的切换。当旋进速率超过温度$T$时，量子校正是相关的，即，为了$\hbar Ω\gtrsim k_B T$。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall
Self-current induced spin-orbit torque in FeMn/Pt multilayers
铁磁金属/重金属双层膜的自旋-轨道矩的研究以及利用面内电流实现磁化翻转的研究已经得到了广泛的关注。由于自旋-轨道矩与铁磁层的厚度成反比，因此只有在具有双磁性层的双层膜中才能实现相当大的效应。在这里，我们证明，通过交替堆叠超薄Pt和FeMn，FeMn/Pt多层膜可以同时实现铁磁性能和电流诱导的自旋轨道扭矩，而对其总厚度没有任何限制。这些多层膜的临界行为严格遵循具有有限居里温度分布的三维海森堡模型。自旋力矩有效场比具有相同等效NiFe厚度的NiFe/Pt双层膜的自旋力矩有效场大约4倍。自电流产生的自旋扭矩能够可逆地切换磁化，而不需要外部场或厚的重金属层。去除厚度限制和使用相邻重金属层的必要性为实际应用中利用自旋轨道扭矩开辟了新的可能性。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Attenuation characteristics of spin pumping signal due to travelling spin waves
研究了表面自旋波对自旋抽运的贡献。Pt/NiFe双层膜已被用于同时测量自旋波和自旋泵浦信号。从铁磁共振自旋泵的理论框架已被扩展到包括自旋波自旋泵。导出了自旋波有效抽运面积的计算公式。由行波产生的自旋泵浦信号的幅度随进动频率的减小比由驻波产生的自旋泵浦信号的幅度随进动频率的减小更快，并且与实验数据吻合得很好。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parallel pumping of magnetic vortex gyrations in spin-torque nano-oscillators
我们的实验表明，大的磁涡旋振荡可以参数激发在磁隧道结的射频（rf）电流注入的两倍的固有频率的回旋涡核运动。激励机制是基于注入电流产生的射频正交场对涡旋运动的平行泵浦。理论分析表明，当射频电流较小时，实验结果可以解释为参量放大的表现;当射频电流超过一定阈值时，实验结果可以解释为参量不稳定的表现。通过考虑能量非线性，我们成功地描述了涡旋振荡的振幅饱和以及稳定区域的共存。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall
Edelstein effects, spin-transfer torque, and spin pumping caused by pristine surface states of topological insulators
用半经典方法研究了三维拓扑绝缘体的原始表面态引起的Edelstein效应。随机杂质散射和自旋动量锁定的无隙狄拉克锥的组合效应产生电流诱导的表面自旋积累与化学势和温度无关。在不与拓扑绝缘体直接接触的附近铁磁物质中，原始表面态的束缚态性质导致完全类似场的自旋转移扭矩，其大小受到界面清洁度和铁磁物质的量子阱状态的高度影响。通过将量子隧穿引入Bloch方程，将表面态所介导的自旋泵效应描述为与自旋转移矩相同的自旋混合电导，并提出了一种半经典方法来解释将自旋泵自旋流转化为电荷流的逆Edelstein效应.将详细阐述这些结果与各种实验的一致性。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall
Spin pumping and spin-transfer torques in antiferromagnets
自旋抽运和自旋转移矩是铁磁材料中两种相互作用的现象。然而，从反铁磁体的泵送及其与电流感应扭矩的关系还没有被探索。通过计算电子如何从正常的金属-反铁磁界面散射，我们推导出泵浦自旋和交错自旋电流的交错场，磁化强度，和它们的变化率。对于补偿和未补偿的接口，自旋泵是一个类似的幅度，在铁磁体的驱动微波的偏振控制的方向。通过Onsager互易关系将泵送电流连接到电流感应扭矩。
2014-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Breaking by Interfacial Dead Layers: Observation of Forbidden Self-Induced Spin-Orbit Torque in Symmetric Ferromagnets
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）；Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）；Jaypee Institute of Information Technology（贾伊皮信息技术学院）；Université de Lorraine（洛林大学）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所 (INMA)，西班牙科学研究中心-萨拉戈萨大学）；Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度理工学院布巴内斯瓦尔分校）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
