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
Mutual synchronization of spin torque nano-oscillators through a non-local and tunable electrical coupling
自旋力矩驱动的高频磁化动力学的概念已经打开了自旋电子学领域的非线性物理，潜在的复杂网络的动力学系统。在同步自旋力矩振荡器的罕见演示中，所使用的磁耦合的局部性质在很大程度上阻碍了对同步过程的良好理解和控制。在这里，我们利用电耦合的非局域性质，通过自发射微波电流使自旋扭矩振荡器相互同步。同步状态的控制是在纳米尺度上通过两个主动组件的自旋转移扭矩，但也通过外部的电延迟线。这些额外的同步能力控制水平提供了新的方法来支持复杂网络中的各种纳米级集体动力学。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
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
Sensitivity of spin-torque diodes for frequency-tunable resonant microwave detection
我们计算的效率与磁性隧道结可以用来作为共振探测器的入射微波辐射通过自旋扭矩二极管效应。我们推导出的表达式是在良好的协议与我们测量的MgO基磁性隧道结与扩展（未图案化）的磁性钉扎层的灵敏度。然而，所测得的灵敏度降低到低于我们的估计为第二组的设备，其中钉扎层是一个图案化的合成反铁磁体（SAF）。我们认为，这种减少可能是由于一个不希望的耦合之间的磁性自由层和蚀刻SAF内的磁性层之一。我们的计算表明，优化的隧道结应实现超过10,000 mV/mW的共振检测灵敏度。
2009-05-12 cond-mat.mes-hall
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
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
Electrically tunable, rapid spin-orbit torque induced modulation of colossal magnetoresistance in Mn$_3$Si$_2$Te$_6$ nanoflakes
本研究发现Mn₃Si₂Te₆纳米片具备响应快、电流密度低、电可调的磁电阻特性，揭示其物理机制，为自旋电子学应用及相关物理研究提供了新平台。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Scattering-induced and highly tunable by gate damping-like spin-orbit torque in graphene doubly proximitized by two-dimensional magnet Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ and WS$_2$
夹在铁磁体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$和过渡金属二硫属化物WS $_2$的半导体单层之间的石墨烯获得valley-Zeeman和Rashba类型的自旋轨道（SO）和交换耦合。使用第一性原理结合量子输运计算，我们预测，这种双重接近的石墨烯范德瓦尔斯异质结构将表现出SO扭矩驱动的非极化电荷电流。该系统缺乏自旋霍尔电流，puperimentally被认为是必要的有效的阻尼（DL）SO扭矩，在磁化切换中起着关键作用，演示了如何DL扭矩分量可以产生单独的斜散射自旋无关的势垒或杂质在纯二维电子输运由于存在的接近SO耦合和其自旋织构倾斜面外。这导致出现在所有空间方向的电流驱动的非平衡自旋密度，其交叉产品与邻近磁化产生DL SO扭矩，不像弹道制度，没有散射体中，只有类场（FL）SO扭矩出现。与与三维SO耦合材料接触的常规金属铁磁体上的SO扭矩相比，FL和DL扭矩的比率可以经由组合的顶栅和背栅被调谐超过一个数量级。
2020-09-12 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
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
Single device offset-free magnetic field sensing principle with tunable sensitivity and linear range based on spin-orbit-torques
本文提出一种基于自旋轨道矩和差分测量的单器件无偏移磁场传感器，通过调节磁各向异性或注入电流实现灵敏度与线性范围可调，并用宏自旋模拟和高次谐波实验验证了其性能。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Nanowire Spin Torque Oscillator Driven by Spin Orbit Torques
