Nano-patterned magnonic crystals based on ultrathin YIG films
我们展示了一个微观磁晶体波导产生的纳米图案的20 nm厚的钇铁石榴石薄膜。利用相位分辨微聚焦布里渊光散射光谱，我们绘制了在这种周期性磁结构中传播的自旋波的强度和相位。基于这些映射，我们得到的色散和自旋波的衰减特性提供详细的信息，自旋波在磁振子晶体中的传播的物理。我们表明，在简化的物理图片相比，自旋波的最大衰减实现接近边缘的磁振子带隙，这是与非平凡的反射特性的自旋波在非均匀的场电位。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall
Voltage-Controlled Nano-Scale Reconfigurable Magnonic Crystal
利用压控垂直磁各向异性（PMA）在铁磁-介电异质结构中设计了一种纳米级可重构磁振子晶体。栅极金属条纹的周期性阵列放置在顶部的MgO/Co结构，以施加周期性的电场和修改PMA在Co。它的数值表明，施加的电压的栅极条纹修改自旋波传播，并导致形成带隙的自旋波谱。带隙是动态可控的，即可以在几纳秒内打开和关闭带隙。带隙的宽度和中心频率由所施加的电压限定。最后，它示出的电压的应用程序选择，而不是所有的栅极条纹允许一个预定义的修改的带隙谱。该压控可重构磁振子晶体为低功耗磁振子应用开辟了一条新的途径。
2016-07-27 cond-mat.mes-hall
On the speed of domain walls in thin nanotubes: the transition from the linear to the magnonic regime
当外部磁场沿纳米管轴施加时，薄纳米管中畴壁传播的数值模拟显示了描述为从线性到磁振子状态的转变的意想不到的行为。随着所施加的磁场的增加，速度随磁场线性增长的初始状态之后是斜率的突然变化，伴随着自旋波的发射。在这项工作中，解释这种行为的畴壁的速度的解析公式是通过对薄纳米管的Landau Lifshitz Gilbert方程的渐近研究而得出的。我们发现，动态可以减少到一个一维的双曲型反应扩散方程，即阻尼双正弦戈登方程，这表明过渡到磁振制度的畴壁速度接近自旋波的速度。这个方程先前已经被发现描述弱铁磁体中的畴壁传播，其迁移率与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用常数成比例，对于坡莫合金纳米管，迁移率与纳米管半径成比例。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall
Magnonic crystals - prospective structures for shaping spin waves in nanoscale
本文从理论上研究了一维、二维和三维周期性磁振子晶体中自旋波的能带结构。我们用平面波法、频域有限元法和时域微磁模拟方法求解Landau-Lifshitz方程，得到自旋波的动力学和本征模谱。在线性近似下计算了自旋波谱。在本文中，我们显示这些方法在计算各种类型的自旋波的有用性。本文研究了一维磁振子晶体中Damon-Eshbach自旋波的表面特性及其表面局域化随第一布里渊区带数和波数的变化。自旋波激发的表面性质通过用导体覆盖磁振子晶体的板被进一步利用。二维磁振子晶体中的能带结构由于退磁场引入的附加空间不均匀性而变得复杂。这改变了自旋波色散，使得磁振子晶体的能带结构强烈依赖于夹杂物的形状和晶格类型。内部磁场的不均匀性对于晶格常数小的磁振子晶体变得不重要，其中交换相互作用占主导地位。对于具有小晶格常数的三维磁振子晶体，我们发现了宽的磁振子带隙，并指出可以探索不同材料在磁振子晶体中的空间分布，以实现自旋波的定制有效阻尼。
2017-03-11 cond-mat.mes-hall
Comment on "Physical Origin and Generic Control of Magnonic Band Gaps of Dipole-Exchange Spin Waves in Width-Modulated Nanostrip Waveguides" [K.-S. Lee, D.-S. Han, and S.-K. Kim, PRL 102, 127202 (2009), arXiv:0811.0411]
在参考文献[PRL 102，127202（2009）]中，Lee等人基于OOMMF模拟报道了在一维宽度调制的坡莫合金纳米带波导中存在大的磁振子带隙。然而，由于他们施加以激发自旋波（SW）的磁场脉冲的对称性不是一般的，具有A对称性的SW分支的整个集合从磁振子能带结构中省略（见下文）。不幸的是，这一遗漏导致了误导性的结论，例如，带隙的数量，宽度和位置。我们在这里提出了完整的能带结构的基础上，给出了一致的预测，从而证实了所采用的方法，即微观方法，OOMMF模拟，和线性化的朗道-Lifshitz方程的基础上的方法。此外，我们提供了一个物理解释使用群论。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall
Reconfigurable spin-wave platform based on interplay between nanodots and waveguide in hybrid magnonic crystal
提出由纳米点链与坡莫合金波导耦合构成的混合磁子晶体，通过研究单畴态与斯格明子态下的复杂自旋波谱，揭示了其可重构潜力及在磁子学和神经网络中的应用前景。
2024-10-16 cond-mat.mes-hall
Magnonic crystals for data processing