该研究在理论上禁戒自诱导自旋轨道转矩的对称无重金属MgO/NiFe/MgO三层膜中，观测到此类转矩，确定其源于1.8 nm的底部磁性死层，通过理论计算与实验吻合，证实NiFe本征自旋霍尔电导率足够，将死层用作功能组件，建立全铁磁体SOT路径。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Giant enhancement in spin-to-charge conversion in Bi2Se3/NiFe heterostructure via interface engineering
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）；Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育与研究学院博帕尔分校）
研究通过在Bi2Se3和NiFe之间插入Ti间隔层，抑制界面互扩散，使自旋霍尔角提高一个数量级，从而增强自旋-电荷转换效率。
2026-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Theory of Spin-Transfer and Spin-Pumping in Collinear Antiferromagnets and Ferrimagnets
本文发展了与正常金属耦合的共线磁体的非平衡量子理论，研究了自旋泵浦增强耗散、自旋转移力矩及随机涨落力矩，并推导了高温涨落-耗散定理与低温散粒噪声贡献。
2024-04-11 cond-mat.mes-hall
Evidence of orbital Hall current induced correlation in second harmonic response of longitudinal and transverse voltage in light metal-ferromagnet bilayers
本研究通过二次谐波测量，在轻金属（Ti/Nb）与铁磁体（Ni/NiFe）双层结构中证实了轨道霍尔效应产生的轨道电流，并发现LM/Ni双层结构具有增强的阻尼类扭矩和单向磁电阻，表明轨道-自旋转换在Ni中发生并转移至铁磁层，且双层结构对轨道电流产生至关重要。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall
Spin transfer and spin pumping in disordered normal metal-antiferromagnetic insulator systems
我们考虑与金属接触的反铁磁绝缘体。金属中的自旋积累可以在反铁磁体中的交错磁场和磁化强度上引起自旋转移力矩。这些力矩与自旋泵有关：旋进反铁磁体向金属中发射自旋电流。我们研究了自旋转移力矩的各个组成部分是如何受到自旋无关的障碍和自旋翻转散射的金属。自旋守恒无序以类似于欧姆定律的方式减少了反铁磁体中的自旋与金属中的巡回自旋之间的耦合。自旋翻转散射导致自旋记忆损失与减少自旋转移扭矩。我们讨论了交错自旋流的概念，并认为它不是一个守恒量。远离界面，交错的自旋电流以不规则的方式围绕零平均值变化。一个网络模型解释了交错自旋电流的快速衰减。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Room temperature giant magnetoresistance detection of spin hall nano-oscillator dynamics in synthetic antiferromagnetic Spin-Valve
本文提出合成反铁磁自旋阀异质结构，利用0.568%的巨磁阻比率实现室温自旋霍尔纳米振荡器动力学的高效检测，解决了传统器件功率受限问题，为神经形态计算和射频通信提供新方案。
2025-08-28 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
Spin current pumped by resonant skyrmion
自旋抽运是自旋电子学中一种被广泛认可的产生自旋电流的方法，它被认为是一个与自旋转移矩等效的基本动力学过程。在这项工作中，我们从理论上验证了振荡的自旋电流可以从微波驱动的呼吸skyrmion泵。与铁磁共振相比，skyrmion自旋泵浦可以用相对较低的频率激发，并且电流密度大于普通的铁磁共振自旋泵浦。基于Skyrmion自旋抽运，我们建立了一个高读取速度的跑道存储器模型，其读取速度比SOT（spin-orbit torque）/STT（spin-transfer torque）Skyrmion跑道存储器高一个数量级.我们的工作探索了skyrmion中的自旋泵现象，这可能有助于skyrmion基器件的应用。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall
Critical current of spin transfer torque-driven magnetization dynamics in magnetic multilayers
在考虑自旋抽运和横向自旋电流有限穿透深度的情况下，研究了自旋转移矩驱动磁化动力学的临界电流。我们成功地再现了Chen等人[Phys. Rev. B { \bf 74}，144408（2006）]最近获得的实验结果，并发现即使在自由层的零厚度极限下，临界电流也保持有限。我们发现临界电流的剩余值主要由自旋抽运决定。
2008-12-31 cond-mat.mes-hall
Determination of Penetration Depth of Transverse Spin Current in Ferromagnetic Metals by Spin Pumping
从理论和实验两方面研究了双金属/铁磁金属多层膜中的自旋抽运。我们表明，铁磁共振（FMR）谱的线宽依赖于铁磁金属层的厚度，这必须不与振荡磁场共振。我们还表明，横向自旋电流在铁磁金属中的穿透深度可以通过分析它们的FMR谱的线宽来确定。在NiFe、CoFe和CoFeB中获得的穿透深度分别为3.7 [nm]、2.5 [nm]和12.0 [nm]。
