Nanocontact vortex oscillators based on Co$_2$MnGe pseudo-spin valves
我们提出了一个实验研究的涡旋动力学的磁性纳米接触的基础上伪自旋阀包括Co $_2$ MnGe Heusler化合物。薄膜生长的分子束外延，精确的化学计量控制和定制的堆叠顺序，使我们能够定义底部的铁磁层作为参考层，与自由和参考层之间的耦合最小。使用纳米压痕技术制造了20 nm直径的纳米接触，导致自旋转移扭矩高于一定的电流阈值所产生的涡流的自持回转。通过结合频域和时域测量，我们表明，不同类型的自旋转移诱导的动力学相关的不同模式的磁涡旋配置，如模式跳跃，模式共存和模式灭绝出现除了通常的回转模式。
2021-06-28 cond-mat.mes-hall
Chaos in Magnetic Nanocontact Vortex Oscillators
我们提出了一个实验研究的自旋扭矩驱动的涡旋自振荡的磁性纳米接触。我们发现，在一定的阈值以上的施加电流，周围的nanocontact的涡旋回旋调制的弛豫振荡，这涉及周期性的逆转的涡核。这种调制导致出现相称的，但也更有趣的是，在这里，不相称的国家，其特点是魔鬼的阶梯调制频率。我们使用的频率和时域测量与先进的时间序列分析，以提供实验证据的涡流振荡的无公度状态的混沌，与理论预测一致。
2019-10-05 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Mechanisms of nonlinear spin-wave emission from a microwave driven nanocontact
我们提出了一个微波驱动的纳米接触在扩展坡莫合金薄膜中激发的线性和非线性自旋波模式的微磁学研究。我们表明，具有的频率等于激发频率（f）的线性模式是由垂直于静态外场（施加在样品的平面内）的交流奥斯特场分量驱动的。频率为f /2的非线性模在参量纵向泵浦过程中作为独立的本征模被激发（由于平行于偏置场的交流奥斯特场分量）。这些模式的光谱位置确定在空间和相位域。这一结果对于纳米接触之间自旋波编码信息的传递以及自旋转移力矩纳米振荡器的同步都具有重要意义。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Direct current control of three magnon scattering processes in spin-valve nanocontacts
利用布里渊光散射显微镜研究了在微波和直流电流驱动下，具有纳米级点接触的扩展自旋阀结构的自由层中自旋波的产生.与直接激发的自旋波同时，观察到强非线性效应，即相对于激发频率\emph{f}产生具有整数倍频率（2 \emph{f}、3 \emph{f}、4 \emph{f}）的本征模和具有非整数因子（0.5 \emph{f}、1.5 \emph{f}）的模。这些非线性模式的起源可以追溯到三个磁振子散射过程。直流电流对频率为\emph{f}的基模的产生的影响可以与自旋转移矩有关，而三磁振子散射过程的效率由奥斯特场控制，作为直流电流的附加效应。
2009-05-04 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
Spin-torque driven magnetization dynamics in a nanocontact setup for low external fields: numerical simulation study
我们提出了一个相对较大的接触直径（D = 80 nm）和小的外部场（H = 30 Oe）的情况下，在点接触几何形状的自旋极化电流驱动的稳态磁化动力学的数值模拟研究。我们表明，在这些条件下的磁化动力学是定性不同的动态观察到的小接触在大的外部磁场。特别是，“子弹”模式与均匀的模式核心，这是占主导地位的本地化模式的小接触，没有发现在这里。相反，在模拟中观察到的所有局部振荡模式对应于不同的运动类型的涡-反涡（V-AV）对。这些种类包括具有V-AV距离d ~ D的对的旋转和平移运动以及小得多的（卫星）V-AV对的产生/湮灭。我们还表明，在这里研究的几何形状的奥斯特场有一个定性的影响上的磁化动力学的“自由”层。这种效应提供了通过合适的电接触设置来控制磁化动力学的可能性，该电接触设置被优化以产生期望的奥斯特场。最后，我们证明，当考虑到“固定”层的磁化动力学（仅由杂散场与“自由”层的相互作用引起）时，振荡开始的阈值电流急剧降低，并出现新类型的本地化模式。总之，我们表明，我们的模拟再现半定量的几个重要特征的磁化动力学在一个点接触系统的低外场实验报告。
2009-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic study of a spin-torque oscillator based on a magnetic nano-contact magnetized at an arbitrary angle
通过微磁学模拟，研究了外加偏置磁场从面内取向旋转到面间取向时，自旋极化直流电在基于磁性纳米接触的自旋力矩自动振荡器中激发的自旋波模的性质.在定性协议与弱非线性分析理论，它被发现，在一定的临界角，突然切换从自局域非线性“子弹”模式的传播准线性Slonczewski模式发生，并伴随着向上跳跃产生的微波频率。有人，还发现，分析理论高估了临界磁化角的大小，对应于模式切换，并且模式切换所引起的频率跳变的大小与纳米接触半径成反比。
2008-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stable Magnetic Droplet Solitons in Spin Transfer Nanocontacts