来自施加到铁磁体的纳米级区域的自旋电流的自旋扭矩可以充当负磁阻尼，从而激发其磁化的自振荡。相反，自旋扭矩均匀地施加到扩展的铁磁膜的磁化不产生自振荡磁动力学，但导致饱和磁化强度的降低。在这里，我们报告的自旋扭矩的影响的研究系统的中间维度-铁磁纳米线。我们观察到相干的自振荡的磁化在铁磁纳米线作为一个自旋轨道力矩驱动的自旋力矩振荡器的有源区。我们的工作表明，磁化自振荡可以激发在一个一维的磁系统和自旋力矩振荡器的活动区域的尺寸可以扩展到纳米长度尺度以外。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque driven chiral magnetization reversal in ultrathin nanostructures
我们表明，自旋-轨道力矩诱导的磁化翻转在纳米磁体呈现Dzyaloshinskiii-Moriya（Dzyaloshinskiii-Moriya）相互作用是由在边缘的手性域成核。形核是由外加面内磁场和畴壁扩展引起的。我们的微磁模拟表明，直流开关电流可以被定义为边缘成核电流，它强烈地减少与振幅的增加的双稳。这种描述使我们能够建立一个简单的分析模型，定量预测开关电流。我们发现，域成核发生下降到15 nm的横向尺寸，定义的长度尺度的反转机制，超过该反转机制接近宏观自旋行为。开关是确定性的和双极性的。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin torque building blocks
自旋力矩效应的发现使得磁性纳米器件成为存储器件和应用的有源元件的现实候选者。磁阻效应允许读出越来越小的磁性比特，自旋扭矩提供了一种有效的工具来精确，快速和低能量成本地操纵磁性状态，这反过来又是自旋电子器件的中心信息介质。通过保持相同的磁性堆叠，但通过调整器件的形状和偏置条件，可以设计自旋扭矩来构建各种先进的磁性纳米器件。在这里，我们表明，通过组装这些纳米器件作为具有不同功能的构建块，可以实现新型的计算架构。我们特别关注最近的概念，如磁振子和自旋电子神经网络。
2014-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant Acoustic Wave Assisted Spin-Transfer-Torque Switching of Nanomagnets
我们报告的可能性，实现一个数量级的减少能量耗散需要写位在垂直磁隧道结（p-MTJ）通过模拟的磁化动力学下的组合的共振表面声波（r-SAW）和自旋转移矩（STT）。在考虑热噪声的情况下，采用Landau-Lifshitz-Gilbert方程，在宏观自旋假设下，模拟了系统的磁化动力学.磁致伸缩纳米磁体中的共振磁化动力学建立在SAW应用的几十个循环上，其驱动磁化以从垂直方向偏转约45度的锥形旋进。这降低了切换磁化方向所需的STT电流密度，而不会增加STT应用时间或降低在存在室温热噪声的情况下的切换概率。这可以导致实现自旋转移矩随机存取存储器（STTRAM）的能量有效切换的途径，其横向尺寸可以通过采用共振激发而被积极地缩放，尽管使用具有低磁致伸缩的材料。
2019-07-04 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
Synchronization of spin-torque driven nanooscillators for point contacts on a quasi-1D nanowire: Micromagnetic simulations
在本文中，我们提出了详细的数值模拟研究的同步两个自旋力矩纳米振荡器（STNO）在准一维几何形状：磁化振荡诱导在薄的NiFe纳米条纹的自旋极化电流注入通过正方形CoFe纳米磁体在这个条纹的顶部。在一个足够大的面外场，一个传播振荡模式出现在这样的系统。由于在1D系统中不存在几何引起的波衰减，这种模式有望实现STNO之间的长距离同步。事实上，我们的模拟预测，纳米线上的两个STNO的同步是可能的相互接触距离3 mkm（纳米线宽度50 nm）。然而，我们也发现了这个系统的同步行为的几个定性的新功能，这使得在这个几何形状的一个稳定的同步实现一个非常重要的任务。特别地，在纳米接触之间存在最小距离，低于该最小距离不能实现STNO的同步。此外，当第一触点中的电流值保持恒定时，同步振荡的幅度非单调地依赖于第二触点中的电流值。最后，对于通过触点的同一电流值，可能存在多个同步状态（具有不同的频率），具体取决于初始条件。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic study of a spin-torque oscillator based on a magnetic nano-contact magnetized at an arbitrary angle
