Voltage-driven magnetization switching and spin pumping in Weyl semimetals
我们演示了磁性掺杂的外尔半金属中的电磁化翻转和自旋泵浦。Weyl半金属是一类新的拓扑半金属，由于手征反常，在电荷和磁化强度之间存在非平凡耦合。通过求解由Weyl半金属、绝缘体和金属组成的多层结构的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，同时考虑电荷-磁化耦合，分析了磁化动力学。结果表明，磁化动力学可以由电压驱动。因此，可以利用脉冲电压实现磁化的切换，以及利用所施加的振荡电压实现进动运动。这种效应只需要一个短的电压脉冲，因此与传统的自旋转移力矩切换相比，在自旋电子器件中对我们来说可能更有效。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit field switching of magnetization in ferromagnetic films with perpendicular anisotropy
作为传统磁场的替代方案，本文提出了一种基于空间反转非对称平面内巡游电子通过s-d交换相互作用所经历的Rashba场的有效自旋轨道场来控制磁化强度的方法.在具有垂直磁晶各向异性的铁磁薄膜中，利用电流感生的自旋轨道场，在面内施加很小的磁场即可实现磁化翻转。由短至10 ps的电流脉冲诱导的自旋轨道场可以有效地引发超快磁化翻转，具有实验上可实现的电流密度。整个开关过程在100 ps左右完成。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall
Deterministic magnetization switching by voltage-control of magnetic anisotropy and Dzyaloshinskii-Moriya interaction under in-plane magnetic field
在微磁学模拟的基础上，提出了在面内磁场作用下，通过电压控制磁各向异性和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用实现三角形磁性元件的磁化翻转。所提出的开关方案不是触发开关，而是确定性开关，其中磁状态由所施加的电压脉冲的极性确定。阐明了转换的机理和条件。研究结果为磁电阻随机存储器提供了一种快速、低功耗的写入方法。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque-driven magnetization switching and thermal effects studied in Ta\CoFeB\MgO nanowires
我们证明了通过沿纳米线注入电流脉冲，在有和没有与电流方向共线的恒定且均匀的磁场的情况下，平面外磁化的Ta \CoFeB \MgO纳米线中的磁化切换。我们推断，一个有效的扭矩所产生的自旋轨道效应的多层驱动器的开关机制。虽然沿电流方向的磁化分量的生成对于发生切换是至关重要的，但我们观察到，即使没有纵向场，热生成的磁化波动也会导致切换。使用广义Néel-Brown模型的分析可以估计热诱导自旋轨道转矩切换过程的关键参数，例如尝试频率和有效能垒。
2014-05-02 cond-mat.mes-hall
Quality of Helicity-Dependent Magnetization Switching by Phonons
FELIX Laboratory, Radboud University（费利克斯实验室，拉德堡德大学）；College of Science and Technology, Nihon University（日本大学理工学部）
研究通过圆偏振横声子共振激发实现磁化反转，发现声子极化在磁性覆盖层中诱导稳健反转，且椭圆度变化不影响质量，但偏离共振时质量敏感。
2025-09-01 cond-mat.mes-hall
Effect of Spin Torque on Magnetization Switching Speed Having Nonuniform Spin Distribution
研究了铁磁微粒中自旋力矩对磁化反转时间的影响，自旋力矩依赖于磁化强度的空间和时间导数。自旋扭矩的作用是耗散磁化进动的角动量，并且扭矩在自旋涡旋结构中增加。我们利用包含自旋矩项的Landau-Lifshitz-Gilbert方程计算了在直流磁场下的磁化反转时间。我们发现，自旋力矩改变磁化翻转速度显着在反转过程中，通过维持在一个中间状态的自旋涡旋。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall
Incoherent magnetization dynamics in strain mediated switching of magnetostrictive nanomagnets
对不同尺寸的磁致伸缩纳米磁体在应力作用下的磁化强度变化进行了微磁学研究。退磁，交换和应力各向异性能量之间的相互作用被用来解释丰富的物理尺寸依赖的磁化强度动态调制应力各向异性在平面纳米磁体诱导。这些研究对纳米磁体中应变介导的超低能磁化变化及其在节能纳米磁计算系统中的应用具有重要意义。
2015-11-14 cond-mat.mes-hall
