Spin-orbit torques in Co/Pd multilayer nanowires
研究了由20 nm厚的Co/Pd多层膜制成的具有垂直磁各向异性的铁磁纳米线的电流感生自旋轨道力矩。使用霍尔电压和锁定测量，发现在注入电流时，在平面内（Slonczewski样）和垂直（场样）扭矩在纳米线中建立。的扭矩效率被发现是高达1.17 kOe和5 kOe在108 A/cm 2的面内和垂直分量，分别为，这是令人惊讶地与以前的研究中的磁性双层膜（~ 1 nm）。我们发现，这一结果不能解释单独的自旋霍尔效应引起的扭矩在外界面，表明可能的贡献的大部分的Co/Pd多层。
2013-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced domain wall motion with adiabatic spin torque only in cylindrical nanowires
在修正的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的框架下，考虑了绝热和非绝热自旋力矩（NAST）项，研究了磁性纳米线中电流驱动的畴壁（DW）传播.与通常认为NAST对DW运动是必不可少的观点相反[1，2]，我们指出，对于圆柱形（单轴）纳米线中的电流驱动DW运动，仅绝热自旋力矩（AST）就足够了。除了从能量和角动量的角度讨论刚性DW运动，我们还提出了一个实验方案，通过结合场和电流驱动DW运动在一个扁平（双轴）线测量自旋电流极化。
2010-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Focused-ion-beam milling based nanostencil mask fabrication for spin transfer torque studies
聚焦离子束铣削是用来制造纳米模板掩模适用于制造相关的自旋转移扭矩研究的磁性纳米结构。纳米模板掩模用于在薄膜叠层生长之前限定器件尺寸。它们由抗湿蚀刻顶层和在预图案化底部电极顶部上的绝缘体组成。绝缘体支撑硬掩模并通过其选择性蚀刻产生底切。该方法是通过制造电流垂直于平面Co/Cu/Co纳米柱结，表现出电流诱导的磁化动力学证明。
2005-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-free switching of perpendicular magnetic elements by using two orthogonal sub nanosecond spin orbit torque pulses
本文提出利用两个正交SOT电流的时序关断来打破对称性，实现垂直磁性元件的无场快速翻转，脉冲最短可达0.25纳秒。
2024-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Torque Ferromagnetic Resonance Measurements of Damping in Nanomagnets
利用微波频率自旋转移矩驱动的铁磁共振，在室温下测量了薄膜CoFeB和坡莫合金（Py）纳米磁体的磁阻尼参数α。我们得到的$α_{CoFeB} = 0.014 \pm 0.003$和$α_{Py}=0.010 \pm 0.002$，扩展薄膜的测量值相当，但显着小于以前确定的有效阻尼类似的纳米磁体适合大角度磁激发和磁反转的时域研究。大振幅纳米磁体动力学的较大阻尼归因于非均匀磁模式的非线性激励。
2007-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-Resolved Spin Torque Switching and Enhanced Damping in Py/Cu/Py Spin-Valve Nanopillars
我们报告了在温度T = 4.2 K到160 K的Py/Cu/Py椭圆纳米柱中电流诱导的自由磁性层反转的时间分辨测量。比较数据的Landau-Lifshitz-Gilbert宏观自旋模拟的自由层开关产生的自旋力矩和吉尔伯特阻尼参数的数值作为T的函数。阻尼是强烈的T依赖性，我们归因于反铁磁钉扎行为的薄坡莫合金氧化物层周围的自由层的周长。这种外来的反铁磁钉扎层可以对自旋扭矩现象产生重大影响。
2005-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mutual phase-locking in high frequency microwave nanooscillators as function of field angle
通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonzewski方程，利用混合有限元法对双点接触自旋阀系统的锁相进行了定性分析.我们表明，相位锁定行为取决于所施加的磁场角度。从低磁场角度开始，通过触点A和B的电流之间的锁定电流差随着角度的增加而增加，在30度时达到最大值14 mA，此后减小，直到在75度时达到最小值1 mA。在45 ~ 21 MHz/mA范围内，锁相频率随电流的可调谐性随面外角度的增大而线性减小。
