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
Robust spin-transfer torque and magnetoresistance in non-collinear antiferromagnetic junctions
铁磁自旋阀和隧道结是自旋电子学应用的关键，也是最基本的自旋电子学器件之一。受反铁磁体在自旋电子学中潜在的独特优势的启发，我们在这里从理论上研究了由非共线反铁磁体构建的结。我们展示了一个大的和强大的磁阻和自旋转移扭矩能够超快切换之间的平行和反平行状态的结。此外，我们表明，非共线的顺序导致自旋转移力矩，这是在几个关键方面不同的自旋转移力矩在铁磁结。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques in continuous antiferromagnetic textures
研究了电流对连续非共线反铁磁织构的影响。尽管缺乏一个净磁矩，我们发现，传导电子和局部磁化之间的交换相互作用，一般会导致电流感应扭矩是类似的现象，在铁磁体的自旋转移扭矩。我们给出了包含这些电流感应扭矩的Néèl矢量的非线性西格玛模型运动方程的推广，并简要讨论了由此产生的电流感应反铁磁畴壁运动和自旋波多普勒频移。我们给出了一个解释，我们的结果使用一个统一的图片中的铁磁体和反铁磁体，他们被视为由于电流引起的自旋极化产生的有效的自旋轨道耦合的电流感应扭矩。
2009-12-23 cond-mat.mes-hall
Spin Orbit Torque in two dimensional Antiferromagnetic Topological Insulators
研究了二维铁磁（FTI）和反铁磁（AFTI）拓扑绝缘体中的自旋输运。在存在面内磁化的情况下，AFTI支持零能量模式，这使得能够在低能量下进行拓扑保护的边缘传导。我们解决了这些结构中的电流驱动的自旋扭矩的性质，并研究自旋无关的障碍的影响。有趣的是，在强无序的自旋扭矩发展的反阻尼组件（即{ \em甚至}磁化反转后）沿边缘，这可能使电流驱动的操纵反铁磁序参量。当系统尺寸增加时，以及当系统进入平凡绝缘体状态时，该抗阻尼力矩减小。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall
Antiferromagnetic Single-layer Spin-Orbit Torque Oscillators
我们展示了如何通过一个单一的反铁磁层的电荷电流可以激发和控制自振荡。具有可调振幅和频率的持续振荡在各种几何形状中使用表现出有限耗散自旋轨道扭矩的某些类别的非中心对称材料是可能的。我们计算的稳态相图的电流和自旋轨道力矩大小的函数。各向异性磁阻导致所得到的AF振荡转换为太赫兹AC输出电压。这些发现为在简单的单层结构中设计太赫兹反铁磁自旋轨道力矩振荡器提供了一条有吸引力的新途径。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torques in antiferromagnets: efficiency and quantification method
我们制定了一个理论的自旋转移力矩的反铁磁体，它涵盖了小到大限度的交换耦合能相对于动能的亚晶格间电子动力学。我们的理论提出了一个自然的定义的反铁磁体中的自旋转移力矩的效率在定义良好的材料参数，揭示了电荷电流耦合主要是反铁磁序参量和亚晶格倾斜的时刻，分别在大，小交换耦合的限制。这种效应可以通过分析存在电荷流时的反铁磁自旋波色散来量化：在大交换耦合的极限下，自旋波多普勒频移总是发生，而在相反的极限下，对电荷流作出反应的自旋波模式只有那些携带明显的亚晶格倾斜力矩的模式。这些发现为理解和设计反铁磁体中的自旋转移力矩提供了一个框架，这些反铁磁体属于不同类别的亚晶格结构，例如，二分和层状反铁磁体。
2016-06-15 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque in disordered weak ferromagnets
从理论上研究了无序弱铁磁体畴壁上的自旋转移效应。我们确定了无序情况下的绝热条件为$λ\gg λ_{\rm D}\equiv \sqrt{{\hbar D}/{\spol}}$，其中$D$和$\spol$分别是由于$s$ - $d$型交换相互作用引起的扩散常数和自旋分裂能，并且发现，只要满足该条件，即使在弱铁磁体中也会发生完美的自旋转移效应。由力产生的有效$β$项决定了壁的动力学，因此，即使$\spol$很小，壁的运动也可以像强铁磁体一样有效。
2009-08-21 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium spin density and spin-orbit torque in three dimensional topological insulators - antiferromagnet heterostructure
研究了拓扑绝缘体-反铁磁体异质结构中的非平衡自旋密度和自旋轨道矩的行为。不像铁磁异质结构中的狄拉克锥是缺口由于时间反演对称性破缺，这里的狄拉克锥被保存。当输运能处于拓扑绝缘体表面能范围内时，我们证明了存在一个与阻尼转矩相对应的交错自旋密度，这对标量杂质是相当鲁棒的.我们显示的非平衡自旋密度的贡献，由于表面和散装拓扑绝缘体带。最后，我们发现拓扑绝缘体-反铁磁异质结构中的转矩具有角度依赖性，这与Rashba系统中的标准自旋轨道转矩一致，但界面耦合产生了一些额外的非线性效应.