Electromechanical Magnetization Switching
我们证明了复合多铁性扭振子的磁矩可以通过电场进行开关。180 ° $^o$切换由自旋-旋转耦合引起，并且不像在固定磁体的情况下那样被磁矩和电场的不同对称性所禁止。分析方程描述的系统已经推导和研究数值。已经获得了显示开关所需的参数范围的相图。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall
Electric field-induced magnetization switching in interface-coupled multiferroic heterostructures: A highly-dense, non-volatile, and ultra-low-energy computing paradigm
多铁性磁电器件中的电场感生磁化翻转是超越摩尔定律计算的一个很有前途的研究方向。我们在这里表明，界面耦合的多铁性异质结构，即，与铁磁层耦合的铁电层特别适合于高密度、非易失性和超低能量计算。通过求解随机Landau-Lifshitz-Gilbert磁化动力学方程，证明了在亚纳秒延迟下，只需花费$\sim$ 1阿焦耳的极小能量，就可以实现磁化的容错切换.这种设备可以通过从环境中汲取能量来操作，而不需要外部电池。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall
Influence of Quantum and Thermal Noise on Spin-Torque-Driven Magnetization Switching
本文应用新近发展的自旋转移矩量子理论，研究了自旋转移过程中的量子噪声对自旋转移矩驱动器件中磁化翻转的影响。量子噪声引起零温开关时间的大幅波动。通过引入热噪声，在蒙特卡罗模拟中得到了开关时间的期望值和标准偏差随温度的变化关系，并将结果拟合到有效的首次通过模型中。我们期望这里的预测在单次测量实验中是可观察的。
2013-03-27 cond-mat.mes-hall
Kondo-assisted switching between three conduction states in capacitively coupled quantum dots
我们提出了一个纳米尺度的器件，由一个双量子点组成，具有很强的点内和点间库仑排斥。在这种设计中，电流只能流过下面的点，但是由上面的点的门控占用触发。在低温下，我们的计算预测双点通过一个狭窄的近藤制度，导致高度敏感的开关特性之间的三个明确定义的状态：绝缘，正常传导和谐振传导。
2021-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Blueprint for deterministic all-optical switching of magnetization
我们解决了一个重大的争议，如何理解和工程师的单发全光开关的磁化亚铁磁体使用飞秒或皮秒长的热脉冲。通过逼真地模拟一个通用的亚铁磁体作为两个耦合的宏自旋，我们全面地表明，净磁化可以通过不同的途径被逆转，使用热脉冲的持续时间跨越所有相关的时间尺度内的非绝热限制。这种概念理解通过研究GdFeCo合金中开关过程失去可靠性的材料和光学极限的实验得到充分验证。我们的解释和结果构成了一个蓝图，了解如何确定性的全光开关可以实现替代亚铁磁体使用短的热脉冲。
2019-04-26 cond-mat.mes-hall
All optical resonant magnetization switching in $\text{CrI}_3$ monolayers
在不施加外部磁场的情况下有效地控制磁化是自旋电子学的最终目标。我们证明，在单层的$\text{CrI}_3$，磁化可以切换所有光学，通过应用的圆偏振光的共振脉冲。这是由于晶格磁化强度与亮激子跃迁的有效耦合。因此，$\text{CrI}_3$在自旋电子学和超快磁存储领域具有很大的应用潜力，是一种很有前景的功能材料。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall
Role of the chiral spin configuration in field-free spin-orbit torque-induced magnetization switching by a locally injected spin current
对于在垂直磁各向异性系统中通过自旋轨道转矩（SOT）的确定性磁化切换，附加的面内方向磁场对于通过破坏磁化对称性的确定性切换是必不可少的。在磁有序系统中实现手性可以是用于实现无场磁化切换的横向方向上的不对称性的一种方法。然而，手征自旋系统对确定性开关的影响的系统分析仍然很少。在这份报告中，实现无场SOT诱导磁化翻转通过使用手性自旋配置的实验和微磁学模拟研究。我们设计了一个系统，其中只有部分的铁磁层与Pt/Co/MgO结构中的重金属层重叠。因此，自旋电流仅施加在铁磁层的局部区域上，这导致Néel型手性自旋配置。诱导的手性自旋配置可以稳定（或不稳定）取决于系统的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的符号。稳定的自旋组态在零场确定性开关中起着至关重要的作用。我们希望我们的研究结果，以拓宽手性为基础的全电SOT器件制造的前景。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall
Magnetization switching of FePt nanoparticle recording medium by femtosecond laser pulses
利用超短激光脉冲对磁化强度进行控制是一种很有前途的信息存储技术。磁化响应的动态取决于初始激光激发期间从光子到自旋的能量转移。用于磁存储的特别感兴趣的材料是FePt纳米颗粒，Lambert等人最近证明了在其上具有光学角动量的光学写入，尽管其机制尚不清楚。在这里，我们研究的实验和理论的全光开关的FePt纳米粒子。我们表明，磁化开关是一个随机过程。我们开发了一个完整的多尺度模型，它使我们能够优化在我们的实验中写入高各向异性FePt纳米颗粒的磁化强度所需的激光照射次数。我们的结论是，只有角动量诱导的逆法拉第效应的光学将提供一个单一的飞秒激光脉冲开关。
2016-06-28 cond-mat.mes-hall
Current Assisted Magnetization Switching in (Ga,Mn)As Nanodevices
电流诱导的磁化切换和电阻与域壁钉扎在纳米收缩先前都已报道在（Ga，Mn）As为基础的设备，但使用非常不同的实验方案和设备的几何形状。在这里，我们报告在一个单一的纳米器件，这构成了一个重要的一步，最终实现自旋电子器件，利用畴壁存储，运输和操纵信息的同时观察到这两种效果。
2006-02-06 cond-mat.mes-hall
Effect of nonlinear magnon interactions on the stochastic magnetization switching
本研究理论揭示四磁振子散射使 Kittel 模衰变为反向动量自旋波，从而抑制磁化涨落与翻转频率，并提出调控有限 k 自旋波温度或磁盘尺寸以优化概率计算性能。
2024-07-03 cond-mat.mes-hall
Current-induced switching of magnetic tunnel junctions: Effects of field-like spin-transfer torque, pinned-layer magnetization orientation and temperature
我们研究了在有限温度下，在高电流极限下，存在类场自旋转移矩和倾斜钉扎层磁化的磁性隧道结（MTJ）中的电流诱导开关。我们认为这两个Slonczewski和类场转矩系数$a_J$和$b_J $，分别。在有限温度下，与$σ= 0$相比，$σ= b_J/a_J = \pm1$导致更小的平均开关时间。在类场项的存在下开关时间的减少是由于对准效应（对于$σ> 0$）和初始转矩效应。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Dynamical systems study in single-phase multiferroic materials
电场诱导的单相多铁性材料的磁化翻转具有重要的基础研究和潜在的技术应用价值。在这里，我们开发了一个框架来研究这种多铁性材料中的耦合极化和磁化的开关动力学。与极化和磁化之间的耦合项作为由Dzyaloshinsky-Moriya矢量所指示的不变量，动力学系统的研究揭示了开关故障和振荡模式的磁化，如果极化和磁化在切换过程中缓慢松弛。
2015-06-18 cond-mat.mes-hall
Autoresonant control of the magnetization switching in single-domain nanoparticles
控制纳米器件中磁化切换的能力是开发快速可靠的信息存储和处理技术的关键一步。在这里，我们表明，开关动态可以有效地控制使用微波场缓慢变化的频率（自谐振）。与竞争方法相比，这种技术使我们能够将施加的场减少$30%$以上，而不需要微调场参数。对于纳米颗粒的线性链，这种效应甚至更引人注目，因为偶极相互作用往往会抵消温度的影响。所有磁矩的同时切换因此可以在纳秒时间尺度上有效地触发。
2014-10-08 cond-mat.mes-hall
Detection of field-free magnetization switching through thermoelectric effect in Ta/Pt/Co/Pt with significant spin-orbit torque and competing spin currents
向重金属（HM）施加足够的横向电流可以通过自旋轨道转矩（SOT）切换相邻铁磁层（FM）的垂直磁化取向。HM的选择和它的安排起着重要作用的SOT感生的磁性异质结构中的磁化翻转。这里，在非对称Pt/Co/Pt异质结构中，抗阻尼（AD）SOT占优势。Ta添加到该叠层（Ta/Pt/Co/Pt）引起几种引人注目的效应，即竞争自旋电流（由于相邻Ta和Pt层的相反自旋霍尔角）、显著的AD-SOT、热电效应（特别是异常能斯特效应（ANE））和增强的垂直磁各向异性。对于该Ta/Pt/Co/Pt叠层，AD-SOT值稳定于Pt/Co/Pt叠层的AD-SOT值，这比对于具有竞争自旋电流的叠层所预期的AD-SOT值显著。均匀生长的Ta/Pt/Co/Pt叠层中不存在电流诱导的无场磁化翻转。据观察，厚度梯度是必不可少的，以协助在这些异质结构的无场磁化切换。此外，热电效应被用来开发一种技术来检测无场磁化切换。该技术检测第二谐波ANE信号作为读取机制。使用与所施加的电流的ANE对称性，可以在单个电流扫描中检测到开关，这与传统的DC霍尔方法相一致。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall
Current-Driven Magnetization Switching via Zhang-Li Torque
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Hubei University（湖北大学）；Southeast University（东南大学）
该研究发现界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用存在时，Zhang-Li转矩可触发与自旋轨道转矩相似的磁化翻转，其或为SOT的重要互补机制，为SOT-MRAM器件设计提供指导。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall
Detecting and Switching Magnetization of Stoner Nanograin in Non-local Spin Valve
从理论上研究了非局域自旋阀（NLSV）器件中超小Stoner纳米颗粒的磁化检测和开关。借助于速率方程，可以在相同的基础上对读出磁化的NLSV信号和开关过程进行统一描述。该设置可以被视为通过顺序隧穿将晶粒连接到两个非磁性引线。在一个引线中，由于NLSV中的自旋注入，自旋向上和自旋向下电子的化学势被分裂。这种分裂（或自旋偏置）对NLSV信号和磁化切换的临界条件至关重要。通过使用标准的自旋扩散方程和参数从最近的NLSV设备，自旋偏置的幅度估计，并发现足够大的驱动磁化切换的钴纳米颗粒在早期的实验中报道。由此提出了在连续隧穿机制中NLSV信号的微观解释，其显示了由于晶粒的超小尺寸而产生的性质。在反转点处的动力学表明，由于用于读出NLSV信号的浮置引线中的电子积累，在反转期间可能存在自旋极化电流而不是预期的纯自旋电流。
2009-09-03 cond-mat.mes-hall
Odd symmetry planar Hall effect: A method of detecting current-induced in-plane magnetization switching
本文提出利用奇平面霍尔效应（O-PHV）的奇对称性，开发了一种纯直流的Type-X面内磁化翻转检测方法，并在Pt/Co/NiFe/Pt堆叠中验证了其有效性，为面内SOT存储器件和传感器提供了新途径。
2023-03-25 cond-mat.mes-hall
Dynamic Error in Strain Induced Magnetization Reversal of Nanomagnets due to Incoherent Switching and Formation of Metastable States: A Size-dependent Study
用应变调制磁致伸缩纳米磁体的应力各向异性提供了一种极其节能的磁化反转方法。然而，反转过程通常是不相干的，因此在室温下存在热噪声时容易出错。在纳米磁体的潜在景观中不相干的亚稳态的出现可以进一步加剧误差。随机微磁模拟在室温下被用来理解和计算能量耗散和开关错误的概率，在这个重要的磁化开关方法。我们发现，这些数量有一个有趣的依赖纳米磁体的大小：小的纳米磁体表现更好，由于事实上，他们是更有弹性的形成亚稳态和磁化动力学在他们更连贯。然而，对于固定的应力各向异性能量密度，较小的纳米磁体也将具有较差的抵抗热不稳定性的弹性。因此，应变电子学的挑战是通过开发产生最大磁致伸缩的材料和工艺来最大化应力各向异性能量密度。
2016-07-25 cond-mat.mes-hall
Switching of Co magnetization driven by antiferromagnetic-ferromagnetic phase transition of FeRh alloy in Co/FeRh bilayers
研究表明，在W（110）衬底上生长的Co/FeRh外延双层膜中，当FeRh层经历温度驱动的反铁磁-铁磁（AFM-FM）相变时，Co自旋在两个正交的面内方向之间可逆地切换. Co磁化的切换的特征在于由于在FeRh中AFM-FM转变的温度滞后的滞后行为。在AFM-FM过程中，Co的自旋重取向是由界面交换耦合到FeRh系统的演化驱动的。我们的研究结果提供了一种纯粹通过局部温度变化写入信息的新方法。
2017-09-28 cond-mat.mes-hall
Universal chiral-triggered magnetization switching in confined nanodots
自旋轨道相互作用正迅速成为实现高效电流控制自旋电子器件的关键。大量的工作集中在重金属/铁磁体界面处的自旋轨道耦合在产生电流诱导的自旋轨道力矩中的作用。然而，自旋-轨道衍生的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）对这些材料中自旋织构的强烈影响现在变得越来越明显。最近的报道表明，DMI稳定的纯手性畴壁（DW）可以通过来自自旋霍尔效应的自旋扭矩以高效率驱动。然而，电流诱导的磁化翻转的影响的双金属还没有被探索，也尚未得到很好的理解，部分原因是在纳米尺寸的限制样品中的自旋扭矩和自旋织构的解缠的困难。在这里，我们研究的磁化反转的垂直磁化的双量子点，并表明，开关机制的强烈影响的双量子点，这促进了一个普遍的手性非均匀反转，即使是在纳米尺度的小样品。我们发现，超快电流感应和场感应磁化翻转包括局部磁化反转与畴壁成核，然后沿样品的传播。这些发现，在传统材料中看不到，为理解和利用新兴自旋电子学应用的手性磁性提供了重要的见解。
