In-plane to perpendicular magnetic anisotropy switching in heavily-Fe-doped ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb with high Curie temperature
利用室温铁磁共振技术，研究了（001）取向的高居里温度（Tc > 320 K）铁磁半导体（Ga 0.7，Fe 0.3）Sb层的磁各向异性随厚度d的增加而从面内向垂直转变.我们发现，沿[001]方向的总MA能量（E）改变其符号从正（面内）到负（垂直）随着增加d以上的有效临界值\mathrm{d}_\ mathrm{C}^ \mathrm{*} \ ~ 42 nm。我们发现（Ga，Fe）Sb在薄膜平面内具有二重对称性。同时，在与包括面内[110]轴的膜垂直的平面中，随着d的增加，沿[110]的与易磁化轴的二重对称变为与易磁化轴的四重对称<001>。这种特殊的行为是不同的（Ga，Mn）As，其中只有面内MA取决于膜的厚度，并具有四重对称性，由于其占主导地位的立方各向异性沿<100>轴。这一工作为高温超导体（Ga，Fe）Sb的易磁化轴的控制提供了重要的指导。
2019-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain structure and dynamics in interacting ferromagnetic stacks with perpendicular anisotropy
利用Kerr显微镜研究了具有垂直各向异性的相互作用铁磁Co/Pt多层膜中磁化反转时磁畴结构随时间和场的变化。大的局部不均匀静磁场有利于镜像畴结构和畴装饰相反的磁化环。这些静磁相互作用的长程性质甚至在零施加场中也产生超慢动力学，即，它影响长时域稳定性。由于这种附加的相互作用场，短磁场脉冲下的磁化反转与众所周知的慢动力学行为明显不同。也就是说，在高场，已观察到的耦合较硬层的磁化反转更迅速地由畴壁运动比单独的软层。
2006-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Sensitivity of ferromagnetic resonance in PdCo alloyed films to hydrogen gas
本文研究了不同钴含量（x = 0.65，0.39，0.24和0.14）的Co（x）Pd（1-x）合金样品的铁磁共振响应。我们发现样品对样品环境中氢气存在的响应存在显着差异。两个特定的薄膜（与x=0.39和0.24）表现出的行为，这是有希望的应用在氢气传感。利用Co（39）Pd（61）合金薄膜，在外加磁场一定的情况下，我们能够在很宽的范围内（从<0.1%到100%）测量氢气浓度。最后，我们证明了Co（24）Pd（76）合金薄膜对超低氢气浓度（从10到10000 ppm）敏感。
2018-01-25 cond-mat.mtrl-sci
MgO barrier-perpendicular magnetic tunnel junctions with CoFe/Pd multilayers and ferromagnetic insertion layers
研究了在CoFe/Pd多层电极的MgO势垒磁性隧道结（MTJ）中插入铁磁层（Co20 Fe 60 B20或Fe）对隧道磁电阻（TMR）特性的影响。退火温度为200 ℃时，CoFeB/MgO/Fe叠层MTJ的TMR率达到67%，当退火温度超过250 ℃时，TMR率迅速下降。TMR比的降低可能与B扩散到Pd层中导致CoFe（B）晶化为fcc（111）或bcc（011）织构有关。在沉积底部CoFe/Pd多层膜后在350 ℃下原位退火的MTJ在Ta =200 ℃下退火后显示出78%的TMR比率。
2009-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Above 400 K Robust Perpendicular Ferromagnetic Phase in a Topological Insulator
拓扑绝缘体（TI）在时间反演对称性破缺下出现的量子反常霍尔效应（QAHE）表现出许多迷人的物理性质，在纳米电子学和自旋电子学中具有潜在的应用前景。然而，在过渡金属掺杂的TI中，迄今为止唯一实验证明的QAHE系统，在实际相关温度下失去了效果。该约束由相对低的居里温度（Tc）和与随机磁性掺杂剂相关联的固有自旋无序施加。在这里，我们展示了大幅增强的Tc交换耦合TI到Tm3Fe5O12，一个高Tc的磁性绝缘体与垂直磁各向异性。在400 K时，TI表面态获得强铁磁性的特征是明显的平方反常霍尔磁滞回线。点接触Andreev反射光谱证实了TI表面确实是自旋极化的。在高温下的QAHE的发生，大大增强的Tc，自旋无序的情况下，和垂直各向异性都是必不可少的。
2017-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven domain wall motion along ferromagnetic strips with periodically-modulated perpendicular anisotropy
利用微磁学模拟方法，对具有空间调制垂直磁各向异性的铁磁条上磁畴壁的动力学进行了理论研究。具有各向异性的周期性磁层轮廓的铁磁层描绘了一组定义明确的能量最小值，其中在没有外部刺激的情况下，壁被钉扎，并且有利于畴壁的单向传播。沿这些棘轮状系统的电流驱动的畴壁运动的性能进行比较的字段驱动的情况下。我们的研究表明，电流驱动的畴壁运动表现出显着的改善相对于场驱动的情况下，在移位速度和存储密度，因此，它是建议开发新的设备。这些电流驱动的棘轮装置的可行性研究通过现实的微磁模拟和支持的一维模型更新，以考虑到周期性锯齿各向异性配置文件。最后，电流驱动的畴壁运动也评估系统中的三角形调制的各向异性设计，以促进双向移位的一系列的墙壁，一个功能，不能实现的磁场。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Domain wall nucleation in ferromagnetic nanowire with perpendicular magnetization stimulated by stray field of V-shaped magnetic particle