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Narrow-band tunable THz detector in antiferromagnets via Néel spin-orbit torque and spin-transfer torque
我们研究的动力学的反铁磁体的同时应用直流自旋电流和交流充电电流，激发的要求，全电控设备在太赫兹间隙（0.1-30太赫兹）。我们表明，交流电流，通过Néel自旋轨道力矩，可以锁定相位的稳定旋转Néel矢量的进动是由直流自旋电流控制。在相位锁定制度的频率输入交流信号与自振荡的频率，其中典型的反铁磁体落入太赫兹范围。自振荡的频率与进动引起的磁性子晶格的倾斜成正比，这种倾斜与所谓的动态磁化有关。我们展示了如何传入的交流信号可以检测到从测量的直流电流的依赖性的恒定动态磁化。根据反铁磁体的参数和输入信号的特性（频率、幅度、带宽、持续时间）之间的关系，我们推导出了锁相的条件。我们还证明了旋转的Néel矢量可以通过逆Néel自旋轨道力矩产生交流电流。因此，由直流自旋电流驱动的反铁磁体可以用作在太赫兹范围内工作的窄带信号的可调谐探测器和发射器。
2017-12-07 cond-mat.mes-hall
Microscopic Calculation of Spin Torques in Textured Antiferromagnets
对金属反铁磁体中的自旋转移矩和阻尼矩进行了微观计算。研究发现，由于AF输运特性，STT的符号与铁磁体中的符号相反，并且在AF间隙边缘附近，电流-STT转换因子增强。Néel矢量的耗散力矩参数$β_n$和阻尼参数$α_n$由电子的自旋弛豫引起。使用集体坐标证明了AF畴壁运动的物理后果，并指出了与铁磁情况的一些相似之处，如固有钉扎和$α_n = β_n$的特性。本文讨论了近角动量补偿温度的亚铁磁GdFeCo实验。
2021-03-13 cond-mat.mes-hall
Electric control of Dirac quasiparticles by spin-orbit torque in an antiferromagnet
自旋轨道电子学和狄拉克准粒子是凝聚态物理的两个独立领域，大约在十年前开始发展。在这里，我们预测，狄拉克准粒子可以控制的自旋-轨道力矩重定向的Néel矢量在反铁磁体。以CuMnAs为例，我们制定了对称性标准，允许共存的狄拉克准粒子和Néel自旋轨道力矩。我们确定的非对称晶体对称性保护狄拉克带交叉的开关是由Néel矢量重定向介导的。通过极小模型和密度泛函计算，我们预测这一概念可以导致由Néel矢量驱动的拓扑金属-绝缘体相变，并产生相应的拓扑各向异性磁电阻.
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Antidamping torque-induced switching in biaxial antiferromagnetic insulators
我们研究了NiO（001）/Pt异质结中电流诱导的Neel有序的开关，这种开关通过自旋霍尔磁电阻在电学上表现出来。在室温下，当电流阈值为10^7 A/cm ^2时，纵向电阻和横向电阻发生了显著的可逆变化。的顺序参数切换归因于反铁磁动力学触发的（电流引起的）antidamping扭矩，定向的Neel顺序朝向写电流的方向。这与反铁磁体如Mn 2Au和CuMnAs的情况形成鲜明对比，其中由Edelstein效应引起的类场转矩驱动Neel开关，因此导致Neel顺序和写入电流之间的正交对准。我们的研究结果可以很容易地推广到其他双轴反铁磁体，提供了广泛的机会，在反铁磁自旋电子学的全电写入和读出。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall
Current driven spin-orbit torque oscillator: ferromagnetic and antiferromagnetic coupling
我们从理论上考虑了Rashba自旋轨道耦合对合成铁磁体和反铁磁体中自旋矩振子（STO）的影响，这些铁磁体和反铁磁体具有块状多层或薄膜结构。合成磁体由一个固定的极化层和两个自由的磁性层组成，它们通过Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用相互作用。我们确定解析共线状态沿易轴是稳定的，并建立数值相图时，系统是在STO模式和共线配置是稳定的，分别。结果表明，Rashba自旋轨道耦合可以在共线态附近产生反阻尼，从而使自旋转移力矩产生自持振荡，并使相图中的STO部分显著增加.此外，我们发现，STO阶段可以深入到反铁磁制度的存在下，自旋轨道力矩。
2016-09-23 cond-mat.mes-hall
Controllable Spin-Transfer Torque on an Antiferromagnet in a Dual Spin-Valve
我们考虑了双自旋阀结构中反铁磁体上的电流诱导自旋转移矩。它表明，一个净磁化可以诱导在原子力显微镜通过部分或完全对齐的子晶格磁化通过电流诱导的自旋转移力矩。当电流密度低于10 $^6$ A/cm $^2$时，会出现这种效应。AFM中的感应磁化的方向被示出为有效地控制通过自旋阀设置的磁配置，与反平行配置产生最大的自旋转移扭矩。有趣的是，磁化切换时间尺度$τ_\text{switch}$本身具有很强的，非单调依赖于自旋阀配置。这些结果可能指向新的方法，将原子力显微镜在自旋电子器件，以获得新类型的功能。