2015-06-09 cond-mat.mes-hall
Influence of Ferromagnetic Interlayer Exchange Coupling on Current-induced Magnetization Switching and Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in Co/Pt/Co Multilayer System
本研究针对Co/Pt/Co异质结构，通过调控Pt厚度改变层间交换耦合强度，结合实验与模拟探究其与DMI及多能级磁化翻转的关联，揭示了二者的相互作用机制，为存储器件应用提供了新思路。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall
Comment on some articles regarding magnetization switching and computing using strain-mediated multiferroic composites
此帖子解决了以下文章中提供的不正确信息（关于我的论文）和分析：arXiv：1405.4000/纳米技术26，245202（2015），arXiv：1412.7765/科学报告4，7553（2014），应用物理快报。105，176101（2014），arXiv：1407.2140/Appl. Phys. Lett. 105，072408（2014），arXiv：1402.5356/Appl. Phys. Lett. 104，232403（2014），Appl. Phys. Lett. 103，232401（2013），arXiv：1005.5358/Appl. Phys. Lett. 97、173105（2010年）
2015-07-09 cond-mat.mes-hall
Deterministic magnetization switching using lateral spin-orbit torque
由自旋轨道力矩（SOT）引起的电流感应磁化切换对于下一代超低功耗存储器和逻辑应用具有相当大的希望。在大多数情况下，自旋-轨道转矩的产生依赖于面外自旋电流到磁性层中的外部注入，而通常需要沿着电流方向的外部磁场来通过SOT实现确定性切换。在这里，我们报告了确定性的电流诱导的SOT全磁化翻转的横向自旋轨道扭矩在零外部磁场。的Pt/Co/Pt的磁性结构进行局部退火的激光跟踪沿面内电流方向，导致在铁磁层内的横向Pt梯度，证实了微观结构和化学成分分析。在零磁场下，确定性电流诱导磁化翻转的方向依赖于激光轨迹的位置，但不依赖于外部面外自旋电流的净极化。从外部磁场下的行为，我们确定了两个独立的机制引起的SOT，即横向Pt-Co不对称性以及面外注入的自旋电流，在前一种情况下的极化和SOT的大小取决于退火轨道的相对位置和激光功率。我们的研究结果表明，一个有效的无场确定性全磁化开关方案，而不需要面外自旋电流注入或复杂的外部堆栈结构。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques and magnetization switching in perpendicularly magnetized epitaxial Pd/Co2FeAl/MgO structures
我们在磁控溅射垂直磁化外延MgO（001）//Pd/Co2 FeAl/MgO异质结中发现了有效的电流诱导自旋轨道转矩开关。这种用于自旋轨道扭矩MRAM器件的异质结构的优点在于，它们允许关键成分的独特组合：i）在写入期间降低电能消耗所需的低电阻率，ii）有效读取所需的高TMR比，以及iii）用于增加热稳定性的强垂直磁各向异性。
2019-06-27 cond-mat.mes-hall
Respective influence of in-plane and out-of-plane spin-transfer torques in magnetization switching of perpendicular magnetic tunnel junctions
利用带STT项的Landau-Lifshitz（LL）变换方程，理论分析了面内（类阻尼）和面外（类场）自旋转移矩在面外磁化磁性隧道结（pMTJ）磁化翻转中的相对贡献.它表明，在pMTJ结构服从宏自旋动力学，面外扭矩的影响的进动频率，但它并没有显着的STT开关过程（特别是开关时间和开关电流密度），这主要是由面内STT的贡献。这一结论证实了有限的温度和有限的写入脉冲宏自旋模拟的电流场开关图。它与STT开关的情况下，在平面磁化MTJ中的类场项也影响开关临界电流。这种理论分析被成功地应用到解释的电压场STT开关图实验测量的垂直MTJ柱直径36 nm，表现出类宏自旋行为。讨论了在STT诱导动力学中Landau和Gilbert耗散项的物理不等价性。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall
Single laser pulse induced magnetization switching in in-plane magnetized GdCo alloys
本文研究面内磁化 GdxCo100-x 薄膜的单脉冲全光学螺旋度无关磁化翻转，证明其可在更宽 Gd 浓度和更大厚度范围内实现，并揭示浓度对亚皮秒翻转时间的影响。
2023-08-21 cond-mat.mes-hall
Single shot ultrafast all optical magnetization switching of ferromagnetic Co/Pt multilayers
在最近的一些实验中，已经表明飞秒激光脉冲可以在皮秒时间尺度上控制磁化，这与传统的磁化动力学相比至少快一个数量级。在这些演示中，一种材料系统（GdFeCo铁磁膜）是特别有趣的，因为确定性的切换开关的磁顺序已经实现，而不需要任何对称性破缺磁场。这种现象通常被称为全光开关（AOS）。然而，到目前为止，GdFeCo仍然是唯一的材料系统，这种确定性开关已被观察到。当扩展到在许多技术应用中更感兴趣的铁磁系统时，只能实现部分效果，这反过来又需要重复的激光脉冲来实现完全切换。然而，这种重复的脉冲不仅消耗能量，而且还否定了AOS的速度优势。基于这一问题，我们发展了一种实现单次、皮秒量级、全光开关的铁磁材料的通用方法。我们证明，在交换耦合层的Co/Pt和GdFeCo，Single Shot，切换的铁磁Co/Pt层的飞秒激光脉冲照射后7皮秒内实现。我们相信，这种方法将大大扩展超快磁开关的材料和应用范围。
2017-07-30 cond-mat.mes-hall
Relaxing-Precessional Magnetization Switching
提出了一种同时利用自旋转移力矩和磁场作用力矩的磁化反转新方法。Landau-Lifshitz-Gilbert方程的解表明，在开关的初始阶段，磁化强度的动态变化与旋进开关的相似，而在开关的最后阶段，磁化强度的动态变化与弛豫开关的相似.我们称这种方法为弛豫-旋进开关。它提供了一种比松弛切换更快、功耗更低的切换方式，并且比进动切换更可控。
2006-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching in the inertial regime
数值求解了标准形式和惯性形式的Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程，研究了$3d$薄膜铁磁体的磁化翻转动力学.动力学是由超短磁场脉冲触发的，脉冲的宽度和幅度在皮秒和特斯拉范围内变化。从开关特性、速度和能量分析等方面对两种方程的解进行了比较。这两个方程返回定性相似的切换动力学，其特征在于较慢的进动行为和较快的弹道运动的区域。在惯性动力学的情况下，在由磁场幅度和宽度给出的参数空间中的25%宽的区域中发现弹道切换。对于标准和惯性LLG方程，动力学的能量分析有质的不同。在后一种情况下，一个额外的能量通道，解释为系统的动能，是可用的。这种额外的通道负责在太赫兹频率下的共振能量吸收，与自旋章动的发生一致。
2021-07-17 cond-mat.mes-hall
Optimal field-free magnetization switching via spin-orbit torque on the surface of a topological insulator
提出一种在拓扑绝缘体表面实现无磁场磁化翻转的最优方案，解析推导出电流时间依赖性，发现类阻尼力矩趋于零时能效最佳，并设计了适用于实际系统的下啁啾旋转电流脉冲简化翻转方案。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall
Current-driven magnetization switching in a van der Waals ferromagnet Fe3GeTe2
最近发现的二维（2D）范德华（vdW）材料的铁磁性为具有优异性能的新型自旋电子器件提供了希望。然而，为了利用2D vdW磁体来构建自旋电子纳米器件，例如磁存储器，在有效地将磁化从一种状态电切换到另一种状态方面仍然存在关键挑战。在这里，我们设计了一个双层结构的Fe 3GeTe 2/Pt，其中的几层Fe 3GeTe 2的磁化强度可以有效地切换的自旋轨道转矩（SOTs）源于电流在Pt层中流动。使用谐波测量进一步定量表征对应于SOT的有效磁场。我们在二维vdW磁体中的SOT驱动的磁化切换的演示可以为在下一代自旋电子学应用中实现低维材料铺平道路。
2019-02-15 cond-mat.mes-hall
Magnetization switching by microwaves initially rotating in opposite direction to precession
对微波辅助磁化反转中的磁化切换的共同理解是微波的旋转方向应与磁化的进动方向相同。然而，在这封信中，我们表明，微波最初旋转相反的磁化进动不稳定的磁化平衡，并诱导开关更有效地，当微波频率取决于时间。这个论点是从能量平衡方程解析推导出来的。我们还建立了一个模型，满足这一条件，并确认磁化开关单独微波通过使用数值模拟。
2015-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Anomalous switching pattern in the ferrimagnetic memory cell