具有垂直磁各向异性（PMA）的磁性薄膜具有对应于反向动态旋进磁矩的局部激发，称为磁滴孤子。基本上，这些激发与基本自旋激发之间的吸引相互作用相关联（即，磁振子），并预测在没有阻尼的情况下发生在PMA材料中[1，2]。虽然存在于所有磁性材料中的阻尼抑制了这些激励，但现在可以通过纳米级接触铁磁薄膜中的电流流动通过自旋转移扭矩来补偿阻尼[3，4]。一种理论预测了在纳米接触中的阈值电流下出现磁液滴孤子[5]，最近，已经报道了液滴成核的实验特征[6]。然而，到目前为止，已经观察到它们是几乎可逆的激发，仅具有部分反转的磁化，并且经受导致它们漂移远离纳米接触的不稳定性（即，漂移不稳定性）[6]。在这里，我们表明，磁液滴孤子可以稳定的自旋转移纳米接触。此外，它们表现出对场和电流的强滞后响应以及接触中几乎完全反转的磁化。这些观测结果，除了他们的基本利益，开辟了新的应用磁液滴孤子作为多态高频电流和场可调谐振荡器。
2014-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust synchronization of an arbitrary number of spin-torque driven vortex nanooscillators
在自旋极化的直流电流作用下，铁磁纳米元件的非线性磁化动力学是固态磁学中研究最多的现象之一。尽管付出了巨大的努力，在几个这样的纳米元件（自旋扭矩驱动的纳米振荡器，或STNO）中引起的振荡的同步仍然代表着从基础和技术的角度来看的一个重大挑战。在本文中，我们提出了一个系统，其中任何数量的STNO的同步，由磁化涡旋内平方纳米元件，可以很容易地实现。使用全尺寸的微磁模拟，我们表明，这些STNO的同步是非常动态稳定的，由于它们的磁偶极相互作用提供了非常大的耦合能量。最后，我们证明，我们的概念允许强大的同步任意数量的STNO（排列为一维链或二维阵列），即使当电流供应纳米接触具有广泛的尺寸分布。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall
Thermal Activation Barriers for Creation and Annihilation of Magnetic Droplet Solitons in the Presence of Spin Transfer Torque
我们研究噪声诱导的磁液滴孤子的产生和湮灭的实验参数区域中，他们是线性稳定的漂移。利用旋转对称性的问题，我们转换到参考系与液滴孤子旋转，并引入一个有效的势能，占对自旋转移力矩旋转两个不同的方向之间的磁化所做的工作。我们使用这个函数来计算各种纳米接触半径和电流的均匀磁化状态和液滴孤子状态之间的两个方向上的激活势垒。研究了自旋矩非对称性参数为零和非零时液滴孤子的结构。我们的方法可以应用于估计激活障碍的动态系统中的非梯度项可以被吸收的变化的参考系，并建议一种技术适用于扩展系统，可能不均匀磁化。
2020-05-07 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
Frequency shift keying in vortex-based spin torque oscillators
基于涡旋的自旋扭矩振荡器可以由连接到电纳米接触的扩展自旋阀制成。我们研究了在这些振荡器中实现频移键控调制。在10 MHz范围内对电流进行平方调制时，涡旋频率遵循电流指令，在光谱测量中容易识别两个交换频率。输出功率的频率分布可以通过直流电流涡旋波形的卷积变换和电流调制来解释。建模表明，频率转换是相位相干的，持续时间小于25 ns。除了多倍频程可调谐性和一流的灵活性外，频移键控调制能力是在RF电路中实现基于涡旋的振荡器的另一个里程碑。
2011-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical influence of vortex-antivortex pairs in magnetic vortex oscillators
研究了纳米接触磁涡旋振荡器中的磁化强度随温度的变化规律。低温实验表明，在低电流和高电流的动力学性质不同。在低电流，我们激发一个温度无关的标准振荡模式，包括在gyrotropic运动的自由层涡旋的纳米接触。在临界电流以上，观察到频率的突然跳变，伴随着频率与电流斜率因子的显著增加。使用微磁模拟和分析建模，我们将这种新的制度的自旋阀的钉扎层中的涡旋-反涡旋对的创建。涡旋-反涡旋距离取决于有利于分离的奥斯特场和有利于对合并的交换偏置场。钉扎层中的对提供了改变自由层涡旋的动力学的附加自旋扭矩，这可以通过分析模型定量地解释。
2015-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin wave mode coexistence on the nano-scale: A consequence of the Oersted field induced asymmetric energy landscape
有人认为，如果多个自旋波模式竞争同一个位于中心的能量源，如在纳米接触自旋扭矩振荡器，只有一个模式应该在稳定状态下生存。在这里，模式共存所需的实验条件进行了探索。模式共存是由空间不均匀的奥斯特场，这导致物理分离的模式，并进一步促进自旋波本地化在减少施加的场角引起的局部场不对称。最后，仿真和实验都揭示了低频信号与两个共存模式的互调一致。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall
Reservoir computing with the frequency, phase and amplitude of spin-torque nano-oscillators
自旋扭矩纳米振荡器可以模拟纳米尺度的神经元。最近的工作表明，可以利用它们的振荡幅度的非线性来实现对以输入电压的幅度编码的输入信号的波形分类。在这里，我们表明，振荡器的频率和相位也可以用来识别波形。为此，我们将振荡器锁相到输入波形，该输入波形以其调制频率携带信息。通过这种方式，我们大大降低了幅度、相位和频率噪声。我们表明，这种方法允许分类正弦和方波的准确度超过99%时，从振荡器的振幅，相位或频率解码的输出。我们发现，识别率是直接相关的噪声和非线性的每个变量。这些结果证明，自旋力矩纳米振荡器提供了一个有趣的平台，以实现不同的计算方案，利用其丰富的动力学功能。
2018-11-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph
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
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
Spin-Hall Nano-oscillator: a micromagnetic study
本文从微磁学的角度研究了自旋霍尔纳米振荡器的动力学行为。模型参数已被确定通过再现最近的实验数据定量。我们的研究结果表明，一个强烈的本地化模式，如在实验中观察到的面内偏置场，而预测的激励足够大的面外偏置场的非对称传播模式类似于在自旋扭矩nanocontact振荡器中观察到的。我们的研究结果表明，自旋霍尔nanoscillator可以找到应用程序作为自旋波发射器的磁振子的应用程序，自旋波用于传输和处理信息的纳米尺度。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-linear frequency and amplitude modulation of a nano-contact spin torque oscillator
我们研究了纳米接触自旋力矩振荡器的电流控制调制。研究了频率非线性的三种主要不同情况（$d^{2}f/dI^{2}_{dc}$为零、正和负）。标准的非线性调频理论能够准确地描述调制过程中的频移。然而，调制边带的功率仅与基于组合非线性频率和幅度调制的最近理论的计算一致。
2010-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Integrated Artificial Neural Network with Trainable Activation Function Enabled by Topological Insulator-based Spin-Orbit Torque Devices
本研究基于Bi2Te3/CrTe2异质结构SOT器件实现类脑突触与神经元功能，利用可训练激活函数使集成ANN在一个时钟周期内完成Batch Normalization与激活操作，显著提升训练性能。
2023-05-19 cond-mat.mes-hall
Macro-spin Modeling and Experimental Study of Spin-orbit Torque Biased Magnetic Sensors
本文通过宏观自旋模型和实验对基于NiFe/Pt双层膜的自旋-轨道力矩偏置磁传感器进行了系统的研究。模拟结果表明，该传感器的动态范围为0.1 - 10 Oe，功耗为1 μ W- 1 mW，灵敏度为0.1-0.5 Ohm/Oe，这些特性可以通过改变传感器的尺寸和Pt层中的电流密度来控制。后者在1 x 10^5 - 10^7 A/cm ^2的范围内。实验结果与模拟结果吻合较好。对于由四个敏感元件组成的惠斯通电桥传感器，获得了高达0.548 Ohm/Oe的灵敏度，小于6%的线性误差，约2.8 nT/Sqrt（Hz）的检测率。简单的结构和厚度大大方便了这些传感器的集成芯片上的应用。作为一个概念验证实验，我们展示了它的应用程序中的芯片上的铜导线的电流检测。
2017-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Single device offset-free magnetic field sensing principle with tunable sensitivity and linear range based on spin-orbit-torques
本文提出一种基于自旋轨道矩和差分测量的单器件无偏移磁场传感器，通过调节磁各向异性或注入电流实现灵敏度与线性范围可调，并用宏自旋模拟和高次谐波实验验证了其性能。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Robust stabilization of high-frequency magnetic droplets in W-CoFeB-MgO nanoconstriction spin Hall nano-oscillators
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校）；University of Gothenburg（哥德堡大学）
本研究通过微磁学模拟，在CMOS兼容的W/CoFeB/MgO纳米窄条SHNO中实现了斜向磁场下高频非传播磁滴的鲁棒稳定，揭示了不同电流密度下磁滴的振荡行为及磁场对其传播特性的调控作用。
2026-08-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