利用微磁学方法模拟了由垂直各向异性纳米线和位于纳米线上的面内各向异性V形纳米颗粒组成的铁磁平面结构中畴壁成核和钉扎/脱钉扎过程.根据粒子磁矩的方向，研究了该系统在外磁场中的磁化反转特性。讨论了基于这种系统的磁逻辑单元（LC）的可能变体。
2017-02-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin Hall effect in 3d ferromagnetic metals for field-free switching of perpendicular magnetization: A first-principles investigation
本文通过第一性原理研究3d铁磁金属中自旋轨道耦合驱动和非相对论两种自旋霍尔机制，揭示其自旋霍尔电导率与温度、成分的关系，并证明可利用3d铁磁金属实现垂直磁化的无外磁场确定性翻转。
2025-01-01 cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion-like states in multilayer exchange coupled ferromagnetic nanostructures with distinct anisotropy directions
我们报道了在垂直磁化的Co/Pt多层膜交换耦合的涡旋态的Co纳米盘组成的图案化铁磁纳米结构中的磁Skyrmion态的实验观察。的磁力显微镜和微磁学模拟表明，取决于在这些系统中的Co/Pt垂直各向异性的大小，实现了两种不同模式的skyrmion形成。
2014-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Collective modes for an array of magnetic dots with perpendicular magnetization
计算了磁矩与阵列平面垂直的正方形平面阵列磁点磁矩集体振荡的色散关系。考虑了外磁场垂直于阵列平面的存在以及单点的单轴各向异性。考虑了所有磁矩平行的铁磁态和棋盘形反铁磁态。色散关系产生关于阵列的不同状态的稳定性的信息。存在一个临界磁场，低于该临界磁场铁磁状态不稳定。反铁磁态对于足够小的磁场是稳定的。当波矢的值接近零时，色散关系是非解析的。非平凡的范霍夫异常也发现了铁磁和反铁磁状态。
2010-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroicity and hydrogen-bond ordering in (C2H5NH3)2CuCl4 featuring dominant ferromagnetic interactions
我们证明，乙基铵氯化铜，（C2 H5 NH3）2CuCl 4，混合钙钛矿家族的成员是一个电极性和磁性的化合物与周围的居里点（247 K）的介电异常。我们已经发现，在此点以下的大的自发电极化的强度伴随着样品中的颜色变化。该系统也是铁电的，具有与经典铁电化合物相当的大剩余极化（37μC/cm 2）。这些结果归因于有机链的氢键有序。铁电性和占主导地位的铁磁相互作用的共存允许将样品与一组罕见的磁性多铁性化合物相关联。在这种混合钙钛矿中，容易调节的有机结构单元与3d过渡金属层结合的潜在氢键为设计多功能多铁性材料提供了一条新兴的途径。
2010-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque switching of perpendicular magnetization in ferromagnetic trilayers
在铁磁三层中，自旋-轨道诱导的自旋电流可以具有自旋极化，其方向偏离自旋霍尔效应的方向。最近，铁磁三层膜中的磁化翻转被提出并被实验证实。在这项工作中，我们从理论上和数值上研究了铁磁三层中垂直磁化翻转所需的翻转电流。我们证实，倾斜的自旋极化，使场自由确定性开关在较低的电流比传统的自旋轨道扭矩或自旋转移扭矩开关，提供了一种可能性，高密度和低功率的自旋轨道扭矩设备。此外，我们提供了一个任意的自旋极化方向的开关电流的解析表达式，这将是有用的设计自旋-轨道扭矩设备和解释自旋-轨道扭矩开关实验。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of Ta insertions on the magnetic properties of MgO/CoFeB/MgO films probed by ferromagnetic resonance
通过矢量网络分析仪的铁磁共振测量表明，在垂直磁化的MgO/CoFeB/MgO薄膜中，在CoFeB层中插入超薄Ta，可以获得低的Gilbert阻尼α，最低可达0.006。虽然增加Ta插入的数量允许更厚的CoFeB层保持垂直，但有效的区域磁各向异性不会随着更多的插入而改善，并且还伴随着α的增加。
2014-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning perpendicular magnetic anisotropy in the MgO/CoFeB/Ta thin films
理解铁磁金属/氧化物界面的磁各向异性是一个基础和有趣的课题。本文提出了一种通过改变MgO/CoFeB/Ta薄膜中MgO的厚度来控制垂直磁各向异性（PMA）强度的方法。我们确定，PMA在MgO/CoFeB界面的块状MgO层的晶体结构的调谐和显着降低，由于晶体MgO形成的发病与MgO厚度的增加。我们的工作开辟了一条途径来操纵磁各向异性的铁磁金属/氧化物界面的修改。
2014-12-04 cond-mat.mtrl-sci
3D-Hydrogen Analysis of Ferromagnetic Microstructures in Proton Irradiated Graphite
近年来，人们发现了质子宽束和微束辐照在高取向热解石墨（HOPG）中诱导的磁有序。理论模型表明，氢可能在磁性机制中起主要作用。我们分析了原始的氢分布，以及辐照HOPG样品，这是植入到微米大小的斑点，以及扩展区域与各种剂量的2.25兆电子伏质子在莱比锡微探针LIPSION。为此，我们使用了慕尼黑微探针SNAKE的灵敏3D氢显微镜系统。原始HOPG中的背景氢水平被确定为小于0. 3at-ppm。在近表面区域（4 μ m深度分辨率）观察到约4.8e15 H原子/cm ^2。植入物的深度分布显示氢位于范围末端的受限峰内，与SRIM蒙特卡罗模拟一致，并且没有沿c轴扩散加宽的证据。在具有微点的样品中，高达40原子%的注入氢未被检测到，为横向氢扩散提供了支持。