2008-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Spin-torque effect on spin wave modes in magnetic nanowires
研究了自旋极化直流电流与圆柱形纳米线自旋波模之间的相互作用。我们发现，接近临界电流，均匀模式被抑制，而边缘模式开始传播到样品中。当电流超过临界值时，这种现象甚至更加突出。边缘模式成为纳米线的均匀模式。较高的自旋波模式被电流缓慢地推开，直到传播模式保留下来。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Paving Spin-Wave Fibers in Magnonic Nanocircuits Using Spin-Orbit Torque
最近的研究表明，磁性纳米结构中的畴壁可以作为紧凑、节能的自旋波波导，用于构建磁振子器件，这些磁振子器件被认为是克服当今CMOS技术的挑战和瓶颈的有希望的候选者。然而，将长条畴壁压印到磁性纳米线中仍然是一个挑战，特别是在弯曲的几何形状中。在这里，通过微磁学模拟，我们提出了一种方法写入带畴壁弯曲的磁性纳米线使用自旋轨道扭矩。我们采用Y形磁性纳米结构以及S形磁性纳米线来演示注入过程。此外，我们验证了Y形的纳米结构，纳入条带畴壁可以作为优越的自旋波多路复用器，并且可以可控地操纵沿每个管道的自旋波传播。这种基于条形畴壁的自旋波多路复用器有望成为磁振子自旋电子学中的关键信号处理器件。
2017-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of rf Current on Spin Transfer Torque Induced Dynamics
研究了射频电流对电流垂直面纳米自旋阀直流驱动开关动力学的影响。射频电流显著地改变直流驱动的自由层磁化反转动力学以及直流开关水平。这发生在射频电流的频率被调谐到直流驱动磁化旋进频率周围的频率范围时。对于这些频率，直流驱动的进动和注入的射频之间的相互作用引起频率锁定和频率牵引效应，导致临界开关电流对注入的射频频率的可测量的依赖性。基于宏观自旋模拟，包括直流以及射频自旋力矩电流，我们解释了所观察到的效果的起源。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanomechanical Detection of Itinerant Electron Spin Flip
自旋是一种固有的量子性质，其特征在于角动量。自旋状态的变化相当于角动量或机械扭矩的变化。这种自旋感应力矩在从测量光子的角动量、金属的g因子和磁共振到磁性多层膜中的磁化反转的实验中被称为内在机制。引入到纳米线中的自旋极化电流产生与巡游电子自旋翻转相关的力矩。在这里，我们报告的直接测量这种机械扭矩和巡回电子自旋极化在一个集成的纳米扭转振荡器，这可能会产生新的信息巡回的d-带电子。10^{-22} N m/ \sqrt{Hz}的前所未有的扭矩灵敏度可以使自旋电子学、CP破坏力的精确测量、DNA的解扭和扭矩产生分子的应用成为可能。
2009-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of droplet soliton drift resonances in a spin-transfer-torque nanocontact to a ferromagnetic thin film
磁液滴孤子是在具有垂直磁各向异性的薄膜中激发的一种非线性动力学模式，具有自旋转移矩。虽然液滴孤子已被证明是稳定的滞后响应所施加的电流和磁场在低温下，在室温下的测量表明不太稳定和减少的滞后宽度。在这里，我们报告的证据液滴孤子漂移不稳定性，导致漂移共振，在室温下，解释其较低的稳定性。微磁学模拟表明，漂移不稳定性是由纳米接触区域中的有效场不对称性产生的，该区域可以具有不同的起源。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally-Assisted Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal of Uniaxial Nanomagnets in Energy Space
通过研究单轴巨自旋的扩散能空间动力学，解析地研究了在自旋力矩和热噪声共同作用下，单轴巨自旋的开关时间随电流变化的渐近行为.的缩放依赖性（$I\rightarrow 0$，$<τ\propto\exp(-ξ(1-I)^2)$）证实了最近的文献结果。分析表明，平均开关时间是功能独立的自旋电流和磁体的单轴轴之间的角度。这些结果具有重要的意义，建模的自旋转移磁性随机存取存储器位单元的热辅助磁化反转的能量。
2013-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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-locking effect in the nanoscale ordered perovskite cobaltite LaBaCo2O6