通过微磁学模拟，研究了外加偏置磁场从面内取向旋转到面间取向时，自旋极化直流电在基于磁性纳米接触的自旋力矩自动振荡器中激发的自旋波模的性质.在定性协议与弱非线性分析理论，它被发现，在一定的临界角，突然切换从自局域非线性“子弹”模式的传播准线性Slonczewski模式发生，并伴随着向上跳跃产生的微波频率。有人，还发现，分析理论高估了临界磁化角的大小，对应于模式切换，并且模式切换所引起的频率跳变的大小与纳米接触半径成反比。
2008-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switching of Perpendicularly Polarized Nanomagnets with Spin Orbit Torque without an External Magnetic Field by Engineering a Tilted Anisotropy
自旋轨道力矩（SOT）提供了一种有效的方式产生自旋电流，有望显着降低开关纳米磁体所需的电流。然而，由于对称性原因，面内电流生成的SOT不能确定性地切换垂直极化的磁体。另一方面，对于高密度数据存储应用，垂直极化磁体优于面内磁体，因为它们在超尺度尺寸中具有显著更大的热稳定性。在这里，我们表明，它是可能的开关垂直极化的磁铁SOT，而不需要一个外部磁场。这是通过设计磁体中的各向异性来实现的，使得磁易轴稍微倾斜远离膜法线。这种倾斜的各向异性打破了问题的对称性，并使确定性地切换磁体成为可能。使用一个简单的Ta/CoFeB/MgO/Ta异质结，我们证明了可逆的磁化切换通过反转所施加的电流的极性。该演示提出了一种新的方法来控制纳米磁体与自旋轨道扭矩。
2015-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time Division Multiplexing Ising Computer Using Single Tunable True Random Number Generator Based on Spin Torque Nano-Oscillator
Ising计算机是一种强大的计算方案，可以处理传统计算机无法有效解决的NP-难优化问题。鲁棒概率位（P-Bit）是由一个在时间上在-1和1之间波动的硬件实体实现的，它对Ising计算机的成功起着关键作用。自旋电子学技术，如随机纳米磁体，最近被提出作为一个很好的平台，P位的硬件仿真。在这里，我们报告，第一次，时分复用（TDM）伊辛计算机使用单个可调真随机数发生器，这是由一个自旋力矩纳米振荡器（STNO）。首先，利用STNO的固有频率波动设计了一个简单的数字真随机数发生器（TRNG）。真随机数发生器进一步演变为可调随机数发生器，用作P位。其次，为了在伊辛模型下实现P-Bit的组合优化，提出了一种新的增量耦合规则。利用这种耦合规律，论证了P位阵列、高保真非门和异或门之间的耦合。第三，提出了我们的数字TRNG可以简单地重复使用作为一个P位阵列的时分复用。整个Ising计算机可以由一个STNO实现，整数分解的准确率高达87%。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
Mutual synchronization in spin torque and spin Hall nano-oscillators
本综述梳理了互同步STNO与SHNO阵列的研究进展，介绍了相关物理机制、耦合理论、实验成果及扩容方法，并展望了其在微波器件、神经形态计算等领域的应用前景与配套电路设计。
2024-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-Nanosecond Spin-Transfer Torque in an Ensemble of Superparamagnetic-Like Nanomagnets
自旋电流可以在磁性系统上施加自旋转移力矩，即使在极小的净磁化强度的极限下，反铁磁体也是如此。在这里，我们的实验表明，自旋转移力矩是在一个弱的，短程磁序的材料-即，超顺磁性的Co纳米磁体的宏观系综。我们采用元素和时间分辨的X射线铁磁共振（XFMR）光谱直接检测子ns的动力学的Co纳米磁体，通过振荡的自旋电流与锥角$\geq$ 0.003 $^{\circ}$旋进激发。XFMR测量结果表明，随着系综的净力矩的减少，自旋转移力矩的强度相对于磁场力矩的增加。我们的研究结果指出，自旋转移力矩作为一种有效的方式来操纵纳米磁体合奏的状态在亚纳秒的时间尺度。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall
Anomalous tunnel magnetoresistance and spin transfer torque in magnetic tunnel junctions with embedded nanoparticles
