Electrically driven spin torque and dynamical Dzyaloshinskii-Moriya interaction in magnetic bilayer systems
用电的方法有效地控制磁性是当前自旋电子学研究的一个中心问题，这为设计集成自旋电子器件提供了机会。然而，最近的研究方法大多是基于电流注入，它们不可避免地伴随着相当大的能量损失，通过焦耳加热。在这里，我们从理论上提出了一种方法来施加自旋力矩到磁性双层系统的应用电压通过利用Rashba自旋轨道相互作用。转矩类似于众所周知的电流感应转矩，提供类似的磁性可控性，但没有焦耳加热能量损失。扭矩也被证明是作为一个界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，使我们能够激活和创造非共线磁性像skyrmions通过电压的应用。我们的建议提供了一个有效的技术来操纵自旋电子器件的磁化没有焦耳加热能量损失。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
In-situ study of oxygen exposure effect on spin-orbit torque in Pt/Co bilayers in ultrahigh vacuum
在铁磁异质结中，氧的掺入可以增加电流诱导的自旋轨道矩，但其机制仍有争议。在这里，我们报告的Pt/Co双层膜通过控制氧暴露，Co和Mg的沉积，和电测量在真空中的氧暴露对自旋轨道扭矩的影响的原位研究。我们发现，Pt/Co上的氧暴露确实导致自旋轨道扭矩的增加，但增强是不是像以前报道的那么大。在沉积MgO覆盖层之后也观察到类似的自旋轨道扭矩的增强。对Pt/Co和Pt/Co/O体系Rashba分裂的从头计算结果表明，这种增强是由于表面吸附氧增强了Rashba-Edelstein效应.我们的研究结果揭示了氧在改变先前报道的自旋扭矩效率方面的不同作用。
2019-10-22 cond-mat.mes-hall
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
Impact of the crystal orientation on spin-orbit torques in Fe/Pd bilayers
铁磁（FM）/非磁（NM）异质结构中的自旋轨道力矩提供了更节能的手段来实现自旋逻辑器件;然而，它们的强度由异质结构界面决定。本文研究了晶体取向对不同Fe/Pd双层体系自旋-轨道力矩效率的影响。自旋扭矩铁磁测量的证据表明，阻尼类扭矩效率是在外延比在多晶双层结构，而类场扭矩是可以忽略不计的所有双层结构。阻尼力矩的强度随双层外延质量的降低而降低。这一发现为磁异质结构中自旋轨道矩的增强提供了新的思路。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Current induced torques between ferromagnets and compensated antiferromagnets: symmetry and phase coherence effects
结果表明，当铁磁层与反铁磁层的自旋旋转对称轴对齐时，铁磁层与反铁磁层之间的电流感应力矩消失.对于适当选择的几何形状，这意味着电流感应扭矩可以稳定铁磁层的平面外（或难磁化轴）取向。这种电流引起的扭矩依赖于相位相干传输，我们计算了这种扭矩相位破坏散射的鲁棒性。从这表明，扭矩是不是线性依赖于所施加的电流，但有一个绝对的最大值。
2013-11-24 cond-mat.mes-hall
Spin-Flip Scattering Effect on the Current-Induced Spin Torque in Ferromagnet-Insulator-Ferromagnet Tunnel Junctions
我们研究了铁磁-绝缘层-铁磁隧道结中考虑自旋翻转散射的电流感生自旋转移矩。结果表明，自旋翻转散射可以诱导出额外的自旋力矩，使自旋力矩的最大值增大，并且与忽略自旋翻转散射的情况相比产生了角位移.研究了左右铁磁体分子场对自旋矩的影响。发现$τ^{Rx}/I_{e}$（$τ^{Rx}$是作用在右铁磁体上的自旋转移矩，$I_{e}$是隧穿电流）随分子场的变化而变化。在两个特定的角度，$τ^{Rx}/I_{e}$是独立的右铁磁体的分子场，导致在$τ^{Rx}/I_{e}$曲线上的两个交叉点对不同的分子场的相关取向。
2003-03-12 cond-mat.mes-hall