高分辨透射电子显微镜证实了一种新的纳米级有序的钙钛矿钴酸盐，它由层状112 LaBaCo_2 O_6的90度有序畴组成。这种新的结构与无序的La0.5Ba0.5CoO3和有序的LaBaCo 2 O 6一样，在179 K附近出现铁磁转变。然而，它与前两种形式的不同之处在于它的强磁各向异性，以及在低温下的高磁化率（0.42特斯拉）。我们认为，这种行为起源于锁定在90度取向的纳米域的磁自旋。此外，在TC观察到半金属/半金属转变，在该温度下具有6.5%的最大磁阻。
2007-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Frequency modulation of spin torque oscillator pairs
研究了基于纳米接触的自旋力矩振荡器（STO）对在同步和非同步状态下的电流控制调制。同步状态显示出良好的调制，并且即使在强调制下也表现出鲁棒的互锁。调制边带的功率分布可以通过假设单个振荡器模型来定量描述。然而，在非同步状态下，调制边带不能很好地由模型描述，表明两个单独的纳米接触STO之间的相互作用。这些发现是有希望的潜在应用需要调制的大型同步STO阵列。
2011-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of spin diffusion on spin torque in magnetic nanopillars
我们提出了系统的磁性纳米柱与不同结构的极化磁性层的磁电测量。小磁场下的磁反转、大磁场下的磁动力学和磁阻效应与极化层的类型有很大的关系。我们进行了详细的定量建模表明，差异可以解释的自旋相关的电子扩散的影响。
2008-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Lineshape distortion in a nonlinear auto-oscillator near generation threshold: Application to spin-torque nano-oscillators
本文计算了在热噪声存在下，具有大非线性频移的自动振荡器中的线形。在产生阈值附近，这种线形变得强烈的非洛伦兹，加宽和不对称。一个洛伦兹线形恢复远低于和远高于阈值，这表明线形失真提供了生成阈值的签名。该理论充分描述了所观察到的行为的强非线性自旋扭矩纳米振荡器。
2007-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Internal effective field sources for spin torque nano pillar oscillators
在本文中，我们数值进行微磁建模与扩展的微磁模型，包括自旋扭矩项和阻抗模型，以调查的方法，以取代外部场源与内部的，并调查其tunneling纳米柱的几何形状。我们提出了三种方法的结果：层间耦合，大垂直各向异性和静磁耦合。内部场源的频率偏移与电流的函数，其依赖于温度进行评估，并对分析预测进行测试。
2008-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Generation linewidth of an auto-oscillator with a nonlinear frequency shift: Spin-torque nano-oscillator
结果表明，由于振荡频率的非线性引起的相位噪声的重正化，具有非线性频移的自振子（即频率依赖于振荡幅度的自振子）的产生线宽明显大于传统准线性自振子的线宽.所开发的理论，当应用到一个自旋扭矩纳米接触自动振荡器，预测最小的生成线宽时，纳米接触被磁化在一个临界角，其平面，对应于最小的非线性频移，在最近的实验符合良好。
2007-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of spin transfer torque on the magnetic domain wall ferromagnetic resonance frequency in the nanowires
研究了铁磁纳米线中畴壁铁磁共振频率对自旋转移矩的影响。通过采用微磁学模拟与自旋转移矩，我们发现，畴壁共振频率随自旋极化电流密度的增加而降低，当没有在畴本身的共振频率的变化。令人惊讶的是，共振频率的变化是显着的（> 1.6 GHz）与自旋转移力矩，即使畴壁被钉扎。由于所提出的畴壁铁磁共振研究已被执行的钉扎畴壁，外来缺陷的贡献被排除在外。这是本研究的强大优势，因为在成像或输运测量中不可避免地存在非本征钉扎位点的影响。
2010-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Nanofabrication of spin-transfer torque devices by a PMMA mask one step process: GMR versus single layer devices