在量子弹道模型的范围内计算了纳米颗粒嵌入磁性隧道结中的隧道磁阻效应。进行了模拟的电子隧穿通过绝缘层内的方法的双势垒子系统并联连接到单势垒一个嵌入的磁性和磁性纳米粒子。该模型适用于面内磁化和垂直磁化的MTJ。我们还计算了自旋转移矩（STT）与磁性纳米粒子的MTJ中施加的电压的平面内分量，并确定其值可以远远大于在单势垒系统（SBS）相同的隧穿厚度。报道的模拟再现实验数据的TMR抑制和峰值状TMR异常在低电压文献中提供。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial Mapping of Torques within a Spin Hall Nano-oscillator
利用时间分辨扫描克尔显微镜（TRSKM）研究了Al $_2$ O $_3$ /Py（5 nm）/Pt（6 nm）/Au（150 nm）自旋霍尔纳米振荡器结构中射频（RF）电流诱导的旋进磁化动力学。Au层形成为两个针状电触点，其将电流集中在直径为4 $μ$ m的Py/Pt台面的中心。由于自旋霍尔效应，Pt层内的电流驱动自旋电流进入Py层，施加自旋转移力矩（STT）。通过注入射频电流，利用TRSKM的相位敏感性和器件结构的对称性，STT和奥斯特场转矩已被分离和空间映射。观察到由于面内奥斯特场的STT和扭矩在器件中心处呈现最小值，这归因于DC电流未观察到的RF电流的扩散。与RF电流相关联的扭矩可以使由DC电流激励的自定位子弹模式的位置不稳定，并且抑制注入锁定。目前的研究表明，需要仔细研究直流和射频电流分布。
2019-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin torque ferromagnetic resonance with magnetic field modulation
我们提出了一种利用磁场调制的宽带自旋矩铁磁共振（ST-FMR）技术来测量磁性纳米结构中的自旋波性质。这种技术提供了很大的改进，在传统的ST-FMR测量的灵敏度，和应用这种技术的纳米磁性隧道结（MTJ）揭示了一个丰富的频谱的自旋驻波本征模。ST-FMR测量与自旋波谱的微磁模拟的比较，使我们能够解释在纳米MTJ的低频磁激发的字符。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Spin wave excitations in a nanowire spin-torque oscillator with perpendicular magnetic anisotropy
自旋力矩振荡器（STO）是一种新兴的微波器件，在自旋逻辑器件和下一代高速计算体系结构中具有潜在的应用前景。由于STO的非线性特性，STO很容易通过磁场和直流电流进行调谐。自旋霍尔纳米振荡器（SHNO）是一种很有前途的STO类型，目前的研究大多集中在容易激发的局域模上。在这里，我们研究使用微磁学模拟，自旋扭矩引起的激发在纳米线器件的垂直磁各向异性（PMA）材料的性质。我们的结果表明，在包括PMA的本地化和传播的自旋波模式的激发是可行的。我们研究了模式激发的性质作为PMA强度（\text{K} $_u$）和电流的函数。实际上，我们估计了\text{K} $_u$的临界值，以允许传播自旋波的激发。我们属性本地化和传播模式之间的模式选择性的开关在非零\text{K} $_u$，这是由分析计算支持的系统的非线性从负到正的符号。我们的研究结果提供了深入的了解工程可重构微波器件的未来magnonic和计算应用。
2022-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metastable state in a shape-anisotropic single-domain nanomagnet subjected to spin-transfer-torque
我们预测在单轴形状各向异性的单畴纳米磁体中存在一个新的亚稳磁化状态。当一个自旋极化电流，传递一个自旋转移力矩，被注入纳米磁体时，它就出现了。它可以捕获磁化矢量，并防止自旋转移矩从沿易磁化轴的一个稳定状态切换到另一个稳定状态。在一定阈值电流以上，不再出现亚稳态。这对于基于自旋转移矩的磁存储器和逻辑系统具有重要的技术后果。
2011-12-03 cond-mat.mes-hall
Effects of the Zhang-Li Torque on Spin Torque nano Oscillators
自旋力矩纳米振荡器（STNO）是基于磁共振的微波自动振荡器，其具有与振荡幅度的非线性响应，这为它们提供了包括相互同步的可能性的大的频率可调谐性。STNO中的磁化动力学由来自自旋电流的自旋转移矩（STT）引起，并且可以通过由于巨磁阻或隧穿磁阻引起的电阻变化来检测。STT效应通常被视为一个类似阻尼的项，它减少了磁耗散，促进了磁模式的激发。然而，一个额外的术语，被称为张-李项有磁化梯度，如畴壁的影响，并可能有局部磁模式在STNO的影响。在这里，我们研究了张李扭矩的影响，在STNO与纳米接触几何形状产生的磁激励。通过微磁学模拟，我们发现张李力矩改变了磁模的阈值电流和有效尺寸。此外，我们表明，可以通过改变纳米接触尺寸和层厚度之间的比率来控制效果。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall
Gate-dependent spin-torque in a nanoconductor-based spin-valve