2005-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial giant tunnel magnetoresistance and bulk-induced large perpendicular magnetic anisotropy in (111)-oriented junctions with fcc ferromagnetic alloys: A first-principles study
研究了一系列由$L1_1$有序面心立方铁磁合金和MgO势垒沿[111]方向构成的磁性隧道结的隧道磁电阻效应和磁晶各向异性。基于第一性原理计算，考虑不同$L1_1$合金的（111）取向MTJ，计算了它们的TMR比和磁晶各向异性。分析表明，具有Co基合金（CoNi、CoPt和CoPd）的MTJ具有超过2000 $\%$的高TMR比。这些MTJ具有能量上有利的Co-O界面，其中在费米能级周围形成Co $d$和O $p$状态之间的界面反键。我们发现，反键态的共振隧穿，称为界面共振隧穿，是获得高TMR比的起源。磁晶各向异性的计算表明，许多$L1_1$合金具有大的垂直磁各向异性（PMA）。特别地，CoPt具有最大的各向异性能值$K_{\rm u} \approx 10\,{\rm MJ/m^3}$。我们进一步进行微扰分析的PMA的自旋轨道相互作用，并揭示了大PMA在CoPt和CoNi主要来源于自旋守恒的费米能级附近的微扰过程。
2021-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Numerical simulation of magnetization process in antiferromagnetic ferromagnetic bilayer with compensated interface
利用海森堡哈密顿量的自洽平均场近似，研究了反铁磁双层膜的性质。在具有补偿界面的双层膜中发现了垂直交换耦合。对于均匀的反铁磁薄膜，由于在一定的外磁场临界值下，反铁磁薄膜内部产生横向不稳定性，因此计算出对称的磁滞回线。另一方面，对于由多个与易磁化各向异性轴方向垂直的畴组成的非均匀反铁磁薄膜，在有限交换偏置场作用下，得到了位移磁滞回线.
2005-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Rhombic Fermi surfaces in a ferromagnetic MnGa thin film with perpendicular magnetic anisotropy
具有$L1_0$结构的Mn $_{1-x}$ Ga $_x$（MnGa）是具有强垂直磁晶各向异性的铁磁材料。虽然MnGa薄膜已经成功地外延生长，并研究了各种自旋电子器件，其电子结构的基本理解仍然缺乏。为了解决这个问题，我们研究了$L1_0$ -MnGa薄膜，使用角分辨光电子能谱（ARPES）。我们在$k_x$ - $k_y$平面上观察到一个大的菱形费米面与相邻的费米面重叠。的$k_z$依赖的能带结构表明，通过ARPES观察到的带色散来自由$\sqrt{2} \times \sqrt{2}$重建折叠的MnGa的三维能带结构。菱形费米面角上的能带色散形成了一个具有弱$k_z$依赖性的电子袋。从ARPES图像中估算了拐角附近穿过费米能级的能带的有效质量和迁移率。根据实验结果，讨论了MnGa基异质结中所观察到的能带结构与自旋相关性质之间的关系。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance linewidth in ultrathin films with perpendicular magnetic anisotropy
具有垂直磁各向异性（PMA）的过渡金属铁磁膜具有比诸如纯铁（Fe）和坡莫合金（NiFe）薄膜的软磁材料大一个数量级的铁磁共振（FMR）线宽。利用宽带铁磁共振装置研究了PMA掺杂Ni $|$ Co多层膜中线宽增强的原因。对于垂直施加的场，FMR线宽线性地依赖于频率，并且当磁化旋转到膜平面中时显著地增加。用氦离子辐照薄膜，降低了PMA和PMA参数的分布。这导致面内磁化的FMR线宽大大减小。这些结果表明，在PMA的波动导致一个大的两个磁振子散射贡献的线宽面内磁化，并建立吉尔伯特阻尼增强，在这样的材料（$α\approx 0.04$，相比于$α\approx 0.002$纯Fe）。
2009-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance and spin Hall magnetoresistance of Tm3Fe5O12 films
本文针对自旋电子学应用中垂直磁各向异性铁磁绝缘薄膜的需求，通过铁磁共振研究不同厚度TmIG薄膜的磁参数，建立其与厚度的关系，并从异质结构磁电阻测量中获得自旋相关参数，为相关器件设计提供支撑。
2025-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Paramagnetic Fe_xTa_{1-x} alloys for engineering of perpendicularly magnetized tunnel junctions
通过夹层的两个磁性层之间的交换耦合对于纳米磁性系统的许多最近的应用具有广泛的兴趣。在这封信中，我们研究通过非晶顺磁性Fe-Ta合金的铁磁交换耦合。我们表明，交换耦合指数依赖于间隔物的厚度和尺度与Fe-Ta的磁化率，这可以通过调整合金成分和/或温度。这种材料对于垂直磁化的CoFeB-MgO基隧道结的工程设计具有高度的兴趣，因为它能够实现具有不同晶格的磁性层的铁磁耦合，抑制死层，并且可以在退火期间充当相互扩散阻挡层。
2013-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Field-Driven Domain-Wall Dynamics in GaMnAs Films with Perpendicular Anisotropy