提出了一种用光刻工艺一步制备低电阻率磁性自旋力矩器件的方法。柱装置的质量被证明为一个标准的磁性双层装置。对于单层器件，我们发现滞后开关和更复杂的动态激发模式在更高的领域。一个简单的模型来解释电阻尖峰。
2006-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Sub-Nanosecond Switching of Perpendicular Magnetization by the Field-like Spin-Orbit Torque without an External Magnetic Field
从理论上研究了类优势场自旋轨道力矩对均匀磁化的小器件的磁化翻转的影响。我们表明，对于一定范围的比率（0.23-0.55）的Slonczewski的类场转矩，它是可以确定性地切换磁化，而不需要任何外部辅助场。脉冲长度的精确控制是不必要的，但脉冲边缘锐度是关键的。通过微磁模拟，数值验证了所提出的开关方案在器件中的有效性。无辅助场的开关对于自旋-轨道力矩在磁存储器中的应用具有重要意义。
2015-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Amplitude-Phase Coupling in a Spin-Torque Nano-Oscillator
利用加性白噪声的Hopf分岔规范形描述了热涨落作用下的自旋矩纳米振荡器。应用约化方法，从具有非线性Gilbert阻尼的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程出发，计算了对自旋力矩纳米振荡器功率谱有重要影响的幅相耦合因子.在实际外场条件下，振幅相位耦合因子随面内各向异性的变化很大。
2008-11-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Theory of the power spectrum of spin-torque nanocontact vortex oscillators
磁性纳米接触中的自旋转移力矩可以导致涉及大振幅回旋涡旋运动的自持磁化振荡。这种动力学包括围绕纳米接触的稳态轨道，这是可能的，因为固有的磁阻尼由自旋扭矩补偿。在这篇文章中，我们提出了一个分析理论，这些振荡的功率谱的基础上的刚性涡模型。在nanocontacts的涡旋振荡的外观是不相关的霍普夫分岔：没有临界电流和在有限电流的稳态振荡的唯一先决条件是在系统中的涡旋的存在，与传统的自旋扭矩振荡器，涉及大角度磁化进动。振荡频率与外加电流成线性关系，与轨道半径成反比。通过求解涡旋动力学的朗之万问题，得到了功率谱的线形和线宽。在典型的实验条件下，一个洛伦兹线型与电流无关的线宽进行了预测。良好的定量之间的理论和最近的实验。
2010-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Model for a collimated spin wave beam generated by a single layer, spin torque nanocontact
基于半经典自旋扩散理论，建立了单层纳米接触的自旋矩感生磁化动力学模型。该模型结合了由于电流感应奥斯特场的影响，并预测了各种空间相关的，相干的，岁差磁波结构的产生。方向可控的准直自旋波光束，涡旋螺旋波，和本地化的驻波被发现所激发的相互作用的奥斯特场和方向的一个应用领域。这些场作为围绕纳米接触的自旋波“围栏”，其控制自旋波在某些方向上的传播。
2007-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Theory for a dissipative droplet soliton excited by a spin torque nanocontact
当自由层具有足够大的垂直各向异性时，自旋力矩振子中将形成一种新型的孤波。在这种结构中，这是一个耗散版本的保守液滴孤子最初研究于1977年由伊万诺夫和Kosevich，自旋扭矩抵消阻尼，否则会破坏模式。渐近方法被用来推导条件的垂直各向异性强度和施加的电流下，一个耗散液滴可以成核和持续。数值方法被用来确认液滴的稳定性，对各种扰动，可能在实验中，包括倾斜的所施加的字段，非零的自旋扭矩不对称性，和非平凡的奥斯特字段。在某些条件下，液滴经历漂移不稳定性，其中液滴远离纳米接触传播，然后被阻尼破坏。
2010-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic rogue wave in a perpendicular anisotropic ferromagnetic nanowire with spin-transfer torque
研究了铁磁纳米线中自旋波背景下电流控制下的动态孤子运动。利用较强的呼吸子特征，得到了新的磁异常波，并阐明了其形成机制。磁异常波的产生主要是能量和磁振子向中心聚集的结果。我们还观察到自旋极化电流可以控制包络孤子与背景之间的磁振子交换速率，并解析地得到了临界电流条件。更有趣的是，自旋转移力矩在低于和高于临界值的情况下起着完全相反的作用。