本文讨论了自旋阀中的自旋力矩效应，自旋阀由两个铁磁引线通过一个相干的纳米导体（NC）连接，在限制条件下，一个单一的通道的NC位于附近的费米能量的引线。由于NC内部的量子干涉，自旋力矩相对于多通道无序自旋阀的情况呈现出明显的质的差异。特别地，它可以用NC栅极电压调制。原则上，这种调制可以通过实验观察到，假设自旋扭矩影响与NC直接接触的铁磁纳米畴。
2011-06-17 cond-mat.mes-hall
An Intrinsic Spin Orbit Torque Nano-Oscillator
自旋矩和自旋霍尔效应纳米振荡器在纳米尺度上产生高强度自旋波自动振荡，从而使新的微波应用在自旋电子学、磁振子学和神经形态计算中成为可能。对于它们的操作，这些设备需要外部生成的自旋电流，或者来自附加的铁磁层，或者来自具有高自旋霍尔角的材料。在这里，我们展示了高度相干场和电流可调微波信号从nanoconstrictions在单一的15和20纳米厚的坡莫合金层。使用自旋扭矩铁磁共振测量，扫描微布里渊光散射显微镜，和微磁模拟的组合，我们确定的自振荡作为从本地化的边缘模式的nanoconstriction驱动的自旋轨道扭矩。我们的研究结果铺平了道路，大大简化了自动振荡纳米磁系统的设计，只需要一个单一的铁磁层。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall
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
Tunable spin-charge conversion through topological phase transitions in zigzag nanoribbons
研究了具有六角晶格的锯齿形磁性准一维纳米带在大的自旋轨道耦合下的自旋轨道矩和电荷泵。这样的系统经历拓扑相变从平凡的带绝缘体的量子自旋霍尔绝缘体无论是通过调整磁化方向或内在的自旋轨道耦合。我们发现，自旋-电荷转换效率（即自旋-轨道扭矩和电荷泵）显着增强的拓扑转变，显示出显着的角度各向异性。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
Critical current and linewidth reduction in spin-torque nano-oscillators by delayed self-injection
基于理论模型，自旋扭矩纳米振荡器的动力学可以通过在一些延迟之后将发射的信号重新注入到振荡器的输入端来显著地修改。对涡旋磁隧道结的数值模拟表明，在合理的参数下，该方法可以使临界电流降低25%，线宽减小4倍。分析计算表明，这些结果可以推广到任何类型的自旋力矩振荡器，并与模拟结果吻合良好。
2015-05-15 cond-mat.mes-hall
Energy-efficient field-free unconventional spin-orbit torque magnetization switching dynamics in van der Waals heterostructures
本研究在Fe3GaTe2/TaIrTe4范德华异质结构中实现了节能、无外场的自旋轨道矩磁化翻转，并揭示了其非常规电荷-自旋转换机制，为低功耗自旋电子器件提供了新途径。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin-orbit torques and tunable Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Co/Cu/Co trilayers
基于第一性原理密度泛函理论计算，研究了Co/Cu/Co磁性三层薄膜中的自旋轨道矩（SOT），其中外加电场位于面内，即与接口平行。我们假设底部Co层具有固定的面内磁化，而顶部Co层可以被切换。我们发现，由于该系统中SOT的非局域性，顶部铁磁体上的SOT可以被底部铁磁体控制。因此，SOT是各向异性的，即，其大小随所施加的电场的方向而变化。我们表明，在顶层的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（π）也是各向异性的，即，顶层中的自旋螺旋的自旋螺旋波长取决于它们的面内传播方向。这种效应表明，在磁性三层中，通过底层的磁化方向可以很容易地调节磁电阻。为了了解底部铁磁体对SOT的影响和顶部铁磁体的磁化率，我们研究了Co/Cu磁性双层膜中的这些效应以进行比较。我们发现的SOTs和的cnc是令人惊讶的大，尽管小的自旋轨道相互作用的铜。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall
Theory of atomistic simulation of spin-transfer torque in nanomagnets
在用于技术应用的自旋转移矩（STT）中，磁体的小型化可能达到需要完全量子力学处理的阶段。我们提出了一个STT理论，它使用的纳米磁体的量子宏观自旋基态和激发态（磁振子）。这允许当前电子和纳米磁体之间的能量和角动量交换。我们发展了一种磁化动力学模拟的方法，它捕获的自旋极化电流和温度依赖性的STT在磁体上的加热效果。我们还讨论了静磁效应对薄膜中铁磁弛豫的磁振子散射的影响。我们的工作表明了一个现实的一步，在纳米尺度的磁体量子自旋转移矩物理模拟。