Giant spin transfer torque in atomically thin magnetic bilayers
在腔量子电动力学中，利用光子在两个限定腔的反射镜之间的多次反射来增强腔内原子的光耦合。我们表明，这种模式，用于增强与本地化的对象的相互作用的飞行粒子可以推广到基于范德华二维磁体的自旋电子学。在隧穿磁性双层时，我们发现每个电子入射的自旋转移力矩可以成为大于$\hbar/2$的数量级，这可能是由于电子通过铁磁单层的多反射路径作为其角动量转移的中间体。在隧穿共振附近的宽能量范围内，每个电子隧穿的阻尼式自旋转移力矩具有通用值$\frac{\hbar}{2} \tan{\fracθ{2}}$，仅取决于磁化之间的角度$θ$。这些发现扩展了基于范德华磁体的高性能和高密度存储的磁化操纵的范围。
2020-09-27 cond-mat.mes-hall
Spin-Torque Generation in Topological-Insulator-Based Heterostructures
利用拓扑绝缘体的异质结构表现出显著的自旋扭矩效率。然而，强扭矩的确切来源，特别是它是否源于拓扑表面态的自旋动量锁定，或者更确切地说，来自拓扑绝缘体的自旋霍尔物理仍然不清楚。在这里，我们探索了纯粹基于拓扑表面态的自旋扭矩产生机制。我们考虑拓扑绝缘体为基础的双层铁磁金属（TI/FM）和磁掺杂拓扑绝缘体（TI/mdTI），分别。通过将两种设置之间的关键理论差异归因于活性表面态的位置和数量，我们在拓扑表面态的非平衡自旋密度的自旋扩散的相同框架内描述了这两种设置。对于TI/FM双层，我们发现大的自旋扭矩效率大致相等的幅度为平面内和平面外的自旋扭矩。对于TI/mdTI双层，我们阐明了自旋转移类扭矩的主导地位。然而，我们无法解释数量级的增强报告。尽管如此，我们的模型给出了一个直观的图片的自旋扭矩产生的拓扑绝缘体为基础的双层，并提供了理论上的限制自旋扭矩产生由于拓扑表面状态。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall
Effect of interfacial intermixing on spin-orbit torque in Co/Pt bilayers
采用第一性原理非平衡格林函数方法和超原胞无序平均法，研究了Co $\mid$ Pt双层膜中界面混合对自旋轨道矩的影响.通过在Co和Pt之间插入一个或多个无序CoPt合金单层来模拟混合。阻尼扭矩是适度增强的界面混合，而fieldlike扭矩，这是小的突变接口，强烈增强，变得可比的dampinglike扭矩。类场转矩的增强归因于Co与混合区之间的界面。平面霍尔扭矩随着混合而增加，但保持相对较小。对于具有（111）和（001）取向界面的双层，扭矩的行为是相似的。类场扭矩对混合的强烈依赖性可以提供一种通过界面工程来调整类场扭矩与类阻尼扭矩之比的方法。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sign reversal of field like spin-orbit torque in ultrathin Chromium/Nickel bilayer
本文报道了超薄铬（1.5nm-5 nm）/镍（8 nm）双层膜中场的非常规符号变化。通过通射频电流和测量直流电压，在Cr/Ni双层膜中进行了标准自旋矩铁磁共振（ST-FMR）实验。我们观察到，当Cr层的厚度是临界低的（<6 nm）时，Cr在Ni上的自旋轨道扭矩显著增加。最重要的是，类场转矩的符号与奥斯特场产生的转矩相反。为了验证该扭矩的界面性质，在Cr和Ni之间插入2nm薄Cu，并且场状扭矩表现为与奥斯特场诱导扭矩相同。因此，这种非常规的场类扭矩符号变化的可能起源可能是存在于Cr和Ni之间但在Cr/Cu/Ni异质结构中消失的界面Rashba类自旋轨道相互作用。根据我们的实验，我们可以估计，当1 E12 A/m^2电流流过Cr层时，在8 nm厚的Ni层上产生约35 Oe的有效Rashba类磁场。所有实验均在室温下进行。因此，Cr薄膜具有顺磁体性质（体Cr的Neel温度为311 K）。因此，Cr可以是一个很好的选择，作为一种重金属，采用大的自旋轨道扭矩结合体自旋霍尔效应和界面Rashba相互作用。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
Interplay of spin-orbit torque and thermoelectric effects in ferromagnet/normal metal bilayers