2011-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of nonlinear auto-oscillator linewidths: Application to spin-torque nano-oscillators
本文计算了具有非线性频移的自振荡器的产生线宽随温度的变化。它示出的频率非线性创建一个有限的相关时间，τ，相位波动。在光谱线宽小于1/τ的低温极限中，线形近似为洛伦兹，并且线宽与温度成线性关系。在相反的高温极限，其中的线宽大于1/tau，非线性导致一个明显的“非均匀加宽”的线，这成为高斯形状，并有一个平方根依赖于温度。结果示出的自旋扭矩纳米振荡器。
2008-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale three-dimensional magnetic sensing with a probabilistic nanomagnet driven by spin-orbit torque
纳米尺度矢量磁场的检测在从基础材料科学到医学诊断的应用中至关重要。同时，全电动操作对于实现简单紧凑的传感系统具有重要意义。在这里，我们提出并实验证明了一种简单的方法来感测矢量磁场在纳米尺度上，通过监测概率纳米磁体的过渡概率从亚稳态，激发驱动电流由于SOT，到一个稳定的状态。使用200 x 200 nm^2纳米磁体，我们实现了Hx、Hy和Hz的灵敏度分别为1.02%/Oe、1.09%/Oe和3.43%/Oe。最小可检测场取决于驱动脉冲事件N，如果N = 3 x 10^6，则预计最小可检测场低至1 uT。
2022-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Spin-Transfer Torque MRAM with Sub-Nanosecond Bi-Directional Writing using Magnonic Current
提出了一种新型的自旋转移力矩（STT）MRAM，其中使用热电控制的磁振子电流作为传统电流的替代来实现双向写入。该器件使用磁性隧道结（MTJ），它与非磁性金属和铁氧体薄膜相邻。该薄膜叠层由珀耳帖元件加热或冷却，该珀耳帖元件在铁氧体薄膜中产生双向磁振子脉冲。磁振子到自旋电流的转换发生在铁氧体-金属界面处，并且所得到的自旋转移扭矩用于实现MTJ中的铁磁自由层的亚纳秒进动切换。与具有垂直磁各向异性（PMA）的电流驱动的STT-MRAM相比，热电STT-MRAM对于纳秒切换将总磁化切换能量降低超过40%，并且写入错误率（WER）小于10-9并且寿命为10年或更长。热电STT-MRAM具有更高的热激活能、亚纳秒级的读写速度、更好的隧道磁阻（TMR）和隧道势垒可靠性，使其成为未来非易失性存储器应用的理想选择。
2011-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Oscillatory transient regime in the forced dynamics of a spin torque nano-oscillator
我们证明了在射频（rf）驱动信号下自旋力矩纳米振荡器（STNO）的瞬态非自治动力学与Adler模型描述的动力学有质的不同。如果外部射频电流$I_{rf}$大于某个临界值$I_{cr}$（由STNO偏置电流和阻尼确定），则在瞬态状态中产生STNO功率和相位的强振荡。这些振荡的频率随着$I_{rf}$作为$\propto\sqrt{I_{rf} - I_{cr}}$而增加，并且可以达到几GHz，而振荡的阻尼率几乎与$I_{rf}$无关。这种振荡瞬态动力学是由强STNO非线性引起的，在大多数STNO射频应用中应予以考虑。
2009-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of current for magnetization switching in a nanomagnet with perpendicular anisotropy by spin-splitter torque
该研究通过宏自旋模型分析SST驱动的垂直各向异性纳米磁体翻转，表明优化极角和电流脉冲可大幅降低阈值电流与错误率，为低功耗SST-MRAM提供依据。
2025-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Controlled spin-torque driven domain wall motion using staggered magnetic nanowires
由于大数据应用，对存储的需求不断增长，硬盘驱动器无法满足。畴壁（DW）存储器装置（例如跑道存储器）提供实现高容量存储的替代途径。在DW存储器中，使用自旋转移力矩控制畴壁位置及其运动是重要的挑战。在本文中，我们证明了控制畴壁运动使用自旋转移扭矩交错磁性纳米线。使用电子束光刻制造的设备，进行了测试，使用磁光克尔显微镜和电输运测量。脱钉扎电流，钉扎电位和热稳定性被发现依赖于交错纳米线的器件尺寸。因此，所提出的交错配置有助于微调用于存储器应用的畴壁器件的性质。
2019-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