我们结合磁光成像和磁场脉冲技术来研究具有垂直易磁化轴的铁磁（Ga，Mn）As层中的畴壁动力学。相反的金属层，脱钉场被发现是小于沃克场，从而允许观察的稳定和旋进流制度。畴壁宽度和阻尼参数自洽确定。的阻尼，30倍以上的推导出铁磁共振，示出基本上起源于非保守的磁化模量。一个不可预测的阻尼共振和耗散制度与水平布洛赫线的存在也被揭示。
2008-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Rotation of hydrogen molecules during the dissociative adsorption on the Mg(0001) surface: A first-principles study
利用第一性原理计算，系统地研究了氢分子在Mg（0001）表面的势能面和解离过程.结果表明，在最小能垒的解离吸附过程中，氢分子首先垂直于表面取向，然后旋转到与表面平行。同时发现氢分子在过渡态的取向既不垂直于表面也不平行于表面。最重要的是，我们发现，旋转导致氢分子的计算解离能垒的减少。本文还讨论了氢分子转动的电子学原因。
2011-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric efficiency in ferromagnetic silicene nanoribbons asymmetrically terminated with hydrogen atoms
利用从头算方法，我们计算了硅烯纳米带的热电和自旋热电性质的裸，单氢化和双氢化的边缘。非对称结构，其中一个边缘是裸露的或二氢化的，而另一个边缘是单氢化的（0 H-1H和2 H-1H纳米带）具有铁磁基态，并显示出显着的常规和自旋热电性能。热电效率的强烈增强（常规的和自旋的热电效率）是由这种纳米带的非常特定的能带结构引起的，其中一个自旋通道由于能隙而被阻挡，而另一个自旋通道是高度导电的。反过来，0 H-2 H和2 H-2 H纳米带（其中一个边缘是裸露的或二氢化的，另一个边缘是二氢化的）在基态是反铁磁性的。因此，相应的自旋通道是等效的，并且在这些纳米带中仅可以发生常规的热电效应。
2014-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized spin waves and perpendicular standing spin waves stimulated by current in a single-layered ferromagnetic wire
射频（RF）电流的整流效应在空间自旋分布和动力学方面是高度敏感的。出现了由直流（DC）电流刺激的额外自旋波模式，并且该自旋波可通过RF电流的整流来检测。提出了一个描述含时各向异性磁电阻或含时平面霍尔效应的唯象模型，并与实验结果进行了比较。伴随附加自旋波的非线性自旋动力学被研究为RF和DC电流、外部磁场和所施加的场方向的函数。
2008-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic patterning of (Ga,Mn)As by hydrogen passivation
我们提出了一种新颖的方法来磁性图案化（Ga，Mn）As薄层。它依赖于局部氢钝化，以显着降低空穴密度，从而局部抑制载体介导的铁磁相。样品表面因此保持连续，并且最小结构尺寸为约200 nm。在垂直磁化层上通过氢钝化制造的微米尺寸的铁磁点中，与通过通常的干法蚀刻技术制造的点相比，切换场可以保持更接近连续膜的介电常数。
2007-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional Ferromagnetic van der Waals CrX3 (X=Cl, Br, I) Monolayers with Enhanced Anisotropy and Curie Temperature
在最近广泛研究的范德瓦尔斯层状磁体CrX_3（X=Cl，Br，I）中，CrCl_3单层（ML）特别令人困惑，因为它仅由实验表明具有面内磁易磁化轴，而且，所有以前的第一性原理计算结果都与此相矛盾。通过系统的第一性原理计算，揭示了CrCl 3 ML的面内易磁化轴是由其面内形状各向异性决定的.为了将CrCl3 ML的面内铁磁性调整为所需的垂直铁磁性，我们提出用等价钨（W）取代Cr。发现CrWCl_6具有很强的垂直磁各向异性，居里温度高达76 K。我们的工作不仅提供了深入了解范德华ML的二维铁磁性，但也揭示了新的光工程纳米器件的性能。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domains in thin ferromagnetic films with strong perpendicular anisotropy
我们研究了具有强单轴各向异性且易磁化轴垂直于薄膜平面的铁磁薄膜的基态能量和最佳畴模式的标度。从完整的三维微磁模型出发，我们确定了从单畴过渡到多畴基态，如气泡或迷宫图案发生的临界缩放。此外，我们分析了能量的渐近行为，在两个制度分开的过渡。在单畴区，能量$Γ$ -收敛到一个更简单的二维和本地模型。在第二个政权，我们推导出的最小能量的标度，并推导出一个典型的域大小的标度律。
2017-02-07 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.AP
Anisotropic spin distribution and perpendicular magnetic anisotropy in the layered ferromagnetic semiconductor (Ba,K)(Zn,Mn)$_{2}$As$_{2}$
用X射线磁性圆二色性测量方法研究了新铁磁半导体（Ba，K）（Zn，Mn）$_{2}$ As $_{2}$的垂直磁各向异性。通过将Stoner-Wohlfarth模型拟合到投影磁矩的磁场角度依赖性，推导出具有0.85 T各向异性场的大磁各向异性。横向XMCD光谱突出了Mn 3 $d$电子的各向异性分布，其中$d_{xz}$和$d_{yz}$轨道比$d_{xy}$状态更少占据，这是因为由伸长的MnAs $_{4}$四面体引起的$D_{2d}$分裂.研究表明，磁各向异性源于自旋沿$z$方向排列时，费米能级上$p$ - $d_{xz}$、$d_{yz}$杂化态的简并提升以及自旋-轨道耦合产生的能量增益.