磁振子-自旋波的量子-在磁性材料中以纳米级的波长传播，并以角动量的形式携带信息，可以用作下一代纳米级低损耗信息处理系统中的数据载体。在这方面，具有在空间中周期性变化的特性的人造磁性材料，称为磁振子晶体，特别有希望用于控制和操纵磁振子电流。在这篇文章中，不同的方法实现静态，可重构，动态磁振子晶体，以及各种新的波现象发现在这些晶体。特别注意的是专门利用磁振子晶体处理模拟和数字信息。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall
Magnonic band gap and mode hybridization in continuous Permalloy film induced by vertical coupling with an array of Permalloy ellipses
我们研究了均匀的坡莫合金薄膜中的磁振子能带结构，该薄膜由周期排列的椭圆形坡莫合金点装饰，并由非磁性Pt间隔物隔开。实验证明了Damon-Eshbach波在坡莫合金薄膜中传播时的磁振子能带结构的形成，其带隙在布里渊区边界处打开，在较小的波数处出现带分裂，这分别是由于连续薄膜的布拉格干涉和传播波与纳米椭圆的驻波谐振模的相互作用造成的。坡莫合金纳米点的形状各向异性允许通过相对于下面的膜磁化的两种磁化状态之间的切换来控制自旋波动力学，从而实现磁能带结构可重编程性。通过数值分析，我们表明，在形成的磁振子能带结构的主要作用是由在膜中的传播波和纳米点的磁化振荡之间的垂直动态耦合。
2018-08-29 cond-mat.mes-hall
The magnonic limit of domain wall propagation in ferromagnetic nanotubes
我们报道了场驱动的铁磁纳米管中涡旋状畴壁的研究。这种特殊的几何形状产生了静态壁配置的特殊特征，这显著地影响其动态。不像畴壁在平坦的条带中，畴壁传播的左右对称性被打破。此外，畴壁速度不受Walker击穿的限制。在足够大的磁场下，畴壁速度达到自旋波的速度（约1000 m/s），并且此后与自旋波的直接发射相关联。运动的畴壁保持其主要结构，但具有特征性的自旋波尾。这种拓扑孤子的空间分布由自旋波色散决定。
2010-09-28 cond-mat.mes-hall
Elongated Skyrmion as Spin Torque Nano-Oscillator and Magnonic Waveguide
由于自旋力矩纳米振荡器在未来微波通信技术和神经形态计算中的潜在应用，近几十年来，它在理论和实验上得到了广泛的研究。在这项工作中，我们提出了一个基于skyrmion的自旋矩纳米振荡器驱动的空间均匀的直流电，其中skyrmion是由两个钉扎位点限制。不同于其他基于skyrmion的振荡器，产生的圆周运动或呼吸模式的skyrmion，稳态振荡运动产生的周期性变形的拉长skyrmion。通过微磁学模拟，我们发现振荡频率依赖于驱动电流、阻尼常数以及钉扎位置的特性。这种对直流电的非线性响应被证明是普遍的，并且也可以出现在反回旋子、回旋子和畴壁的情况下。此外，细长的skyrmion拥有矩形状的畴壁，它也可以作为一个磁振子波导。利用自旋波在该波导中的传播，我们提出了一种逻辑门的器件设计，并演示了其性能。
2023-01-11 cond-mat.mes-hall
Spin-wave nonreciprocity based on interband magnonic transitions
基于时间反转和空间反转对称破缺磁场引起的带间磁振子跃迁，我们从理论上证明了Ni 80 Fe 20纳米条形波导中的线性自旋波非互易性.一个分析耦合模式理论的自旋波，发展到描述的过渡是伴随着同时的频率和波矢位移的耦合自旋波，以及证实了数值模拟。我们的研究结果为实现自旋波隔离以及利用外加磁场对自旋波传播进行动态控制奠定了基础。
2013-08-07 cond-mat.mes-hall
True amplification of spin waves in magnonic nano-waveguides
本文通过设计有效磁化接近零的亚微米磁振子波导，利用纳秒级自旋轨道矩脉冲抑制磁振子散射，首次实现传播自旋波强度高达500%的指数放大，为低功耗可级联磁振子计算架构奠定基础。
2024-02-22 cond-mat.mes-hall
Voltage-Controlled Reconfigurable Magnonic Crystal at the Submicron Scale
多铁性提供了一种优雅的手段来实现电压控制和在基于铁磁材料的微观纳米级系统中的动态重构。这些性质在磁振子领域特别有趣，在磁振子领域，自旋波被用来执行高级逻辑或模拟功能。近年来，纳米磁振子{ \color{black}}的出现有望最终导致磁振子器件的大规模集成。然而，一个紧凑的电压控制，按需可重新配置的磁振子系统尚未显示。在这里，我们介绍了在一个完全外延异质结构的多铁性与铁磁体的组合，以实现这样的电压控制和可重构的磁振子系统。在具有$500\,\mathrm{nm}$周期性的薄多铁性$\mathrm{BiFeO_3}$中压印剩余电极化产生微米级铁磁$\mathrm{La_{2/3}Sr_{1/3}MnO_3}$磁振子波导中的有效磁场的调制。我们证明了磁电耦合的自旋波传播光谱的特征，在这个人工的，电压诱导，磁振子晶体和演示发生一个强大的磁振子带隙与$>20 \,\mathrm{dB}$拒绝。
2021-05-16 cond-mat.mes-hall
Domain wall skyrmion-based magnonic crystal
Hunan University（湖南大学）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）；Central South University（中南大学）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）
利用磁域壁Skyrmion链构建磁波晶体，实现对磁域壁中自旋波传播的调控，为设计高效磁波纳米电路提供新方法。
2025-09-24 cond-mat.mes-hall