2013-03-07 cond-mat.mes-hall
A skyrmion-based spin-torque nano-oscillator
提出了一种基于磁skyrmion自持振荡的自旋矩纳米振荡器模型。该系统涉及圆形纳米柱几何形状，其包括具有强Dzyaloshinkii-Moriya相互作用的无磁膜磁性层和具有涡旋状自旋配置的偏振器层。它示出，由于电流垂直于膜平面的自旋转移扭矩导致skyrmion回转，所产生的几何限制之间的竞争，由于边界边缘和涡旋状极化的自旋扭矩。这种振荡的现象学的开发和定量分析使用微磁学模拟。它还表明，弱无序由于随机各向异性变化不影响的主要特征的稳态回转。
2016-01-30 cond-mat.mes-hall
Nano-Torsional Resonator Torque Magnetometry
磁转矩是用来驱动纳米扭转谐振器，这是制造的坡莫合金涂层氮化硅膜的聚焦离子束铣削。光学干涉法被用来测量两个扭转模式在共振，这是成比例的纳米磁性体积的磁化矢量的机械响应。通过改变偏置磁场，可以以优异的灵敏度（$\approx 10^8 μ_B$）测量单个磁性元件的磁性行为。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall
Spin torque driven mode hybridization and band engineering in nanopatterned magnonic crystals
National Institute of Technology Calicut（卡利卡特国家技术学院）
该研究通过在Permalloy/重金属双组分磁子晶体中展示可调的模式耦合和带杂化，利用平面波方法和线性化的Landau Lifshitz方程，展示了自旋电流诱导的自旋扭矩如何产生磁波频率的周期性调制，从而实现动态控制磁波色散，并通过观察局部化与传播Damon Eshbach模式之间的避避交点，实现了可调的杂化间隙、带变形和增强的模式混合。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall
A quasi-linear spin-torque nano-oscillator via enhanced negative feedback of power fluctuations
我们报告了一种提高自旋力矩纳米振荡器（STNOs）性能的方法，该方法利用功率相关的负反馈来实现显着增强的动态阻尼。与频率随功率的足够慢的变化相结合，这可以导致准线性STNO，在偏置电流和场的范围内具有非常弱的功率和相位波动的非线性耦合。利用非均匀自旋扭矩的这种方法的实现表明，可以实现高度相干的室温STNO，同时保持显著的可调谐性。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall
Stochastic resonance of a nanomagnet excited by spin transfer torque
来自自旋极化电流的自旋转移力矩可以在纳米尺度的金属铁磁体中激发大幅度的磁化动力学。由于纳米磁体的磁各向异性能与热能尺度相当，因此温度可以对由自旋转移矩驱动的纳米磁体的动力学具有深远的影响。在这里，我们报告的观察不寻常类型的微波频率非线性磁化动力学共同激发交替自旋转移力矩和热波动。在这些动力学中，温度放大了磁化强度的GHz范围进动的幅度，并通过弱的交变自旋转移力矩激发磁化强度的高度非线性动态状态。我们解释这些热激活动力学的非绝热随机共振的自旋转移矩驱动的磁化。这种类型的磁随机共振可能会在敏感的纳米级微波信号探测器中找到用途。
2009-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Controlling the synchronization properties of two dipolarly coupled vortex based spin-torque nano-oscillators by the intermediate of a third one
在本文中，我们提出了通过在两个偶极耦合的基于涡旋的自旋矩纳米振荡器之间放置一个中间振荡器来控制它们之间的锁相强度。我们通过微磁模拟表明，锁相的强度可以在很大程度上由中间振荡器中的电流的微小变化来调谐。我们开发了简化的数值模拟的基础上的涡核轨迹的解析表达式，这将是有用的调查大阵列的密集包装的自旋扭矩振荡器通过其杂散场相互作用。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall
Nanomagnetic Logic and Magnetization Switching Dynamics in Spin Torque Majority Gates