2008-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin pumping and large field-like torque at room temperature in sputtered amorphous WTe$_{2-x}$ films
本文研究了溅射WTe_（2-x）（x=0.8）（t）/Co_（20）Fe_（60）B_（20）（6 nm）异质结在室温下的自旋-电荷和电荷-自旋转换。自旋泵浦测量用于表征自旋-电荷效率，并且计算出的自旋效率大于~0.035。进行二次谐波霍尔测量以估计电荷-自旋转换比。我们发现，该系统表现出较大的类场转矩（自旋转矩效率~ 0.1）和较小的类阻尼转矩（自旋转矩效率~0.001）相比，报告的重金属。高分辨率透射电子显微镜图像显示，WTe 2-x层是非晶的，这可能会通过诱导大的界面自旋轨道散射来增强自旋交换效应，从而有助于产生大的类场扭矩。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local thermomagnonic torques in two-fluid spin dynamics
我们发展了一个一般的现象学描述在铁磁绝缘体的相干和非相干动力学之间的相互作用。利用Onsager互易性和Neumann原理，我们推导出了热磁振子对有序参数动力学和互易抽运过程施加的局部热磁扭矩的表达式，这与金属界面处的自旋转移扭矩和自旋抽运非常相似。我们的形式主义是适用于一般的长波长动力学，虽然在这里，我们明确地专注于具有U（1）对称性的铁磁绝缘体，我们的方法可以很容易地扩展到其他类别的磁性材料。作为一个说明性的例子，我们应用我们的理论来调查域壁漂浮在自旋超流体，其动力学是在系统的边缘热触发。我们的研究结果表明，本地泵浦相干自旋动力学的热磁振子气体提供了一种替代的路线-不需要导电组件，从而没有欧姆损失-拓扑孤子的控制和操纵。
2016-10-07 cond-mat.mes-hall
Electrical manipulation of a ferromagnet by an antiferromagnet
我们证明了反铁磁体可以用于铁磁体的高效电操纵。在我们的研究中，我们使用的电检测技术的铁磁共振驱动的面内交流电流在NiFe/IrMn双层。在室温下，我们观察到反阻尼类自旋力矩作用于NiFe铁磁体，产生的面内电流驱动通过IrMn反铁磁体。一个大的增强的扭矩，其特征在于超过大多数重过渡金属的有效自旋霍尔角，与NiFe/IrMn界面处的交换偏置场的存在相关。它强调，除了强的自旋-轨道耦合，IrMn中的反铁磁秩序支配所观察到的现象。
2015-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transfer torques generated by the anomalous Hall effect and anisotropic magnetoresistance
铁磁体中的自旋-轨道耦合引起反常霍尔效应和各向异性磁阻，这两者都可以用于以与自旋霍尔效应类似的方式产生自旋转移转矩。在本文中，我们将展示如何利用这些效应来可靠地切换垂直磁化层和移动畴壁。反常霍尔效应和各向异性磁阻的漂移扩散处理描述了在垂直于电场的方向上流动的自旋电流。在具有由间隔层分开的两个铁磁层的系统中，面内电场导致自旋电流从一个层注入到另一个层中，从而产生自旋转移转矩。与非磁性材料中的相关自旋霍尔效应不同，异常霍尔效应和各向异性磁阻允许通过改变注入层中的磁化方向来控制注入自旋的取向，并因此控制转矩。在一个层上的扭矩示出丰富的角度依赖性作为在另一层中的磁化的取向的函数。通过改变固定层中的磁化方向而提供的转矩的控制使得可以可靠地切换垂直磁化的自由层。我们计算的临界电流密度为代表的CoFe/Cu/FePt结构表明，开关可以是有效的适当的材料选择。类似地，磁化方向的控制可以驱动畴壁运动，如NiFe/Cu/NiFe结构所示。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phenomenology of orbital torque, pumping and mixing conductance in metallic bilayers
本研究针对磁性双层膜中的轨道力矩与轨道泵浦现象，提出唯象模型解释铁磁体及界面的自旋-轨道转换，揭示轨道力矩的来源平衡机制，引入两类混合电导分别调控轨道力矩与泵浦效应。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of cross-sublattice spin pumping and spin-transfer torques in collinear antiferromagnets
该研究通过对称性分析和自旋相关电子散射计算，解决了反铁磁体中跨子晶格自旋泵浦与自转移矩贡献的争议，证明其在共线状态下完全缺失，非共线时仅为高阶修正。
2023-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent spin pumping in a strongly coupled magnon-magnon hybrid system
我们在坡莫合金/钇铁石榴石（Py/YIG）双层膜的磁振子-磁振子混合模式中实验确定了相干自旋泵浦。利用宽带铁磁共振，观察到一个“避免交叉”之间的统一模式的Py和自旋波模式的YIG由于类场界面交换耦合。我们还确定了额外的线宽抑制和增强的同相和异相混合模式，分别为\textcolor{black}{which can be interpreted as concerted dampinglike torque from spin pumping}。我们的分析预测的反比例的fieldlike和dampinglike扭矩的平方根的Py厚度，这与实验定量一致。