2020-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal Creation of Skyrmions in Ferromagnetic Films with Perpendicular Anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
该研究通过蒙特卡罗模拟理论分析了特定铁磁薄膜中斯格明子的热产生，发现高温助力其形成且降温可冻结为规则晶格，还揭示了其拓扑性质及窄磁场下能量低于迷宫磁畴的特性。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cubic to hexagonal iron phase transition promoted by interstitial hydrogen
利用从头计算密度泛函理论研究了间隙氢对铁沿Bain途径从bcc到hcp相变的热力学作用。杂质产生内部应力场，该应力场可以通过晶格的四元畸变释放，促进bcc（铁磁）$\rightarrow$ fcc（受抑反铁磁）$\rightarrow$ hcp（铁磁）转变。铁的晶格转变伴随着强烈的磁重组和晶胞体积的突然变化，这可能是铁在吸氢时脆化和机械失效的原因之一。
2011-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Fe$_{5-x}$Ge$_2$Te$_2$ -- A new exfoliable itinerant ferromagnet with high Curie temperature and large perpendicular magnetic anisotropy
具有高居里温度和大垂直磁各向异性等内禀磁性的层状范德华（vdW）晶体是自旋电子器件发展和应用的关键。铁磁vdW金属Fe_（3-x）GeTe_2（FGT）由于其高的T_c（220 K）和强的PMA而近年来受到关注。在这里，我们介绍了一种新的金属vdW铁磁体，Fe 5-xGe 2 Te 2或FG 2 T，这是成功地合成和充分表征。FG 2 T是一种铁磁有序金属，在250 K（大块和单晶薄片）具有非常尖锐的转变，并显示出大的PMA，如实验和计算研究所发现的。这项工作使新的异质结器件与近室温的能力，通过使用FG 2 T作为自旋注入器。
2019-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Control of Ferrimagnetic Compensation and Perpendicular Anisotropy in Tb$_x$Co$_{(100-x)}$ with H$^{+}$ ion implantation
该研究采用H⁺离子注入技术定量探究氢对不同成分Tb-Co合金磁性能的影响，发现氢注入使补偿成分和磁各向异性转变成分向高Tb侧偏移6 at.%，且偏移量不随剂量增加，揭示其源于Tb次晶格磁矩降低。
2024-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of ferromagnetic metals in low-symmetry systems
我们构造了一个解析公式来处理低对称性铁磁金属（如C_4V和C_3V）的垂直磁各向异性能。我们发现各向异性能正比于轨道角动量和磁偶极子算符的部分期望值。虽然结果与Laan [J. Phys.：康登斯Matter 10，3239（1998）]中，我们导出了自旋翻转虚激发过程项的具体表达式，该项在具有小磁矩和/或小交换分裂的原子中可以占主导地位。在Fe上生长的具有邻近诱导自旋极化的Pt单原子层就是一个例子。可以类似地讨论诸如Co/Pd和Co/Ni的其它多层系统和诸如Fe（CoB）/MgO的双层系统。此外，基于X射线磁圆二色性谱，讨论了垂直磁各向异性能与可测物理参数之间的关系。
2019-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocaloric effect at the reorientation of the magnetization in ferromagnetic multilayers with perpendicular anisotropy
本研究针对具有垂直各向异性的双铁磁材料交换耦合多层膜，分析旋转磁场下磁化重取向的磁热效应，预测完美耦合熵变，发现层厚与畴壁宽度同量级时所需磁场比非耦合情况低一个数量级。
2023-06-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Perpendicular magnetic anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya interaction at an oxide/ferromagnetic metal interface
我们报告的研究在氧化物/铁磁金属（FM）界面，即BaTiO 3（BTO）/CoFeB的垂直磁各向异性（PMA）和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ESTA）。由于BTO膜的功能特性和精确控制其生长的能力，我们能够区分氧化物终止（TiO 2与BaO）的主导作用，从BTO膜中的铁电极化的适度影响，在PMA和PMA在氧化物/FM界面。结果表明，BaO-BTO/CoFeB结构的界面磁各向异性能比TiO 2-BTO/CoFeB结构的界面磁各向异性能大2倍，而TiO 2-BTO/CoFeB结构的界面磁各向异性能更大。我们通过第一性原理计算解释了所观察到的现象，认为这是由于氧化物/铁磁金属界面费米能级附近的不同电子态以及不同的自旋翻转过程造成的.这项研究为进一步研究PMA和PMA在各种氧化物/FM结构，从而在有前途的节能器件领域的应用铺平了道路。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of hydrogen gas on magnetic properties of alloys of ferromagnetic metals with Pd and its application in hydrogen gas sensing