自旋力矩多数门建模和几个制度的磁化切换（一些导致故障）被发现。确定了STMG和基于STMG的加法器的开关速度和噪声容限，在80 μ A电流下开关时间为3ns，加法器的计算吞吐量与CMOS加法器相当。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Reply to Comment on "Acoustically assisted spin-transfer-torque switching of nanomagnets: An energy-efficient hybrid writing scheme for non-volatile memory" [Appl. Phys. Lett., 103, 232401 (2013)]
这是对最近在arXiv上发表的关于我们工作的评论的回复。据我们所知，这篇评论没有在其他任何地方发表。我们证明评论中提出的观点是无效的
2015-03-13 cond-mat.mes-hall
Spin torque resonant vortex core expulsion for an efficient radio-frequency detection scheme
自旋极化的射频电流的频率等于旋振模的频率，它将激发磁隧道结中磁涡旋的核心。当涡核的激励半径大于结半径时，观察到涡核驱逐，导致电阻的大变化，因为层进入主要均匀的磁化状态。与传统的自旋力矩二极管效应不同，这种高度可调的共振效应将产生一个不随射频功率而降低的电压，并有可能形成新一代可调纳米级射频探测器的基础。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric torque and edge currents in spin-orbit coupled graphene nanoribbons
对于具有Rashba自旋轨道耦合的石墨烯纳米带，在紧束缚模型中分析了由于磁化和几何约束的存在而引起的奇特的磁响应。我们观察到一个相当大的横向磁化率，可以被认为是门电压引起的磁电扭矩，而不需要一个偏置电压，锯齿形和扶手椅带不同的方向。局部转矩在两个边缘之间和/或沿着带产生非共线自旋极化，并且如果磁化是均匀的，则净转矩平均为零。然而，非零净扭矩可以出现在部分磁化的纳米带或不规则形状的纳米片中。在纳米带中也出现了由自旋轨道耦合产生的平衡自旋电流，但在约束方向上流动的分量被强烈抑制。即使没有磁化，也会产生面外极化手征边缘自旋电流，类似于量子自旋霍尔效应。此外，垂直于边缘指向的磁化产生边缘电荷电流的层流，其流动方向在两个边缘之间是对称的（非手性的）还是反对称的（手性的）取决于磁化指向平面内还是平面外。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall
Robust synchronization of an arbitrary number of spin-torque driven vortex nanooscillators
在自旋极化的直流电流作用下，铁磁纳米元件的非线性磁化动力学是固态磁学中研究最多的现象之一。尽管付出了巨大的努力，在几个这样的纳米元件（自旋扭矩驱动的纳米振荡器，或STNO）中引起的振荡的同步仍然代表着从基础和技术的角度来看的一个重大挑战。在本文中，我们提出了一个系统，其中任何数量的STNO的同步，由磁化涡旋内平方纳米元件，可以很容易地实现。使用全尺寸的微磁模拟，我们表明，这些STNO的同步是非常动态稳定的，由于它们的磁偶极相互作用提供了非常大的耦合能量。最后，我们证明，我们的概念允许强大的同步任意数量的STNO（排列为一维链或二维阵列），即使当电流供应纳米接触具有广泛的尺寸分布。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall
Charge-to-spin conversion efficiency in ferromagnetic nanowires by spin torque ferromagnetic resonance: Reconciling lineshape and linewidth analysis methods
自旋轨道矩对于改变纳米结构的磁化方向、移动Skyrmion和激发自旋波等都有重要意义。确定其效率的标准方法是通过自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR），这是一种涉及分析共振线宽或线型的技术。在微观结构上，这两种分析方法相当一致。在这里，我们提出了坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）纳米线的ST-FMR结果-宽度从$150$到800 nm不等-这表明，用于分析共振线宽和线型的标准模型给出了不同的结果;当使用线型方法时，纳米线的效率大大提高。一个ST-FMR模型，适当占样本形状，并显示出更好的一致性，这两种方法之间。微磁模拟被用来验证模型。这些结果和更准确的纳米线模型的表征和优化的电荷到自旋的转换效率的纳米结构是非常重要的。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