2020-03-21 cond-mat.mes-hall
Platinum thickness dependence of the inverse spin-Hall voltage from spin pumping in a hybrid YIG/Pt system
我们首次在大频率范围内针对不同的射频功率，在自旋泵激的逆自旋-霍尔效应的混合YIG/Pt系统中实验观察到了铂（Pt）厚度依赖性。从测量的直流电压（$Δ\textrm{V}$）在谐振条件下和电阻（$R$）的Pt层，一个强烈的增强比$Δ\textrm{V}/R$已被观察到，这是不符合以前的研究NiFe/Pt系统。这种行为的起源仍然不清楚，不能用我们使用的自旋输运模型来解释。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Damping-like Torque in Monolayer 1T-TaS$_2$
类阻尼自旋轨道力矩（SOT）是实现超低功耗自旋逻辑器件的先决条件。在这里，我们报告的阻尼样SOT在只有一个单层的导电过渡金属二硫属化物（TMD）的TaS $_2$与NiFe（Py）铁磁层接口。发现电荷-自旋转换效率为0.25 $\pm$ 0.03，自旋霍尔电导率（2.63 $\times$ 10 $^5$ $\frac{\hbar}{2e}$ $Ω^{-1}$ m $^{-1}$）优于其它TMD的报道值。这种大阻尼SOT的起源可以在TaS $_2$ /Py异质结构的界面性质中找到，并且实验结果与密度泛函理论计算的结果相补充。在我们的研究中所展示的阻尼类扭矩的优势提供了一个有前途的路径，设计下一代的导电TMD为基础的低功耗的量子存储器件。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall
Twist in the bias-dependence of spin-torques in magnetic tunnel junctions
磁隧道结中的自旋力矩具有两个分量，这两个分量都依赖于外加电压。在这里，我们开发了一种新的方法，从大电压范围的实验中准确提取这种偏置依赖性。我们研究了几个结与不同的磁性层结构的顶部电极。我们在对称CoFeB电极结上得到的结果与理论计算吻合得很好。偏置依赖的非对称样品，与顶部电极含有镍铁，然而，扭曲的二次型相比，一般假设。我们的测量揭示了大偏压下自旋力矩机制的复杂性。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital torques and orbital pumping in two-dimensional rare-earth dichalcogenides
本文通过第一性原理计算研究EuSP、EuSSe和EuSCl三种铁磁Janus单层，发现其自旋-轨道力矩主要源于Eu f电子的巨大电流诱导轨道响应，并可实现非平凡极化方向的面内轨道泵浦。
2025-02-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pumping of magnons in a Dzyaloshinskii-Moriya ferromagnet
我们制定了一个微观线性响应理论的非平衡磁振子扭矩和磁振子泵适用于多磁振子带均匀铁磁体与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。从线性响应理论，我们确定了外在和内在的贡献，后者是通过Berry曲率的磁振带表示。我们观察到，在一个随时间变化的磁化Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的存在下，可以作为虚构的电场作用于磁振子。我们研究了各种电流响应这个虚构的领域，并分析了贝里曲率的作用。在确定了磁振子介导的贡献平衡Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，我们还建立了磁振子介导的扭矩和热泵之间的Onsager互惠。我们应用我们的理论在蜂窝和kagome晶格铁磁体的磁振子热泵和扭矩响应。
2018-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Benchmarking the generalized Kadanoff-Baym ansatz and second-order adiabatic expansion using time-dependent spintronic effects: Spin pumping, torque, and inertia
University of Delaware（特拉华大学）；Universidad Nacional de Colombia（哥伦比亚国立大学）
该研究对比广义Kadanoff-Baym近似与二阶绝热展开在自旋泵浦、自旋转移力矩和磁惯性中的表现，发现二阶绝热展开能准确描述前两者，但无法捕捉磁惯性特征。
2026-09-23 cond-mat.mes-hall
Semi-Quantized Spin Pumping and Spin-Orbit Torques in Topological Dirac Semimetals