Magnetization Reversal of 50-nm-wide Ni81Fe19 Nanostripes by Ultrashort Magnons in Yttrium Iron Garnet for Memory-Enhanced Magnonic Circuits
本研究针对传统电子与冯·诺依曼架构的局限，利用YIG中低功率激发的超短波长磁振子，实现50 nm宽Py纳米条的磁化翻转，为磁振子存内计算器件设计提供支撑。
2023-12-14 cond-mat.mes-hall
Spin-wave phase inverter upon a single nanodefect
对纳米元件磁性的局部修饰是设计下一代磁振子器件的关键，在磁振子器件中，信息通过自旋波进行携带和处理。其中最大的挑战是制作简单和微型相控元件具有广泛的可调谐性。在这里，我们成功地实现了这样的自旋波移相器上的单一纳米槽由聚焦离子束铣削在钴铁微尺寸磁振子波导。通过改变凹槽深度和面内偏置磁场，我们连续调整自旋波相位，并通过实验证明了完全的相位反转。相移的微观机制是基于纳米沟槽作为几何缺陷和较低的自旋波群速度在沟槽下的波导中的组合作用，其中由于在离子束铣削期间并入Ga离子而降低了磁化强度。所提出的移相器可以很容易地与自旋波逻辑门和其他磁振子器件进行片上集成。我们的研究结果是至关重要的设计纳米磁振子电路和自旋波纳米光学的发展。
2019-02-11 cond-mat.mes-hall
Parametric generation of spin waves in nano-scaled magnonic conduits
磁振子研究领域提出了一种基于自旋波的低能量波逻辑计算技术，以补充现有的CMOS技术，并为新兴的非常规计算架构提供基础。然而，磁阻尼是全磁振子逻辑电路和多器件网络的限制因素，最终使得有效操纵和放大自旋波的机制成为必要。在这方面，平行泵浦是一种通用的工具，因为它允许选择性地产生和放大自旋波。虽然在微观系统中进行了广泛的研究，但纳米级系统缺乏研究来评估并行泵浦在磁振子中的可行性和潜在的未来用途。在这里，我们研究了纵向磁化100 nm宽的磁振子纳米管道使用空间和时间分辨微聚焦布里渊光散射光谱。利用平行泵浦产生自旋波，我们观察到偶极自旋波的非共振激发优于短波长交换自旋波的共振激发。此外，我们利用这种技术来访问一个单独的纳米管道的有效自旋波弛豫时间，观察到一个大的弛豫时间高达（115.0 +- 7.6）ns。尽管所研究的纳米管道中的泵浦效率显著降低，但发现一个合理的小阈值使得并行泵浦在纳米尺度上是可行的。
2022-01-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
1D YIG hole-based magnonic nanocrystal
University of Vienna（维也纳大学）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）；INNOVENT e. V. Technologieentwicklung（INNOVENT 技术开发协会）；Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；HUST（华中科技大学）；RPTU（莱茵兰-普法尔茨技术大学）
本文报道了一种一维YIG磁子晶体的设计、制备与表征，通过纳米孔结构实现超过5微米的磁子波传输，并发现显著的带隙效应。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Hybrid structure with a ferromagnetic film and an array of magnetic molecules for deep-nanoscale reprogrammable magnonics
该研究提出了一种基于铁磁薄膜和磁性分子阵列的混合结构，通过磁性分子的排列和外部磁场控制，实现深纳米尺度的可重编程磁学系统，适用于高频自旋波应用。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall
Coherent Spin Waves in Curved Ferromagnetic Nanocaps of a 3D-printed Magnonic Crystal
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Helmholtz-Zentrum Dresden–Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）
本研究通过三维打印磁性晶体与芯片微谐振器结合，实现了曲面纳米胶囊中相干自旋波的操控，揭示了边缘模式的拓扑保护特性及相位演化，为超快磁学数据处理提供了新途径。
2025-06-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nanoscale Magnonic Neurons
该研究通过二维手性磁共振子实现神经元功能，利用非线性共振散射实现自旋波的宽角散射，并展示其在磁性神经网络中的应用潜力。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Tailoring spin wave channels in a reconfigurable artificial spin ice
人工自旋冰是一种几何排列的相互作用的纳米磁体，在实现可重构磁子晶体方面具有很大的潜力。这种系统允许在纳米尺度上操纵自旋波，并将其用作信息载体。然而，目前实现基于人工自旋冰的磁振子晶体存在两个普遍的障碍：人工自旋冰的磁状态难以重新配置，并且纳米岛之间的静磁相互作用通常很弱，从而防止模式耦合。我们证明，使用微磁建模，耦合弱相互作用的纳米磁体制成的可重构人工自旋冰的几何形状的软磁底层创建一个复杂系统表现出动态耦合模式。这些产生的自旋波通道在底层中定义明确的频率，基于人工自旋冰磁状态，可以重新配置。这些发现为实现可重构磁振子晶体打开了大门，磁振子晶体具有在基于磁振子的逻辑架构中用于数据传输和处理的潜在应用。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall
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
Toroidal Moments in Confined Nanomagnets and their Impact on Magnonics
该研究建立了受限纳米磁体中环形矩的计算判据，厘清其不同定义的关联，拓展了环形矩的物理意义，为磁振子系统非互易性的识别与估算提供了更通用的方法。
2025-06-16 cond-mat.mes-hall
Motion of skyrmions in nanowires driven by magnonic momentum-transfer forces
我们研究了从靠近纳米线边缘的驱动层流出的自旋波电流$J$引起的纳米线中磁skyrmions的运动。通过应用微磁学模拟和有效的Thiele方程的分析，我们发现，skyrmion的轨迹是由两个力的相互作用，由于磁振子电流和线边界。skyrmion被吸引到驱动层，并被由于线边界而产生的排斥力加速。我们认为这两种情况下的驱动纵向和横向的纳米线，但一个稳态运动的skyrmion仅获得横向磁振子电流。对于后一种情况，我们发现在低电流密度$J$的极限下，速度-电流关系$v \sim J/α$，其中$v$是Skyrmion速度，$α$是Gilbert阻尼。对于大的$J$，在强驱动的情况下，skyrmion被推入驱动层，导致skyrmion速度下降，最终导致skyrmion的破坏。
2017-06-06 cond-mat.mes-hall
Electric control of emergent magnonic spin current and dynamic multiferroicity in magnetic insulators at finite temperatures
将热能转换成磁振子自旋电流和/或有效电极化的强度有望实现新的器件功能。本文提出了一种利用空间不均匀的外部静态电场在均匀温度下产生和控制开路磁子自旋电流和有效多铁性的方法。这个领域施加到一个铁磁绝缘体的Dzyaloshinskiii-Moriya型耦合局部变化的磁振子色散和修改的密度的热激发磁振子在一个区域的规模的字段的不均匀性。由此产生的磁振子密度梯度可以看作是有效磁振子温度梯度。这种有效的热梯度与局部磁振子色散一起导致开路、电场控制的磁振子自旋电流。事实上，对于外部电场的适度变化，预测的磁振子自旋电流是由可比的外部温度梯度产生的自旋（塞贝克）电流的规模。由成熟的数值支持的分析方法证实，有限的温度和不均匀的电场对于这种新出现的非平衡现象都是必要的。该提议可以集成在磁振子和多铁性电路中，例如使用例如纳米图案化将热转换成电控纯自旋电流，而不需要在纳米尺度上产生大的热梯度。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall
Reconfigurable Spin-Wave Properties in Two-Dimensional Magnonic Crystals Formed of Diamond and Triangular Shaped Nanomagnets
本研究通过宽带铁磁共振光谱对比菱形与三角形二维纳米磁点结构的可重构自旋波特性，揭示了形状、偏置场参数及反演对称性对自旋波动力学的关键影响，为磁振子器件的结构设计与参数调控提供了实验依据。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of band narrowing and mode conversion in two-dimensional binary magnonic crystal
我们介绍了一种新型的二元磁振子晶体，其中两种不同尺寸的Ni $_{80}$ Fe $_{20}$纳米点对角连接形成一个单元，并且这些单元排列在正方形晶格中。利用时间分辨磁光克尔效应显微镜测量了样品的磁化动力学，改变了偏置磁场的大小和面内取向（$ϕ$）。有趣的是，在$ϕ=0^{\circ}$中，自旋波模式分布显示出阵列内自旋波功率的频率选择性空间定位。随着$ϕ$在$0^{\circ}<ϕ\leq 45^{\circ}$范围内的变化，我们观察到由于局域到扩展自旋波模式转换而导致的能带变窄。在进一步增加$ϕ$时，自旋波模式慢慢失去扩展性质，并在90 $^{\circ}$再次完全局域化。我们已经广泛地证明了静磁杂散场分布的旋转对称性获得的自旋波模式的作用。从微磁学模拟，我们发现，纳米点之间的偶极交换耦合导致显着修改的自旋波模式配置文件相比，个别的小和大的点的阵列。数值计算表明，纳米点之间的物理连接提供了更多的控制点，在不同的偏置磁场取向的自旋波在晶格中的传播。这种新型的二元磁振子晶体在磁振子器件如自旋波波导、滤波器、耦合器和其它片上微波通信器件中有潜在的应用。
2019-01-27 cond-mat.mes-hall
Perspective on Nanoscaled Magnonic Networks
本文综述磁振子器件及其在神经形态、随机和储备池计算中的应用，提出逆向设计磁振子学作为新工具，并预测能耗、提出通用磁振子电路基准。
2023-11-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Giant supermagnonic Bloch point velocities by jet propulsion effect in cylindrical ferromagnetic nanowires