该研究揭示铁磁存储单元中自旋转移力矩仅能实现单向切换，通过调节Gd含量扩大切换窗口，并预测切换与振荡电流极性在角动量补偿点反转，为FiM-MRAM设计提供关键指导。
2024-11-10 cond-mat.mes-hall
Conduction of surface electrons in a topological insulator with spatially random magnetization
利用格林函数方法研究了关联无规交换场作用下拓扑绝缘体表面电子的输运性质。这种交换场可能是由于具有相关波动的随机磁化引起的。我们确定的弛豫时间，由于散射的磁化波动和其他结构缺陷。然后，我们计算纵向电荷电导率考虑到由于顶点校正的贡献。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ground state magnetization of conduction electrons in graphene with Zeeman effect
在这项工作中，我们解决的基态磁化在石墨烯，考虑塞曼效应，并考虑到在长波长近似下的传导电子。我们得到的解析表达式的磁化强度在T=0 K，其中给出的de Haas van Alphen（dHvA）效应的振荡存在。我们发现塞曼效应通过引入与朗道能级的自旋分裂相关的新峰来修改磁化强度。这些峰对于石墨烯中的典型载流子密度非常小，但对于更高的密度变得更重要。所获得的结果提供了洞察的塞曼效应修改的磁化，这可能是有用的控制和操纵的自旋自由度的方式。
2017-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced synchronized switching of magnetization
我们研究电流诱导的磁化切换多层结构，允许降低开关电流，同时保持高的热稳定性的磁化。该结构由垂直极化器、垂直自由层和具有面内磁化的附加自由层组成。当电流垂直于结构运行时，面内自由层经历进动并向垂直自由层提供内部射频场，从而导致一个电流极性的开关电流减小。对于另一个极性，面内自由层几乎饱和垂直于平面，并作为另一个垂直偏振器，这也降低了开关电流。
2012-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversible strain-induced magnetization switching in FeGa nanomagnets: Pathway to a rewritable, non-volatile, non-toggle, straintronic memory cell for extremely low energy operation
纳米磁体的磁化在两个稳定或亚稳态之间的可逆应变子切换有望实现超节能的非易失性存储器。在这里，我们报告的应变诱导磁化开关在约300 nm大小的FeGa纳米磁体划定的压电PMN-PT基板。跨衬底施加的一个极性的电压在纳米磁体中产生压缩应变并将其磁化切换到一种状态，而相反极性的电压产生拉伸应变并将磁化切换回原始状态，从而导致“非切换”切换。这两种状态可以对两个二进制位进行编码，并且使用正确的电压极性，可以确定性地写入任一位。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reduction of energy cost of magnetization switching in a biaxial nanoparticle by use of internal dynamics
本文针对双轴各向异性纳米颗粒，通过数值计算最优控制路径并利用内部力矩效应，实现了磁化翻转能量成本的降低，同时兼顾翻转速度与热稳定性。
2023-06-20 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
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
Magnetization switching by microwaves synchronized in the vicinity of precession frequency
我们提出了一个理论框架的磁化开关仅由微波。微波频率总是接近但稍微不同于磁化的振荡频率。通过有效地吸收来自微波的能量，磁化沿着能量图向上攀升，以使进动与微波同步。我们引入了一个无量纲参数$ε$，它决定了微波频率和磁化瞬时振荡频率之间的差异。我们解析地推导了$ε$实现磁化切换的条件，并通过与数值模拟的比较证实了其有效性。
2015-07-22 cond-mat.mes-hall nlin.AO
Chiral magnetization textures stabilized by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction during spin-orbit torque switching
我们研究了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya）对垂直磁化重金属/铁磁体/氧化物三层膜电流感生磁开关的影响，实验和微磁学模拟都是如此。我们报告的生成足够大的开关区域中的磁感应强度的稳定的螺旋磁化条纹，从而产生中间状态的磁化确认的基本作用的的开关过程。我们比较的模拟和实验结果的宏观自旋模型，显示需要一个微磁的方法。温度对开关的影响也进行了讨论。