2011-08-23 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin-orbit torque mechanism for deterministic all-electric switching of noncollinear antiferromagnets
本文自洽描述了纯电流驱动kagome非共线反铁磁体中电子结构、磁结构、自旋积累与内禀自旋轨道矩的关系，揭示了确定性切换中的宇称对称性破缺，并得到与实验相当的临界电流密度。
2024-03-29 cond-mat.mes-hall
Spin transfer torques and spin-dependent transport in a metallic F/AF/N tunneling junction
我们研究了自旋相关的电子输运通过铁磁-反铁磁-正常金属隧道结的电压或温度偏置，在没有自旋轨道耦合。我们推导出各种类型的反铁磁作用的自旋力矩以及电荷和自旋电流流过结的微观公式。所得结果适用于慢磁化动力学极限。我们确定了一个参数制度，其中一个非常规的阻尼类扭矩可以成为相当于常规Slonczewski的扭矩广义反铁磁体的大小。此外，我们发现，反铁磁亚晶格结构开辟了一个通道的电子输运，它没有一个铁磁类似物，这种机制导致一个明显的类场扭矩。通过结的电荷电导和自旋电流传输取决于铁磁和反铁磁矢量的相对取向（序参量）。所获得的电荷和自旋电流的公式使我们能够确定负责这种角度依赖性的微观机制，并评估作为自旋电流极化器的反铁磁金属的效率。
2018-09-09 cond-mat.mes-hall
Dynamics of domain walls motion driven by spin-orbit torque in antiferromagnets
本文基于微磁学框架研究反铁磁体中自旋轨道矩驱动的畴壁运动，推导出畴壁宽度和速度的解析表达式，并发现边缘连续成核是限制反铁磁赛道存储器最大电流的关键机制。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Switching of biaxial synthetic antiferromagnets: a micromagentic study
我们模拟了纳米合成反铁磁体（SAF）的开关行为，最近的实验进展的晶体反铁磁体的自旋轨道转矩开关的启发。SAF由两层具有面内双轴各向异性和层间交换耦合的铁磁薄膜组成。来自SAF的相对表面的交错场状Rashba自旋轨道扭矩引起倾斜的净磁化，这触发了驱动Néel矢量的90 $^\circ$切换的正交扭矩。由类场自旋轨道扭矩驱动的这种动力学允许具有增加的吉尔伯特阻尼的更快切换，而不会显著有害地增加阈值切换电流密度。我们的研究结果指出，作为模型系统，基于简单的铁磁金属，模拟反铁磁器件物理的SAF的潜力。
2018-11-22 cond-mat.mes-hall
Semiclassical theory of spin-orbit torques in disordered multiband electron systems
研究了弱无序极限下非简并多带电子系统的自旋轨道矩。为了具有更好的物理透明性，在非交叉近似下，给出了与久保图解法等价的半经典玻尔兹曼方法。这个半经典框架解释了由电场和静态杂质散射引起的带间相干效应。使用二维Rashba铁磁体作为模型系统，我们表明，由无序诱导的带间相干效应所产生的反阻尼类SOT是非常敏感的自旋结构的障碍，并可能有相同的符号作为本征SOT的存在下，自旋相关的障碍。而这种SOT与本征SOT的抵消只发生在自旋无关的短程无序的情况下。
2017-07-21 cond-mat.mes-hall
Multi-rotational switching in a noncollinear antiferromagnet by spin-orbit torque
Tohoku University（东北大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；National Institutes for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究开发机构）；Inamori Research Institute for Science（稻盛科学研究所）
研究通过非列向反铁磁体中的自旋轨道扭矩驱动了新的自旋系统切换动力学，发现阈值电流密度对脉冲持续时间不敏感，并揭示了非列向反铁磁体在完成反转前经历多次旋转的多旋转切换现象。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall
Bidirectional motion of antiferromagnetic skyrmions driven by competing spin torques
The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））；Beihang University（北京航空航天大学）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州国际创新研究院）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