实现磁畴壁的高速度是它们在现代纳米电子应用中用作信息载体的关键因素。在纳米磁学和自旋电子学中，这些速度通常受到内部畴壁不稳定性（称为沃克击穿现象）或自旋波发射（称为磁振子区）的限制。在刚性畴壁模型中，最大磁振子速度作为一个有效的“光速”，提供了一个相对论类比的畴壁速度限制。圆柱形磁性纳米线是不存在沃克击穿现象的系统的示例。在这里，我们证明了在具有高磁化强度的圆柱形纳米线（如铁）中，也可以显著地超过磁振子极限。我们的数值模拟表明布洛赫点域壁速度高达14公里/秒，远高于在1.7-2.0公里/秒的间隔估计的磁振子极限。关键成分是畴壁的锥形形状，其在动态过程中伸长并断裂，导致由于喷射推进效应而导致畴壁加速。这种效应对于基于圆柱形磁性纳米线的三维自旋电子网络具有重要意义。
2023-02-23 cond-mat.mes-hall
Effect of Hole Shape on Spin-Wave Band Structure in One-Dimensional Magnonic Antidot Waveguide
我们提出了通过改变反点的形状来调节自旋波能带结构，特别是纳米级磁振子反点波导中的带隙的可能性。改变反量子点的形状对波导中自旋波色散关系的影响已被仔细监测。我们解释所观察到的变化，通过分析平衡磁位形和磁振子功率和相位分布曲线在自旋波动力学。波导内的反点边界处的交换场的不均匀性被发现在控制所讨论的长度尺度的能带结构中起着至关重要的作用。这些观测结果对磁反点基磁振子晶体和波导的发展具有重要意义。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall
A micro-structured ion-implanted magnonic crystal
研究了自旋波在局域离子注入微结构磁晶体波导中的传播。辐射引起沿波导的饱和磁化强度的周期性变化。因此，自旋波透射谱呈现出一组频带，其中自旋波传播被抑制。一个微弱的修改的饱和磁化强度的7%是足以减少的自旋波传输的带隙的一个因素的10。这些结果证明了局域离子注入用于制造有效的微米和纳米尺寸的磁振子自旋电子学应用的磁振子晶体的适用性。
2013-04-26 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-torque magnonics
利用自旋波传播来进行纳米级信息传输和处理的磁振子学领域，由于自旋-轨道力矩的出现而得到了显著的发展。后一种现象可以允许人们克服磁振子器件的两个主要缺点-将电信号转换为自旋波信号的低能量效率，以及薄膜波导结构中自旋波的快速空间衰减。乍看之下，自旋-轨道力矩对自旋波的激发和放大似乎很简单。然而，最近的研究表明，在自旋电流与动态磁模式的相互作用中，模式选择性的缺乏以及动态非线性现象的发生是显著的障碍。在这里，我们讨论了克服这些限制的可能途径，基于抑制非线性自旋波相互作用的磁性系统与垂直磁各向异性。我们表明，这种方法可以有效地激发相干磁化动力学和传播自旋波在扩展的空间区域，并有望使实际实施的自旋波传播损失的完全补偿。
2020-05-04 cond-mat.mes-hall
Writable spin wave nanochannels in an artificial-spin-ice-mediated ferromagnetic thin film
利用自旋波来传输和处理信息的磁光电子学是一种很有前途的低功耗数据处理技术。其中一个主要的挑战是自旋波传播路径的局部控制。在这里，我们引入了可写磁振子的概念，利用人工自旋冰系统的高度灵活的可重构性和可重写性。使用微磁学模拟，我们表明，全球可切换的自旋波传播和本地可写的自旋波纳米通道可以实现在人工风车自旋冰下的铁磁薄膜。由可重构自旋波纳米通道实现的可编程磁振子提供了一种独特的设置，以设计用于超低功耗应用的可编程磁振子电路和逻辑器件。
2022-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics in a three-dimensional interconnected nanowire array
通过频域微磁模拟研究三维互连磁性纳米线阵列的高频磁化动力学，揭示共振与几何和磁构型的关联，展示其在可调谐磁子器件中的应用潜力。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall
Magnonic Interferometric Switch for Multi-Valued Logic Circuits
我们研究了磁振子干涉开关在多值逻辑电路中的可能应用。开关是一个三端器件，由两个自旋通道组成，其中输入、控制和输出信号都是自旋波。通过源极和栅极自旋波之间的干涉实现信号调制。我们报告的实验数据的微米级原型的基础上Y3 Fe 2（FeO 4）3结构。在偏置磁场的不同角度下测量输出特性。在室温下，原型的开/关比超过36 dB。实验数据的理论分析和微观磁模拟的结果显示自旋波传播在微米尺寸的磁性结的补充。我们还提出了数值模拟的结果，说明了一个纳米尺寸的开关组成的源极-漏极沟道中只有20个自旋的操作。利用自旋波干涉作为开关机制，可以构建纳米级逻辑门，并使每次操作的能量最小化，这仅受噪声容限的限制。利用相位除了幅度的信息编码提供了一个创新的途径，多状态逻辑电路。我们描述了基于磁振子干涉开关的三值逻辑电路的可能实现。干涉开关固有的优点和缺点进行了讨论。
2016-09-07 cond-mat.mes-hall
Magnon confinement and trapping at the nanoscale
International Quantum Academy（国际量子学院）；Beihang University（北京航空航天大学）；Universidad Técnica Federico Santa María（弗雷德里科·Santa María 技术大学）；Cnr-Istituto Officina dei Materiali（意大利国家研究委员会材料研究所）
本文综述了磁子限制与捕捉的方法和技术，探讨了其在磁电子学和量子计算中的应用与前景。
2026-02-09 cond-mat.mes-hall