研究了具有旋进磁化的铁磁绝缘体与拓扑狄拉克半金属之间的自旋和电荷输运现象随时间的发展过程。与常规金属相比，拓扑狄拉克半金属在自旋电流作用下表现出很强的逆自旋霍尔效应。结果表明，感应电荷电流是半量子化的，即，当系统处于拓扑Dirac半金属相时，它只与两个Dirac点在动量空间中的距离有关，而与无序强度几乎无关。作为逆效应，我们证明了施加在拓扑狄拉克半金属上的电场通过交换作用和半量子化自旋霍尔效应对铁磁绝缘体中的局域磁化强度施加自旋矩.我们的研究表明，拓扑狄拉克半金属提供了一个耗散较少的平台，自旋电荷转换和自旋开关。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin-charge conversion through topological phase transitions in zigzag nanoribbons
研究了具有六角晶格的锯齿形磁性准一维纳米带在大的自旋轨道耦合下的自旋轨道矩和电荷泵。这样的系统经历拓扑相变从平凡的带绝缘体的量子自旋霍尔绝缘体无论是通过调整磁化方向或内在的自旋轨道耦合。我们发现，自旋-电荷转换效率（即自旋-轨道扭矩和电荷泵）显着增强的拓扑转变，显示出显着的角度各向异性。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
Reciprocity of Charge-Orbital-Spin Transport in Normal-Metal/Ferromagnet Heterostructures
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
研究正常金属/铁磁体异质结构中的轨道霍尔效应及其互易过程，揭示电荷、轨道和自旋角动量的互易转换机制。
2026-04-10 cond-mat.mes-hall
Dual-mode operation of ring-shaped spin Hall magnetoresistance sensor with biaxial sensing capability
提出基于NiFe/Pt多环桥结构的自旋霍尔磁电阻传感器，通过直流和交流双模操作实现平面内双轴磁场高灵敏线性检测，并有效降低低频噪声。
2025-09-15 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
Magneto-optical detection of spin-orbit torque vector with first-order Kerr effects
本文提出一种基于一阶克尔效应的磁光方法，利用斜入射光角在无需改变装置的情况下检测磁性薄膜中的自旋轨道力矩矢量，并验证了其在多种FM/NM双层膜中的有效性与广泛适用性。
2024-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon-magnon interactions induced by spin pumping-driven symmetry breaking in synthetic antiferromagnets
反铁磁振子的色散和能量的丰富性促使磁学界考虑将反铁磁用于未来的自旋电子学/磁振子应用。然而，反铁磁振子的激发和控制仍然具有挑战性，特别是当与铁磁对应物相比时。在合成反铁磁超材料中发现了一个中间地带，其中声学和光学磁振子存在于GHz频率。在这些材料中，磁振子能谱可以通过静态破缺外场或偶极相互作用混合光学和声学磁振子分支来调谐。在这里，我们实验测量的磁振子能谱的合成反铁磁四层，并发现避免能级交叉的反铁磁层间耦合无法解释的能谱。我们解释我们的实验结果，使用一个唯象模型，将fieldlike和dampinglike扭矩产生的自旋泵在非共线磁性多层膜分离正常金属间隔。我们表明，在不同的磁性层上的类场力矩的不对称性可以解除的声学和光学磁振子分支的光谱简并和产量破磁诱导磁振子-磁振子相互作用。我们的工作扩展了自旋泵现象的非共线磁化配置，并显着扩展了反铁磁体和量子混合磁振子材料内的工程磁振子-磁振子相互作用的方式。
2023-01-18 cond-mat.mes-hall
Mechanism of parametric pumping of magnetization precession in a nanomagnet. Parametric mechanism of current-induced magnetization reversal
提出了一种基于参量共振的电流感生磁化反转机制。磁化反转的源是垂直于铁磁纳米磁体的磁各向异性的易磁化轴施加的电流感应磁场。在FeCoB纳米磁体中测量的电流感应磁场在65 mA/μ m 2的电流密度下为60高斯。两种机制的磁化反转的描述和计算。第一种机制是通过RF电流的反转，该RF电流以接近纳米磁体的进动频率的频率调制。第二种机制是通过DC电流的反转，其中磁阻和感应磁场的电流依赖性产生正反馈回路，其将随机微小的热波动放大成导致磁化反转的大磁化进动。将所提出的机制与传统的磁化反转机制如自旋力矩和自旋轨道力矩相结合，可以提高磁性随机存取存储器的性能。
2021-04-27 cond-mat.mes-hall
Interfacial Spin-to-Charge Conversion in Sputtered MoTe2 Heterostructures Probed by Spin Pumping and Spin-Torque Ferromagnetic Resonance
Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）；Universidade Federal de Viçosa（维索萨联邦大学）
该研究采用SP-FMR和ST-FMR技术，证实Py/MoTe₂界面的Rashba-Edelstein效应主导自旋-电荷转换，为低功耗自旋电子器件提供了新方案。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