燃料电池汽车的大规模生产和最终向氢经济的过渡将需要安全、廉价和可靠的传感器，这些传感器能够同时检测低浓度的泄漏氢气，并测量储存和发电系统中的广泛氢气浓度。虽然有几种相互竞争的传感器技术可以潜在地用于这一角色，但迄今为止，只有少数几种传感器技术表现出了所有理想特性的组合。这组设备还包括磁电子传感器，该传感器可以在大气压力下检测氢气浓度从零到100%的范围内的氢气的存在，响应时间接近一秒的行业标准。支撑磁电子传感器操作的氢气感测机制基于铁磁共振、磁光克尔效应和反常霍尔效应的物理过程，其使得能够测量氢引起的Pd与一种或几种铁磁金属（例如Co、Fe或Ni）组合的结构的磁性质的变化。在这一章中，我们概述了物理基础的紧急铁磁钯合金为基础的磁电子氢传感器和比较其特性与高性能的多层薄膜为基础的同行，已经证明了潜在的商业应用。
2022-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Perpendicular magnetic anisotropy and half metallicity in Cr2Ge2Te6 nanoribbons
Cr2Ge2Te6（CGT）化合物是一种具有范德华层状结构的本征铁磁材料，在自旋电子学应用中显示出巨大的前景。在这项工作中，我们研究了边缘效应在形成CGT纳米带与不同的终端，以及在电子和磁性的变化，考虑自旋轨道效应的计算。我们研究了热力学稳定性的纳米粒子采用表面形成能形式主义。计算结果表明，在富Ge区、富Te区和贫Ge区、贫Te区，具有TeCr边的纳米晶结构最稳定，而在富Ge区、贫Te区和贫Ge区、贫Te区，具有TeCr边和Te空位的纳米晶结构最稳定.此外，计算表明，纳米取向物是铁磁性的半金属特性。
2021-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of Oxygen Reduction via Chemical Affinity in NiO/SiO2 Interfaces Irradiated with keV Energy Hydrogen and Helium Ions for Heterostructure Fabrication
研究利用低能氢离子和氦离子辐照 NiO/SiO2 界面，通过氢与氧的化学亲和力机制高效还原 NiO 制备铁磁/非铁磁异质结构，发现氢离子所需注量更低。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Low-field microwave absorption in epitaxial La-Sr-Mn-O films resulting from the angle-tuned ferromagnetic resonance in the multidomain state
我们研究了SrTiO $_{3}$衬底上100-200 nm厚的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$薄膜的磁场诱导微波吸收，发现了一个具有非常特殊的角度依赖性的低场吸收：它只出现在斜场中，在平行和垂直方向上都不存在。我们证明，这种低场吸收的结果从铁磁共振的多畴状态（畴模共振）。其不寻常的角度依赖性来自驱动膜进入多畴状态的磁场的平行分量和通过其对畴壁能量的影响控制畴宽度的垂直场分量之间的相互作用。多畴态的低场微波吸收可以作为探测面内磁化磁性薄膜中畴结构的一种工具。
2012-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen-modified inverse Spin Hall Effect in palladium-cobalt bi-layer films
测量了含Pd层和Co层的双层膜中Pd层对氢气的吸收对材料中逆自旋霍尔效应（iSHE）的影响。iSHE由钴层中的铁磁共振驱动。在这些条件下，iSHE被视为跨Pd层的直流电压。在氢气的存在下，iSHE峰与材料的铁磁共振吸收峰一起在所施加的场中向下移动。同时，观察到iSHE峰高及其宽度的增加。我们的分析表明，这些观察结果可能被解释为在氢气的存在下，钯层的自旋霍尔角的减少。
2017-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric driven dynamics of Dzyaloshinskii domain walls in ultrathin ferromagnetic strips with perpendicular magnetic anisotropy
从微磁学的数值和解析两个方面研究了具有垂直磁各向异性的超导铁磁条中畴壁的动力学行为。的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的影响已被认为是一个双层条安排，引起Dzyaloshinskii域壁的形成。这种壁在平衡条件下具有由一定取向角限定的内部磁化结构，使得它们被认为是布洛赫壁和内尔壁之间的中间构型。两种不同的动力学被认为是，场驱动和电流驱动的动力学，特别是，由于自旋霍尔效应的自旋力矩促进的一个。结果表明，固有的不对称性与畴壁磁化方向的旋转之前，达到固定制度，其特征在于由一个恒定的终端速度。对于静止时的某个初始DW磁化取向，旋转确定DW磁化在达到静止运动之前的重新取向是平滑的还是突然的。这种不对称性影响DW运动，甚至可以在短时间内逆转。此外，它被发现，在电流驱动的动态的情况下，终端速度可能取决于初始DW磁化方向在休息或纵向注入电流的符号。