Defect-sensitive High-frequency Modes in a Three-Dimensional Artificial Magnetic Crystal
本研究通过微磁模拟探究金刚石晶格结构的三维人工磁晶体的高频激发谱，发现狄拉克型磁缺陷会改变其磁振子谱，为高密度磁振子器件应用提供新方向。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall
Collective spin waves in arrays of Permalloy nanowires with single-side periodically modulated width
我们通过实验和数值计算研究了集体自旋波在具有周期性调制宽度的纵向磁化纳米线阵列中传播的色散。研究了两种单边调制和不同调制周期的纳米线阵列，并与宽度均匀的纳米线阵列进行了比较。在倒易空间的第三布里渊区测量的自旋波色散表明，宽度调制的纳米线存在两个色散模，其磁子带的振幅取决于调制周期，在较高频率处存在一组非色散模.这些发现与在均匀宽度纳米线中观察到的结果不同，在均匀宽度纳米线中，只有最低模具有相当大的色散。用动力学矩阵法满意地再现了所测得的自旋波色散。在这项工作中提出的结果是重要的，鉴于可能实现的频率可调谐磁振子器件。
2017-10-25 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Tubes as Magnonic Waveguides
各种最新的实验已经证明了理论预测，即平面磁结构中的畴壁可以作为出色的磁振子波导来引导自旋波，为构建磁振子器件建立了极好的平台。近年来，三维纳米磁性得到了迅速的发展，成为磁学的一个重要分支，因为三维磁性结构揭示了隐藏在平面磁性结构背后的许多新物理现象，必将为器件工程提供更广阔的空间。Skyrmions和antiSkyrmions，作为自然的三维磁配置，尚未考虑在自旋波沟道和转向的背景下。在这里，我们表明，skyrmion管可以作为非平面磁振子波导，如果适当的激发。磁性纳米棱镜中的隔离skyrmion管诱导自旋波的空间分离的内部和边缘通道;与边缘通道相比，内部通道具有更窄的能隙，因此可以以更低的频率传输信号。此外，我们验证了这些自旋波光束沿磁性纳米棱镜被限制在势阱的区域。自旋波信号在这种波导中的传输是由Skyrmion的局部驱动本征模的相干传播引起的，即，呼吸和旋转模式。最后，我们发现沿着内部通道的自旋波比沿着边缘通道的自旋波更不易受磁场的影响。我们的工作将为自旋波操纵开辟一个新的舞台，并帮助弥合skyrmionics和magnonics。
2019-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnonic Band Structure Established by Chiral Spin-Density Waves in Thin Film Ferromagnets
最近的理论研究已经证明了在铁磁纳米线中激发和维持非共线磁化状态的可能性。所产生的状态被称为自旋密度波（SDW）。SDW可以被解释为在具有易平面各向异性的系统中具有恒定流体密度和流体速度的流体动力学状态。在这里，我们考虑的非局域偶极子场所产生的有限厚度的磁性薄膜上的空间分布的SDW和相关的磁振子色散的效果。利用拉莫尔扭矩方程的流体动力学制剂，它被发现，非局部偶极子场调制流体速度。这样的调制引起磁振子能带结构，这与均匀磁化上磁振子的典型色散关系不同。微磁学模拟验证了分析结果。GHz的顺序上的带隙数值观察到依赖于SDW流体的速度和膜厚度的现实材料参数。所提出的结果表明，SDW可以找到应用程序作为可重构的磁振子晶体。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Probing the wave-vector gap in nanoscale magnonics
CEITEC BUT, Brno University of Technology（布尔诺理工大学 CEITEC）；Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院材料科学与工程系）；Institute of Photonics and Quantum Sciences, SUPA, Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学光子与量子科学研究所）；Department of Quantum Nanoscience, Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子纳米科学系卡弗里纳米科学研究所）；Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学和短脉冲光谱研究所）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）；Department of Chemistry, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院化学系）
本文针对纳米尺度磁子学中30至300 rad/μm的波矢间隙，综述五种新兴测量技术的原理、能力与前景，为相关研究提供互补的实验手段。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall
Interplay between intra- and inter-nanowires dynamic dipolar interactions in the spin wave band structure of Py/Cu/Py nanowires