研究反铁磁斯格明子在电流驱动的自旋转移矩和自旋轨道矩作用下的动力学，发现低电流密度下单向运动的斯格明子在电流超过阈值时可反向运动，并基于此设计可编程逻辑门。
2026-10-28 cond-mat.mes-hall
Numerical Computation of Spin-Transfer Torques for Antiferromagnetic Domain walls
基于紧束缚模型中的线性响应理论，我们数值计算了反铁磁畴壁的电流诱导自旋转移力矩。我们发现，与铁磁畴壁运动不同，绝热自旋力矩对反铁磁畴壁运动的贡献可以忽略不计，这与以前的理论是一致的。因此，非绝热自旋转移力矩是反铁磁畴壁运动的主要驱动力矩。此外，非绝热自旋转移扭矩的较窄的反铁磁畴壁的增加更迅速比铁磁畴壁，这是由于反铁磁畴壁的增强的自旋错误跟踪过程。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Spin-Orbit Torques in Antiferromagnet/Heavy Metal Heterostructures
自旋电流对绝缘反铁磁体（AFM）磁序的影响是一个重要的研究课题，它可以带来新的应用。为了实现这一目标，表征与AFM/重金属（HM）界面相关的自旋轨道力矩（SOT）是很重要的。在这里，我们报告的谐波霍尔电压在一个占主导地位的易平面原子力显微镜，外延c轴取向的$α$ -Fe $_2$ O $_3$薄膜，与Pt的界面的完整的角度依赖性。通过对谐波霍尔信号和$α$ $_2$ O $_3$的磁参数进行建模，我们确定了类场和类阻尼SOT的幅度。平面外的字段扫描被证明是必不可少的，以确定阻尼的扭矩分量。与铁磁/重金属异质结构相比，我们的研究结果表明，类场转矩显着大于阻尼类转矩，这与界面自旋混合电导的大虚分量的存在相关。我们的工作展示了一个直接的方式来表征AFM/HM异质结构中的SOT。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
Field-free spin-orbit torque switching of an antiferromagnet with perpendicular Néel vector
无场自旋-轨道矩诱导的垂直磁化180°重取向有利于高性能磁存储器。反铁磁材料（AFM）可以提供比铁磁对应物更高的操作速度。在本文中，我们提出了一个三层AFM/绝缘体/重金属结构的AFM存储器件。研究表明，采用两个正交电流分别提供均匀的类阻尼力矩和类交错场力矩，可以实现垂直Néel矢量的AFM的无场开关.可逆切换可以通过反转任一电流来获得。1.79 10^11 A/m^2的电流密度足以引起开关。此外，在切换期间，两个磁矩变得非共线。这使得40微微秒内的超快切换成为可能。提出的器件和切换机制为确定性地切换具有垂直Néel矢量的AFM提供了一种很有前途的方法。它还可以刺激基于AFM的超快MRAM的发展。
2022-12-14 cond-mat.mes-hall
Unveiling the mechanism of bulk spin-orbit torques within chemically disordered Fe$_x$Pt$_{1-x}$ single layers
近年来，磁性单层膜中自旋轨道矩的发现引起了自旋电子学领域的广泛关注。然而，如何理解和调整SOT仍然是难以捉摸的。在这里，利用单层的化学无序的Fe $_x$ Pt $_{1-x}$，我们揭示了“意想不到的”散装SOTs的机制，通过研究它们的依赖于引入一个控制的垂直组成梯度和温度。我们发现，体阻尼像SOT来自不平衡的内部自旋电流，是横向极化和独立的磁化方向。扭矩可以是强的，只有在存在的垂直成分梯度和SOT效率每电场是不敏感的温度，但改变符号后的组成梯度的方向反转，这是在模拟的应变的行为。从这些特性中，我们得出结论，不平衡的内部自旋电流源于体自旋霍尔效应，并且允许非零净扭矩的相关反转不对称性最有可能是由组分梯度引起的应变非均匀性。与类阻尼SOT相比，类场SOT的体积效应相对较小。这项工作指出了通过应变工程开发低功耗单层SOT器件的可能性。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall
Chirality and polarization of inertial antiferromagnetic resonances driven by spin-orbit torques
School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与电子学院）；College of Computer and Electrical Engineering, Hunan University of Arts and Science（常德学院计算机与电气工程学院）；Tianjin University of Technology（天津工业大学）；Xinjiang Hetian College（新疆和田学院）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
通过调节自旋轨道扭矩的极化和 handedness，研究发现反铁磁体中惯性共振模式的极化和 handedness 可被主动控制，且其极化状态可连续变化。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall
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
Self-induced spin-orbit torque switching in a synthetic antiferromagnetic Co 2 MnGa /MnGa bilayer
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Beihang University（北京航空航天大学）
该研究在无重金属的Co2MnGa/MnGa合成反铁磁双层中实现自诱导自旋轨道矩磁化切换，为SOT器件提供新路径。
2026-10-08 cond-mat.mes-hall
Large interfacial spin-orbit torques in layered antiferromagnetic insulator NiPS$_3$/ferromagnet bilayers
寻找操纵磁性比特的有效方法是自旋电子学研究的核心目标之一。电产生的自旋轨道转矩（SOTs）是很好的候选者，近年来，对能够产生高效SOTs的材料的研究已经获得了很大的吸引力。虽然反铁磁体/铁磁体双层结构已被广泛用于无源应用，例如通过使用交换偏置场，但它们的有源特性尚未被广泛采用。在这里，我们显示了大的界面SOT的存在下，在双层的铁磁体和二维层状反铁磁绝缘体NiPS $_3$。我们观察到一个大的面内阻尼样界面扭矩，显示了扭矩传导率的$σ_\mathrm{DL} \approx 1 \times 10^{5} \mathrm{(\frac{\hbar}{2e}) /(Ωm)}$，即使在室温下，在文献中报道的最好的设备相比，标准的重金属为基础的和拓扑绝缘体为基础的设备。此外，我们的设备还显示出从NiPS $_3$ /铁磁体界面产生的面外场状扭矩，进一步表明在我们的结构中存在界面自旋轨道耦合。温度依赖性的测量揭示了随着温度的降低，SOT的增加，低于NiPS $_3$（$T_N \approx 170 \mathrm{K}$）的Néel温度，指出磁有序对我们测量的SOT的可能影响。我们的研究结果显示了反铁磁绝缘体和二维材料在未来自旋电子学应用中的潜力。
2020-08-04 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
Current-induced magnetization dynamics in disordered itinerant ferromagnets
在自洽绝热局域密度近似下，研究了考虑自旋守恒和自旋退相杂质散射的铁磁金属中电流驱动的磁化动力学。基于量子动力学方程，我们推导了进入Landau-Lifshitz方程的Gilbert阻尼力矩和自旋转移力矩的频率和波矢线性阶。吉尔伯特阻尼和电流驱动的耗散扭矩规模相同，竞争，结果是，一个恒定电流驱动的磁畴壁运动是不敏感的自旋退相在弱铁磁性的限制。一个均匀的磁化强度被发现是更稳定的对自旋扭矩在巡回比在\textit{s} - \textit{d}模型的铁磁性。一个动态的自旋转移扭矩让人想起多层膜中的自旋泵被确定，并显示管理电流引起的畴壁畸变。
2006-10-26 cond-mat.mes-hall
Asymmetric Scattering-Induced Neel Spin-Orbit Torque in Antiferromagnets
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究揭示反铁磁体中不对称杂质散射与布洛赫电子异常自旋极化率的相互作用，产生新的NSOT机制，为电控制反铁磁体提供新途径。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall
Microscopic Calculation of Spin Torques in Disordered Ferromagnets
传导电子对磁化动力学的影响，表示为自旋扭矩，微观计算在一阶空间梯度和磁化的时间导数。特别注意的是所谓的$β$ -长期和吉尔伯特阻尼，$α$，在电子的自旋弛豫过程中，这是由淬灭的磁性（和自旋轨道）杂质建模的存在。所得到的结果，如$α\ne β$持有本地以及巡回铁磁性。
2006-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Current-induced spin-orbit torques in ferromagnetic and antiferromagnetic systems
反转非对称磁性晶体和结构中的自旋轨道耦合已经成为产生复杂磁性织构、在施加电流下相互转换电荷和自旋以及控制磁化动力学的有力工具。电流诱导的自旋-轨道力矩介导角动量从晶格到自旋系统的转移，导致持续的磁振荡或铁磁和反铁磁结构的切换。磁序，畴壁和skyrmions的自旋-轨道扭矩的操纵提供了证据的电荷和自旋之间的微观相互作用在各种材料，并开辟了新的策略，设计自旋电子器件具有潜在的高影响的数据存储，非易失性逻辑，和磁振子应用。本文综述了自旋轨道电子学领域的最新进展，重点介绍了体非中心对称导体和多层异质结构（包括金属、半导体和拓扑绝缘体系统）的理论模型、材料性质和实验结果。在未来的纳米器件的非平衡自旋轨道现象的理解和优化效率的相关方面进行了讨论。
2019-04-24 cond-mat.mes-hall