2015-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of perpendicular magnetic anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya interaction in thin ferromagnetic films by atomic-scale modulation of interfaces
为了稳定非平凡的自旋纹理，例如，由于重金属磁性薄膜中的Skyrmions或手性畴壁，堆叠的重金属层的强自旋轨道耦合（SOC）必须引起额外的自由度，例如界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（IDMI）。然而，先进的方法，同时控制IDMI和垂直磁各向异性（PMA）需要未来的自旋轨道电子器件的实现。在这里，我们显示了原子尺度的表面调制的磁性能和IDMI的影响，在由5d重金属/铁磁体/4d（5d）重金属或氧化物界面，如Pt/CoFeSiB/Ru，Pt/CoFeSiB/Ta，和Pt/CoFeSiB/MgO组成的超导薄膜。最大IDMI值对应于铁磁层的底部和顶部界面的相关粗糙度。所提出的方法显着提高PMA和IDMI通过在原子尺度上的界面粗糙度工程提供了一个强大的工具，其功能的精确和可靠的可控性的自旋轨道电子器件的发展。
2020-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
T=0 phase diagram and nature of domains in ultrathin ferromagnetic films with perpendicular anisotropy
本文给出了一个具有垂直各向异性薄膜模型的零温相图。在一阶各向异性近似下，研究了有关耦合常数的整个参数空间。由于基态是由布洛赫墙分隔的垂直条纹形成的，因此使用标准变分法，并辅以专门设计的蒙特卡罗模拟。根据条纹域的不同性质，我们可以区分四种机制：具有尖锐畴壁的高各向异性伊辛区、具有较厚壁的饱和条纹区（在该较厚壁内形成磁化的面内分量）、窄的倾斜状区，其特征在于面内和面外磁化分量的正弦变化，其在各向异性进一步减小时经由自旋重取向转变（SRT）导致面内铁磁状态。域和壁的性质进行了详细描述，连同域宽度与各向异性的变化，为任何值的交换和偶极相互作用。我们的研究结果，虽然严格有效的$T=0$，可以解释数据在有限温度下的域宽度的演变，一个仍然很大程度上开放的问题是有价值的。
2010-08-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the interlayer coupling in La0.7Sr0.3Mn0.95Ru0.05O3 / LaNiO3 multilayers with perpendicular magnetic anisotropy
本研究针对具有垂直磁各向异性的LSMRO/LNO氧化物多层膜，通过调控顺磁LNO间隔层的原胞厚度，实现了层间耦合从反铁磁到铁磁的转变，并结合XMCD表征揭示了间隔层磁有序与相邻铁磁层的关联机制。
2024-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetization reversal, magnetic anisotropy, multi-step spin switching, and domain nucleation and expansion in Ga1-xMnxAs films
我们对铁磁半导体Ga 1-xMnxAs薄层中垂直磁化的反转过程进行了全面的研究。在这项研究中，我们特意选择了Ga 1-xMnxAs与低Mn浓度（x ~ 0.02），因为在这样的标本的立方和单轴各向异性参数的贡献是可比的，使我们能够识别两种类型的各向异性在磁反转过程中的作用。作为第一步，我们已经系统地绘制出铁磁共振的角度依赖性薄Ga 1-xMnxAs层，这是一个非常有效的工具，用于获得材料的磁各向异性参数。然后通过磁输运（即，霍尔效应和平面霍尔效应测量）。这些测量使我们能够观察到（100）和（010）平面之间的相干自旋旋转和非相干自旋切换。提出了一个模型来解释所观察到的多步自旋开关。该模型与实验结果的一致性表明，它可以可靠地用于确定磁各向异性参数的磁输运数据。在低x的Ga_（1-x）Mn_xAs中，垂直磁化反转的一个有趣的特征是在磁化数据中出现了双磁滞回线。这种双回路行为可以通过将所提出的模型推广到包括畴成核和膨胀的过程来理解。
2005-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Thermal-magnetic noise measurement of spin-torque effects on ferromagnetic resonance in MgO-based magnetic tunnel junctions
铁磁共振热磁噪声（T-FMR）可以用来测量纳米磁性隧道结（MTJ）的磁垂直各向异性。为此目的，T-FMR测量进行了与外部磁场高达14千奥斯特施加垂直于膜表面的MgO为基础的MTJ下的直流偏置。观察到的频率-场关系表明，20 A CoFeB自由层具有比CoFeB的本征体值小得多的有效退磁场，其中4PiMeff =（6.1 +/- 0.3）kOe。这个值是一致的饱和磁场从相同的CoFeB厚度的扩展膜上的磁力测量。另一方面，面内T-FMR对于有效退磁场显示出不太一致的结果，这可能是由于更复杂模式的激发。这些实验表明，垂直T-FMR是首选的纳米MTJ的定量磁表征。