我们从实验和理论上研究了宽度为280 nm、间距为80 ~ 280 nm的坡莫合金（10 nm）/铜（5 nm）/坡莫合金（30 nm）纳米线阵列的可重编程自旋波能带结构。我们发现，取决于线间分离，反平行配置，其中两个坡莫合金层的磁化指向相反的方向，在特定的磁场范围内是稳定的，从而使我们能够直接比较能带结构与平行排列。我们表明，集体自旋波的布洛赫型传播通过阵列与不同的磁振子带宽的结果之间的相互作用的内和纳米线间的动态偶极相互作用。通过考虑两个铁磁层中的动态磁化和它们的平均值之间的相位关系（同相或异相）来实现详细的理解，例如它们是否具有静止或传播特性。这项工作开辟了磁场控制的可重构层状磁振子晶体，可用于未来的纳米磁振子自旋电子器件的道路。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Reconfigurable nano-scale spin-wave directional coupler
提出了一种由两个横向平行的纳米尺度偶极耦合自旋波波导组成的自旋波定向耦合器，并利用微磁学模拟和解析理论对其进行了研究。在传播过程中在一个波导中激发的SW的能量周期性地转移到另一个波导并返回，并且这种转移的空间半周期被定义为耦合长度。耦合长度由波导之间的偶极耦合确定，并且在设备输出处转移到另一波导的SW能量的分数可以随着SW频率、偏置磁场和波导的静态磁化的相对取向而变化。所提出的定向耦合器的设计可以用于面向数字计算的磁振子作为磁振子导管的连接器（多路复用器）而不直接接触，或者在模拟微波信号处理中作为可重构的纳米级功率分配器和/或频率分离器。
2017-04-07 cond-mat.mes-hall
Magnetic Field Controlled Surface Localization of Spin-Wave Ferromagnetic Resonance Modes in 3D Nanostructures
该研究通过微磁学模拟证明，三维纳米结构的几何特征（如木堆状和螺旋二十四面体）能控制自旋波铁磁共振模式的表面局域化，并可通过磁场方向实现动态切换，为三维磁子学提供了新方法。
2024-08-07 cond-mat.mes-hall
Excitation and detection of short-waved spin waves in ultrathin Ta/CoFeB/MgO-layer system suitable for spin-orbit-torque magnonics
我们报告的激发和检测的短波自旋波的波矢高达约$40\,\mathrm{rad}\,μ\mathrm{m}^{-1}$自旋波波导制成的，在平面内磁化的Co $_{8}$ Fe $_{72}$ B $_{20}$（CoFeB）。CoFeB被并入Ta/CoFeB/MgO的层堆叠中，该层堆叠是具有大的自旋轨道转矩和大的垂直磁各向异性常数的层系统。短波自旋波由纳米共面波导激发，并通过自旋整流和微聚焦布里渊光散射光谱检测。我们发现，大的垂直磁各向异性的自旋波寿命大大受益，导致在没有界面阻尼的散装系统的寿命相媲美。所提出的结果铺平了道路，成功地扩展磁振子的非对称层堆叠具有大的自旋轨道扭矩。
2017-01-05 cond-mat.mes-hall
Magnons in a Quasicrystal: Propagation, Localization and Extinction of Spin Waves in Fibonacci Structures
磁振子准晶由于具有更复杂的自旋波谱和分形特征，使得磁振子准晶具有比常规磁振子晶体更好的自旋波操纵能力。在这里，我们报告的直接X射线显微镜观察传播SW在磁振准晶，偶极耦合坡莫合金纳米线排列在一维斐波那契序列。来自第一和第二带的SW以及来自它们之间的带隙的倏逝波被成像。此外，额外的迷你带隙的频谱中展示，直接表明系统的准周期性的影响。实验结果解释使用数值计算，我们推导出一个简单的模型来估计准周期结构中的磁振子间隙的频率位置。一维磁振准晶体中SW谱的表现特征允许利用这类超材料用于磁振子，并使其成为未来应用的理想基础。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall
Observing high-k magnons with Mie-resonance-enhanced Brillouin light scattering
磁振子技术是一种超越CMOS技术的技术，它利用自旋波的量子磁振子进行低功耗信息处理。许多磁振子概念和器件最近在宏观和微观尺度上得到了证明，现在这些概念需要在纳米尺度上实现。布里渊光散射光谱和显微镜（BLS）已经成为自旋波可视化和表征的标准技术，并使许多开创性的磁振子实验成为可能。然而，由于它的基本限制，在最大可检测的磁振子动量，传统的BLS不能用于检测纳米自旋波。在这里，我们表明，在介电纳米粒子的光诱导米氏共振可用于扩展的范围内可访问的自旋波波矢量超出BLS的基本限制。该方法具有普适性，可用于处理热激发以及相干激发的高动量、短波长自旋波的许多磁振子实验。这一发现大大扩展了BLS技术用于纳米级磁振子研究的可用性和相关性。
2022-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.app-ph
Spin wave nonreciprocity and magnonic band structure in thin permalloy film induced by dynamical coupling with an array of Ni stripes
控制自旋波在磁介质中传播的一种有效方法是使用称为磁振子晶体（MC）的周期性图案。然而，由于对尖锐界面的要求，具有纳米尺度周期性的MC特别是双组分的制造是一项具有挑战性的任务。另一种解决方法是使用周期性改变的均匀铁磁薄膜。该结构也适用于利用表面自旋波的非互易性质。在这项工作中，我们证明了磁振子能带结构形成薄坡莫合金薄膜由于动态静磁耦合附近的表面镍条。我们发现，带隙宽度可以系统地调整薄膜和条纹之间的夹层厚度的变化。我们还显示了非互易性的效果，这是看到在带隙边缘从布里渊区边界移动，也在非互易性的相互作用中传播的自旋波在Py膜中的自旋驻波在Ni条纹。我们的发现为进一步研究和利用磁振子器件中的非互易性和能带结构提供了可能。