Spin diffusion and torques in disordered antiferromagnets
本文建立了共线双组分金属反铁磁体自旋输运的漂移扩散方程。从模型紧束缚哈密顿量出发，得到了Keldysh形式下的量子动力学方程，并利用Wigner展开法将其空间梯度展开到最低阶.在扩散极限下，这些方程跟踪反铁磁体的每个子晶格上的自旋积累和自旋电流的时空演化。我们使用这些方程来解决的性质的自旋转移力矩在（i）自旋阀组成的铁磁体和反铁磁体，（ii）的金属双层组成的反铁磁体相邻的重金属具有自旋霍尔效应，并在（ii）一个单一的反铁磁体具有自旋霍尔效应。我们表明，后者可以经历一个自转矩由于非零自旋霍尔效应的反铁磁体。
2016-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Non-linear dynamics near exceptional points of synthetic antiferromagnetic spin-torque oscillators
我们考虑一个人工合成的具有各向异性层间交换耦合的反铁磁自旋力矩振子。该系统在其线性化动力学中表现出异常点。我们发现的非线性动力学和动力学相图的系统分析和数值。此外，我们表明，在一个例外点附近，振荡器的功率非常敏感地依赖于注入的自旋电流。我们的研究结果可能是有用的设计敏感的磁强计和其他应用的自旋扭矩振荡器。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in locally and globally non-centrosymmetric crystals: Antiferromagnets and ferromagnets
阻碍反铁磁体实际应用的主要障碍之一是难以操纵磁序参量。最近，根据理论预测[J. J. Eleleznovel et al.，PRL 113，157201（2014）]，已经证明了反铁磁体中磁矩的电切换[P. Wadley等人，Science 351，587（2016）]。这种转变是由于所谓的自旋轨道力矩，这在铁磁体中已经得到了广泛的研究。在这种现象中，电流引起了与有序局部矩耦合的非平衡自旋极化交换，从而对序参量施加了转矩。在这里，我们给出了一个一般的系统分析的自旋轨道力矩的对称性在本地和全球非中心对称的晶体。我们研究的对称性时，允许一个非零的扭矩，当是有效的扭矩，其依赖于所施加的电流方向和方向的磁矩。为了比较，我们考虑反铁磁和铁磁订单。在两个有代表性的模型晶体中，我们进行微观计算的自旋-轨道扭矩，以说明其对称性，并突出条件下，自旋-轨道扭矩可以有效地操纵反铁磁力矩。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Spin Transfer Torque Oscillator Based on a Synthetic Antiferromagnet
采用Bloch-Bloembergen-Slonczewski方程模拟了合成反铁磁体作为自由磁性层的自旋阀自旋转移矩振荡器的磁化动力学。在没有外加磁场的情况下，如果合成反铁磁层之间的反铁磁耦合足够强，并且合成反铁磁层的顶（底）层厚度足够厚（薄）以获得宽的电流密度窗口，则可以预测合成反铁磁自旋转移力矩振荡器的高振荡频率达到太赫兹量级.另外，自由磁性层的横向弛豫时间与纵向弛豫时间相比应当足够大。否则，稳定的振荡不能被维持，或者将发生类似于具有相对低频率的常规的基于自旋阀的自旋转移力矩振荡器的情形。我们的计算为探索太赫兹自旋电子学器件铺平了新的道路。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin-orbit torque switching of synthetic antiferromagnets
我们报道了合成反铁磁体（SAF）可以通过自旋轨道矩（SOTs）有效地进行开关，并且开关方案不遵守通常的SOT开关规则。我们发现，无论是积极的和消极的自旋霍尔角（SHA）的开关可以观察到在Pt/SAF结构，只有积极的SHA，取决于所施加的面内场的强度。一个新的开关机制，直接引起的非对称畴扩展提出了解释的异常开关行为。与基于宏自旋的SOT开关模型中由SHA的符号决定SOT开关方向相反，新的开关机制表明SOT开关方向由场调制畴壁运动决定，并且即使SHA的符号相同，SOT开关方向也可以反转.通过畴壁运动测量进一步证实了新的开关机制。异常开关行为为理解SOT开关机制提供了重要的见解，也为应用提供了新的功能。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall
Terahertz switching of antiferromagnetic order by Néel spin-orbit torques
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Fritz-Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）
通过太赫兹电流脉冲在反铁磁体Mn₂Au中实现室温下超快、非热的奈尔向量旋转，展示了电场驱动反铁磁自旋轨道电子学的潜力。
2025-12-29 cond-mat.mes-hall
Intrinsic staggered spin-orbit torque for the electrical control of antiferromagnets -- application to CrI$_3$