2014-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of laser induced orbital momentum on magnetization switching
圆偏振超快激光脉冲引起的磁化翻转归因于逆法拉第效应，即非平衡轨道动量通过自旋-轨道耦合作为有效磁场，实现磁化旋转和翻转。我们严格审查这种情况下，明确计算通用巡回乐队的诱导轨道动量的大小。我们表明，计算的诱导角动量是不够大的逆转在一个激光脉冲的顺序为100飞秒持续时间的磁化。相反，我们建议，每个激光脉冲是能够扩大几纳米的反畴，它需要多个脉冲来完成磁化反转过程通过畴壁运动。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field Controlled Magnetization Switching in Co/Pt thin-Film Ferromagnets
研究了具有垂直磁各向异性的铁磁Co/Pt薄膜在室温下的动态可逆压控磁化反转。在15 nm的相对厚的膜中观察到系统的磁性质的变化。通过在金属薄膜和非水锂LiClO 4电解质之间形成电化学双层来诱导表面电荷以操纵磁性。通过施加外部电场而发生的磁性变化。随着负电压的增加，磁化率和切换磁场减小，从而激活磁化切换。设想的结果，导致更快和超低功率的磁化切换相比，自旋转移力矩（STT）开关自旋电子器件。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control over perpendicular magnetization switching driven by spin-orbit torques
利用电学方法灵活控制自旋轨道电子学的磁化翻转是实现自旋轨道电子学应用的关键。除了与所施加的场平行的切换电流之外，还引入了与切换电流正交的偏置电流，以调谐有效的类阻尼和类场转矩的大小，并进一步电控制磁化切换。在Pt/Co/MgO和$α$ -Ta/CoFeB/MgO系统中，分别实现了极性相反的偏置电流对临界开关电流的对称和非对称控制。本研究不仅辨识类场转矩与类阻尼转矩对开关过程的影响，而且提出一种控制类场转矩与类阻尼转矩的电气方法。
2016-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching by current and microwaves
提出了一个由电流和微波共同作用下铁磁多层膜磁化翻转的理论模型。电流在磁化上产生自旋转移力矩，而微波在初始状态附近引起磁化的进动。通过对Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程的数值模拟，发现在一定的微波频率范围内，自旋转移矩引起的开关电流比自旋转移矩引起的开关电流有明显的减小.我们开发了一个理论的切换从LLG方程平均在一个恒定的能量曲线。结果发现，开关电流应分为四个区域，这取决于微波频率的值。在此基础上，推导出了使开关电流最小的最佳频率的解析表达式，该频率小于铁磁谐振频率。推导了最小开关电流的解析公式。随着微波场幅值的增加，最佳频率和最小开关电流均减小。这一结果对于同时实现高的热稳定性和低的开关电流具有重要意义。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Room temperature magnetization switching in topological insulator-ferromagnet heterostructures by spin-orbit torques
具有自旋动量锁定拓扑表面态的拓扑绝缘体（TI）在TI/铁磁体系统中表现出巨大的自旋轨道矩（SOT）。到目前为止，TI SOT驱动的磁化开关仅在1.9 K的Cr掺杂TI中报道。在这里，我们直接显示了巨大的SOT驱动的磁化翻转Bi 2Se 3/NiFe异质结在室温下捕获使用磁光克尔效应显微镜。我们确定了一个大的电荷自旋转换效率为~1-1.75的薄TI膜，其中TSS是占主导地位的。此外，我们发现磁化翻转所需的电流密度非常低，约为6x10^5 A cm-2，比重金属小一到两个数量级。我们的示范室温磁化开关的传统的3D铁磁体使用Bi 2Se 3可能会导致潜在的创新TI为基础的自旋电子应用。
2017-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low power switching of magnetization using enhanced magnetic anisotropy with short-voltage-pulse application
提出了一种基于电压控制磁各向异性（VCMA）的低功耗磁化翻转方案。与在电压脉冲期间消除磁各向异性的使用VCMA的常规切换方案相比，磁各向异性被增强以引起围绕接近易磁化轴的轴的进动。在进动周期的一半处关断电压保护器后，磁化向相反的平衡方向弛豫。我们进行数值模拟，并表明，所提出的开关方案的脉冲持续时间是几十皮秒一样短。这样短的脉冲持续时间对于低功耗是有益的，因为焦耳加热的能量损失减少。
2020-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