2017-06-10 cond-mat.mes-hall
Epitaxial $\mathrm{Co_2MnSi}$ with intrinsic magnetocrystalline anisotropy as a route to bias-field-free nonlinear half-metal magnonics at the nanoscale
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道）；Université de Lorraine（洛林大学）
本文通过研究外延 $\mathrm{L2}_1$ 有序 $\mathrm{Co_2MnSi}$ 波导中的线性和非线性自旋波动力学，展示了其本征立方各向异性可抑制非线性不稳定性并实现无偏置场操作，为半金属磁子学提供了稳健可扩展的平台。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Collective spin excitations in bi-component magnonic crystals consisting of bi-layer Permalloy/Fe nanowires
在发展中的磁振子领域，通过具有不同磁性的材料的适当组合及其在亚微米尺度上的纳米结构来实现自旋波传播的剪裁是非常重要的。我们已经利用深紫外光刻，结合倾斜阴影沉积技术，制造紧密间隔的双层纳米线（NW）的阵列，间隔d=100 nm和周期a=440 nm，具有底部和顶部层分别由坡莫合金和铁制成。NW具有矩形截面（相等宽度的底层和上层）或L形截面（一半宽度的上层）。利用布里渊光散射技术测量了上述双层纳米线阵列中集体自旋波激发的频散，同时在倒易空间的三个布里渊区上垂直于线长扫描波矢量。对于矩形NW，最低频率基本模式，其特征在于跨NW宽度的动态磁化的幅度的准均匀分布，表现出相当大的和周期性的频率分散。类似的色散模式也存在于L形纳米线中，但模式振幅集中在纳米线的薄侧。分析了与上述基模相关的磁振子带的宽度和中心频率，表明两者都可以通过改变外加场来调谐。此外，对于L形的NW，它示出，也有第二色散模式，在较高的频率，其特征在于集中在NW的厚侧的振幅。这些实验结果已被定量再现的原始数值模型，其中包括二维格林函数的动态磁化和层间交换耦合层间的偶极场。
2016-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamics of reconfigurable artificial spin ice: towards magnonic functional materials
在过去的几年里，人工自旋冰的磁化动力学研究已经成为一个充满活力的研究领域。人工自旋冰是几何排列的相互作用的磁性纳米岛的集合，它们通过设计显示出挫折。这些最初是为了模仿稀土烧绿石材料的行为，并使用二维磁性测量技术研究涌现行为和挫折。最近，已经清楚的是，有可能制造人工自旋冰，其可以潜在地用作功能材料。在这方面，我们回顾了自旋冰的共振行为（这是在GHz的频率范围内），专注于其潜在的应用磁振子晶体。在磁振子晶体中，自旋波通过能带结构工程被功能化用于逻辑应用。虽然已经确定人工自旋冰可以具有丰富的模式谱，自旋冰创建磁振子晶体的适用性取决于它们的可重构性。因此，我们描述了最近的工作，旨在开发技术，并创建几何形状，允许完全可重构的自旋冰磁状态。我们还讨论了实验，理论和数值方法来确定人工自旋冰的光谱响应，并给出了展望可重构自旋冰的新方向。
2020-04-19 cond-mat.mes-hall
From the spin eigenmodes of isolated Néel skyrmions to the magnonic bands of a skyrmionic crystal: a micromagnetic study as a function of the strength of both the interfacial Dzyaloshinskii-Moriya and the exchange constants
界面间的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，Dzyaloshinskii-Moriya interaction）可能导致铁磁薄膜中出现Néel skyrmion。这些拓扑保护结构，其直径小至几纳米，现在可以在室温下稳定，并已被提出用于实现人工磁振子晶体和新的自旋电子器件，如赛道存储器。从这个角度来看，分析它们在GHz范围内（即在当前通信设备的操作范围内）的动态特性是至关重要的。在这里，我们利用软件MuMax 3计算Néel skyrmions在1和30 GHz之间的范围内的动力学，首先考虑孤立skyrmions的本征模，然后考虑两个相互作用skyrmions的情况，最后考虑线性链，代表一维磁振子晶体，其磁振子能带结构已被计算为π-和交换常数的强度的函数，即D和A。磁振子带可以解释为来自孤立的Skyrmions的本征模，即使在特定的D和A值范围内发生杂交和反交叉现象。因此，改变后者的参数，例如通过适当选择材料和厚度，可以使人们能够微调相应的磁振子晶体的允许和禁止频率间隔。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall
Investigation of Spin-Wave Dynamics in Gyroid Nanostructures
本文通过宽带铁磁共振测量和微磁学模拟，研究了由手性三重点构成的纳米磁性螺旋二十四面体中的自旋波动力学，揭示了模式局域化、拓扑性质及对静磁场方向的高度敏感性，为三维磁子晶体与自旋电子学应用开辟了新途径。
2023-05-26 cond-mat.mes-hall