2009-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning the magnetodynamic properties of all-perpendicular spin valves using He+ irradiation
使用He+离子辐照，我们演示了如何在所有垂直的[Co/Pd]/Cu/[Co/Ni]自旋阀的两个铁磁层的磁动力学性质可以通过改变He+离子注量进行调谐。由于两层的垂直磁各向异性通过照射逐渐减小，所以可以实现从全垂直到正交到全面内的不同磁配置。此外，磁阻尼和Co/Ni层的不均匀加宽都随着注量的增加而显著改善。自旋阀的GMR受到负面影响，在最大注量为50*10^14 He+/cm ^2时，GMR从初始值1.14%线性下降到0.4%。
2018-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Two-magnon frequency-pulling effect in ferromagnetic resonance
我们报告的实验观察薄膜的杂交的均匀铁磁共振模式与非均匀磁振子的两个磁振子散射机制的结果，导致频率牵引效应的铁磁共振。这种效应，当不适当占，导致不同的磁场方向的铁磁共振场的依赖性对频率的差异。频率牵引效应是双磁振子散射对铁磁共振线形展宽的补充，可以用相同的参数计算。通过这些手段占两个磁振子频率的变化，实现了一致性，在拟合数据从面内和面间共振条件。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Electrical Spin Injection in Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures
在垂直偏置的（Ga，Mn）As基自旋偏振光发光二极管中观察到平行于和垂直于电荷输运的自旋输运效率的14倍各向异性。自旋极化是通过测量电致发光的极化从（In，Ga）As量子阱放置在距离d（20至420 nm）低于p型铁磁（Ga，Mn）As接触。此外，随着d减小，平行于生长方向的收集，测量到偏振从0.5%单调增加到7%，而垂直方向的面内偏振（~0.5%）保持不变。
2002-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perpendicular magnetic anisotropy in Co$_2$Fe$_{0.4}$Mn$_{0.6}$Si
本文报道了半金属铁磁Heusler合金Co $_2$ Fe $_{0.4}$ Mn $_{0.6}$ Si（CFMS）在MgO/CFMS/Pd三层结构中的垂直磁各向异性（PMA）。PMA被发现CFMS的厚度在1和2 nm之间，与$K_U = 1.5\times 10^6$ erg/cm $^3$的磁各向异性能量密度为t $_{\tiny \textrm{CFMS}} = 1.5$ nm。MgO和Pd层都是诱导PMA所必需的。我们测量一个可调的异常霍尔效应，其符号和幅度随CFMS和Pd厚度而变化。
2016-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Ion-Irradiation-Induced Cobalt/Cobalt Oxide Heterostructures: Printing 3D Interfaces
将铁磁（FM）层与非铁磁层分开的界面由于自旋-轨道耦合和对称性破缺而提供独特的性质，产生诸如交换偏置、垂直磁各向异性、自旋泵浦、自旋转移扭矩、电荷和自旋电流之间的转换以及相反的效果。这些界面现象对磁性数据存储和传输应用起着至关重要的作用，这些应用需要形成嵌入非铁磁基质中的FM纳米结构。在这里，我们调查的可能性，创建这样的纳米结构的离子辐照。我们研究了横向限制对非磁性金属氧化物（例如，反铁或顺磁）以形成铁磁金属。我们的研究结果后来被利用，以形成3维之间的磁性界面的Co，CoO和Pt的空间选择性照射的CoO/Pt多层膜。我们证明了O原子的机械位移在从绝缘的非铁磁性钴氧化物还原为金属钴的过程中起着至关重要的作用。金属钴在生成的Co/Pt纳米结构中产生垂直磁各向异性，并且在低温下在Co和CoO之间的垂直界面处产生交换偏置。如果推动到离子辐照技术的极限，这种方法原则上可以实现密集封装的原子级铁磁点接触自旋扭矩振荡器（STO）网络的创建，或者用于基于电流限制路径的电流平面巨磁阻读取头的导电通道。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependent anisotropy and elastic effects in ferromagnetic nanowire arrays
依赖于温度的铁磁共振测量作为镍纳米线阵列的直径的函数，揭示了这些系统中的几个有趣的功能。随着直径从100 nm减小到15 nm，在50 nm处观察到由表面各向异性增加引起的过渡，易轴取向从平行于单个纳米线几何轴到垂直于单个纳米线几何轴。共振场$H_{res}$温度变化（液氦和室温之间）的分析揭示了潜在的强大的磁弹性效应，在记录和自旋电子学的潜在应用在小直径和大直径纳米线阵列。
2013-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Switching of a single ferromagnetic layer driven by spin Hall effect
在最近的实验中，已经观察到放置在重金属（如Pt、Ta或W）顶部的薄铁磁层在面内电流驱动下的磁化翻转。这些过程的磁化动力学研究在一个完整的微磁框架，考虑到转移力矩的自旋霍尔效应由于自旋轨道耦合。模拟表明，反转发生通过复杂的磁化模式的成核。特别是，磁泡出现在垂直配置中的磁化反转期间，而对于面内配置，观察到涡旋成核。
2013-05-21 cond-mat.mtrl-sci