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
研究揭示了本征锯齿形自旋轨道扭矩在电控反铁磁体中的作用，通过CrI$_3$的计算验证了该机制对Néel向量确定性切换的贡献。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer torque induced spin waves in antiferromagnetic insulators
我们探讨了在绝缘反铁磁薄膜表面注入自旋电流激发自旋波的可能性。我们分析了磁补偿和非补偿接口。我们发现，在绝缘反铁磁材料中，自旋电流引起的自旋转移矩可以激发自旋波，并且所激发的自旋波的手征性由注入自旋电流的极化决定.此外，磁表面各向异性的存在可以大大增加这些激发的可及性。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally induced spin torque and domain wall motion in superconductor/antiferromagnetic insulator bilayers
我们从理论上研究了由相邻自旋分裂超导层中热产生的自旋电流引起的反铁磁绝缘层中的畴壁运动。一个未补偿的反铁磁界面使两个关键因素的机制-自旋分裂的超导体和吸收的自旋电流的反铁磁。用准经典理论和反铁磁体的Landau-Lifshitz-Gilbert描述处理超导体，我们发现畴壁沿热梯度以相对较大的速度$\sim 100$ m/s传播。我们的建议利用自旋分裂超导体的巨大的热响应，在实现大的自旋扭矩驱动畴壁和反铁磁体的其他自旋纹理。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Ultrafast Switching of Antiferromagnets via Spin-transfer Torque
皮秒开关的交错反铁磁秩序被证明是可实现的，通过自旋转移扭矩从一个短的电流脉冲。亚晶格磁化的耦合动力学映射到一个经典的钟摆受到重力和驱动脉冲，开关发生，如果钟摆获得足够的动能在脉冲克服最大的有效重力势。通过开关角和磁损耗对电流脉冲宽度和强度的依赖关系，探讨了最佳开关方案。这里讨论的物理提供了一个通用的路线走向多功能太赫兹应用程序通过反铁磁材料中的自旋转移力矩。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature-driven enhancement and sign reversal of field-like torque in Py/FePS$_3$ bilayers
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）
研究揭示Py/FePS₃双层中温度驱动的场类扭矩增强与符号反转，揭示反铁磁绝缘体在调控自旋轨道扭矩对称性与效率中的作用。
2026-03-01 cond-mat.mes-hall
Semiclassical equations of motion for disordered conductors: extrinsic interband velocity, corrected collision integral and spin-orbit torques
半经典运动方程被广泛用于描述导电材料中的载流子输运。然而，将无序系统地纳入半经典模型的实质性挑战仍然存在，导致定量的不准确性和偶尔错误的预测的期望值的物理观测。本文以量子力学密度矩阵为出发点，给出了无序导体中载流子半经典运动方程的一般公式。我们专注于外部电场，没有磁场，和自旋无关的无序。密度矩阵方法允许对杂质组态进行平均，并且具有无序平均密度矩阵的速度算符的迹可以被重新解释为由玻尔兹曼分布函数加权的半经典速度。通过这个基本原理，众所周知的本征群和异常速度是平凡恢复，而我们证明了一个外在的带间速度的存在，即无序校正的半经典速度的布洛赫电子，介导的带间矩阵元的贝瑞连接。类似的修正也存在于自旋算符的非平衡期望值中，对自旋-轨道力矩有贡献。为了获得与图解方法的一致性，将玻尔兹曼方程中的散射项校正到电场中的一阶，并且将玻尔兹曼方程求解到无序势中的子前导阶。我们的处方确保所有的顶点校正中存在的图解治疗考虑在内，并说明这一点，我们讨论模型的情况下，在拓扑绝缘体，包括异常霍尔效应以及自旋轨道扭矩。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall
Spin-transport, spin-torque and memory in antiferromagnetic devices: Part of a collection of reviews on antiferromagnetic spintronics
铁磁体是传感器和存储器应用的关键材料。相比之下，反铁磁体代表了磁有序材料的更常见形式，迄今为止，除了用于通过交换偏置建立参考磁取向之外，还发现了较少的实际应用。由于材料研究的最新进展和适用于器件应用的反铁磁自旋电子现象的发现，这种情况可能会在未来发生变化。Néel顺序的电开关和电检测的实验演示打开了一条通往基于反铁磁体的存储器件的路线。除了辐射和磁场的硬度，在反铁磁体中制造的存储单元本质上是多级的，可以用于神经形态计算。在反铁磁体中可达到的开关速度远远超过铁磁体和半导体存储器技术。本文综述了反铁磁体中电子自旋输运和自旋矩现象的最新研究进展，这些现象主要是相对论量子力学的结果。我们讨论了它们在纯反铁磁或铁磁/反铁磁混合存储器件中的应用
2017-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Proper dissipative torques in antiferromagnetic dynamics
毫无疑问，铁磁系统的磁化动力学由Landau-Lifshitz-Gilbert方程或其在各种自旋力矩下的推广所控制。与此相反，文献中有几组具有不同形式耗散力矩的双子格反铁磁体（AFM）的动力学方程，而没有合适的多子格反铁磁体和亚铁磁体的动力学方程。在这里，我们引入了一般的瑞利耗散泛函的拉格朗日方程，并推导出适当的形式的耗散扭矩的唯象方程的原子力显微镜与多子晶格。发现了一种由亚晶格间拖曳效应产生的新型耗散扭矩，它对磁振子寿命和畴壁运动有重要影响。特别是，我们的理论统一了文献中不同的AFM动力学方程。
2017-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion Hall effect and shape deformation of current-driven bilayer skyrmions in synthetic antiferromagnets
本文通过拉格朗日形式与微磁学模拟，揭示了合成反铁磁体中电流驱动双层斯格明子的霍尔效应与椭圆变形规律，并给出基于反铁磁交换矩的直观解释，为斯格明子赛道存储器等应用提供理论依据。
2025-07-21 cond-mat.mes-hall
Adiabatic and Nonadiabatic Spin-transfer Torques in Antiferromagnets
磁序中的电子输运与磁序动力学之间存在相互依赖关系，这为自旋相关现象提供了关键机制。近年来，反铁磁序作为磁序受到关注，其中电子输运对磁序的典型影响--电流诱导自旋转移矩一直存在争议，主要原因是缺乏基于量子场论的解析推导。本文建立了弱倾斜反铁磁体中缓变交错磁化强度自旋转移矩的微观理论。在我们的理论中，电子被捕获的成键/反键态，其中每一个是系统的本征态，双简并，并在空间上扩展到亚晶格，因为电子跳跃。本征态的自旋一般依赖于动量，在不考虑自旋-轨道耦合的情况下，在没有位置反转对称性的情况下，会出现非平凡的自旋-动量锁定。本征态的自旋流中包含一个与由动量空间导数定义的规范场成正比的反常分量，并在磁化强度上产生绝热自旋转移力矩。出乎意料的是，我们发现其中一个非绝热转矩具有与绝热自旋转移转矩相同的形式，而所获得的绝热和非绝热自旋转移转矩的形式与基于对称性考虑的唯象推导一致。这一发现表明，反铁磁体中自旋转移力矩的传统解释应该改变。我们的微观理论为反铁磁体中自旋相关的物理提供了基本的理解。
2020-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of staggered damping-like spin-orbit torque on synthetic antiferromagnetic domain walls
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学材料科学研究所）；Center for Science and Innovation in Spintronics, Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心）；International Center for Synchrotron Radiation Innovation Smart, Tohoku University（东北大学同步辐射创新智能国际中心）
该研究提出合成反铁磁体中交错阻尼类自旋轨道矩的理论，推导出畴壁速度的闭合形式，并预测符号反转与标度律，为实验提供直接目标。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Efficient Spin-Orbit Torques in an Antiferromagnetic Insulator with Tilted Easy Plane
反铁磁体内部自旋织构的电操纵为发展具有优异速度和高器件密度的自旋电子学提供了新的机会。然而，由于不同亚晶格之间复杂的相互作用，将自旋电流注入反铁磁体并实现有效的自旋-轨道-力矩诱导开关仍然具有挑战性。与此同时，由于磁化率的降低，反铁磁物质中电流感应磁动力学的性质和大小仍然很难表征，而杂散效应使实验解释进一步复杂化。在这项工作中，通过沿非基面取向生长反铁磁绝缘体薄膜α-Fe_2 O_3，我们实现了一种结构，其中注入的自旋电流可以在倾斜的易平面内鲁棒地旋转Néel矢量，其效率与经典铁磁体相当。自旋-轨道力矩效应在其他竞争机制中脱颖而出，并导致清晰的开关动态。由于这种新的机制，在通常采用的正交开关的几何形状相比，我们实现了双极反铁磁开关沿同一个通道，一个几何形状，这是更实用的设备应用的正电流和负电流。通过使有效的自旋-轨道力矩控制反铁磁有序，倾斜的易平面几何引入了一个新的平台，定量了解反铁磁体的开关和振荡动力学。
2022-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