我们提出了谐波横向电压测量的电流感应热电和自旋轨道扭矩（SOT）的影响，在铁磁/正常的金属双层，其中焦耳加热和SOT共存产生的热梯度，并产生交流横向信号具有可比的对称性和幅度。基于横向电阻的对称性和场依赖性，我们开发了一种一致的方法来分离热电和SOT测量。通过解决第一铁磁体/轻金属双层与可忽略的自旋-轨道耦合，我们表明，在平面内的电流注入诱导的垂直热梯度的符号和幅度是由电阻率的差异和堆叠顺序的磁性和磁性层。然后，我们研究铁磁/重金属双层膜与强自旋轨道耦合，表明二次谐波热电贡献的横向电压可能会导致一个显着高估的antidamping SOT。我们发现Ta（6 nm）/Co（2.5nm）双层膜的热电效应很强，而Pt（6 nm）/Co（2.5nm）双层膜的热电效应可以忽略不计。在横向电压分析中考虑这些效应后，我们发现这些双层中的反阻尼SOT在标准化到磁化体积后，与具有垂直磁化的较薄Co层中发现的SOT相当，而类场SOT大约小一个数量级。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall
Inefficiency of orbital Hall effect on the spin torque in transition metal/ferromagnet bilayers
本研究通过第一性原理计算，系统研究了过渡金属/铁磁体双层中的自旋力矩，发现轨道霍尔效应贡献远低于自旋霍尔效应，且在TM/Ni中轨道霍尔与自扭矩相互抵消。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonance spin transfer torque in ferromagnetic/normal/ferromagnetic spin-valve structure of topological insulators
本文从理论上研究了由拓扑绝缘体（TI）构成的铁磁/普通金属/铁磁（FM/NM/FM）型自旋阀混合结构中的自旋电流和自旋转移矩的产生。我们证明了自旋转移矩的渗透到右铁磁层，并表明，与石墨烯自旋阀结，在TI的自旋转移矩是非常敏感的NM区域的化学势。作为重要的结果，通过改变NM间隔物的化学势和磁化方向，可以控制STT的所有组件。有趣的是，共振自旋电流和共振自旋转移力矩出现的能量从共振方程确定。通过增加NM间隔物的化学势，STT的幅度减小，而在$μ_N$的大化学势下，存在其中自旋电流和自旋转移矩都变为零的化学势区间。这些发现可能会为基于TI的自旋转移矩磁性随机存取存储器（STT-MRAM）器件的应用开辟新的前景。
2018-08-25 cond-mat.mes-hall
Spin torque and Nernst effects in Dzyaloshinskii-Moriya ferromagnets
我们预测，温度梯度可以诱导一个磁振子介导的内禀转矩和横向自旋流的系统与非平凡的磁振子Berry曲率。借助非平衡磁振子介导的扭矩和自旋电流的微观线性响应理论，我们确定了带间和带内的组成部分，表现在铁磁体与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和磁纹理。为了说明和评估这些影响的重要性，我们将我们的理论应用到磁振子介导的自旋能斯特和转矩响应的戈薇晶格铁磁体。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Detection of long-range orbital-Hall torques
该研究通过比较 Nb/Ru 与不同铁磁体双层膜中的类阻尼转矩及 Ni 厚度依赖，识别并量化了长程轨道霍尔转矩。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall
Self-induced spin-orbit torques in metallic ferromagnets
本文提出了自旋弛豫边界金属铁磁体中自旋轨道力矩的唯象理论。该模型是植根于耦合扩散的电荷和自旋在大块的铁磁体，在那里我们占异常霍尔效应以及各向异性磁阻在相应的本构关系的电荷和自旋部门。扩散方程的补充与适当的边界条件，反映环境的自旋下沉能力。在反型非对称异质结构中，未补偿的自旋积累对序参量施加耗散力矩，导致铁磁共振中的电流依赖性线宽具有特征角度依赖性。我们将我们的模型与最近的自旋扭矩铁磁共振测量进行比较，说明即使在简单的磁性结构中也可以产生丰富的自感自旋扭矩现象。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall
Resonant current-in-plane spin-torque diode effect in magnet$-$normal metal bilayers
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）
研究通过磁电电路方法揭示了在磁铁-正常金属双层中，共振频率下平面电流自旋扭矩二极管效应的机制及应用
2025-10-08 cond-mat.mes-hall
Current and Spin-Torque in Double Tunnel Barrier Ferromagnet - Superconductor - Ferromagnet Systems
计算了对称双隧道势垒铁磁-超导-铁磁（F-S-F）系统中的电流和自旋矩。当自旋翻转弛豫时间大于输运停留时间时，超导体上的自旋积累决定了输运性质。在弹性输运区，证明了F-S-F系统的电流（自旋矩）的相对变化等于F-N-F系统的电流（自旋矩）的相对变化，改变两个铁磁体的相对磁化方向。这与非弹性输运区的结果不同，在非弹性输运区中，自旋积累抑制了超导能隙并显著改变了磁阻[S.高桥，H. Imamura和S. Maekawa，Phys. Rev. Lett. 82，3911（1999）]。实验相关的弹性和非弹性的运输制度，分别，以及在运输性能的变化的原因进行了讨论。
2002-08-14 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin torque resonance of magnetic insulators affected by field-like spin-orbit torques and out-of-plane magnetizations
从理论上研究了磁性绝缘体Y_3Fe_5O_（12）和具有自旋-轨道相互作用的普通金属Pt组成的双层膜系统中的自旋矩铁磁共振（ST-FMR）。基于漂移扩散自旋模型和量子力学边界条件，我们对所有磁化方向和类场自旋轨道矩的存在下的ST-FMR进行了建模。ST-FMR实验可以揭示双层膜中电流和磁化强度之间的自旋轨道耦合的关键信息。
2015-02-28 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
Sizable spin-transfer torque in Bi/Ni80Fe20 bilayer film
在Bi中寻找有效的自旋转换已经引起自旋轨道电子学的极大关注。在本工作中，我们采用自旋力矩铁磁共振研究连续变化的Bi/Ni_（80）Fe_（20）（Py）双层膜的自旋转换。与以前的研究相比，相当大的自旋转移扭矩（即，在Bi/Py双层膜中观察到相当大的自旋转换效应。考虑到Bi/钇铁石榴石双层膜中没有自旋转换和Bi掺杂Cu中自旋转换的增强，本研究结果表明材料组合对Bi中产生实质性自旋转换效应的重要性。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unconventional spin-orbit torque in transition metal dichalcogenide/ferromagnet bilayers from first-principles calculations
基于最近在\ch{WTe2} /坡莫合金双层膜系统中观察到的非常规类面外阻尼力矩，我们采用第一性原理和线性响应理论计算了二维过渡金属二硫属化物（TMD）-铁磁体异质结构中产生的自旋轨道力矩.我们的\ch{WTe2} /Co和\ch{MoTe2} /Co异质结中的自旋轨道转矩的数值计算显示了传统的和新颖的阻尼类torkances（转矩每电场）具有可比的幅度，周围$100~\hbar/2e~(\rm Ω\cdot cm)^{-1}$，电场施加垂直于TMD层的镜面。为了进一步了解阻尼扭矩的来源，我们计算了TMD和Co层之间的自旋电流通量，并发现两个量之间的良好协议。这表明，传统的阻尼类自旋-轨道扭矩的图片，其中扭矩的结果从自旋霍尔效应加上自旋转移扭矩，主要适用于TMD/Co双层系统。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation torque in metallic ferromagnets
从微观上计算了具有随机杂质自旋轨道相互作用的均匀金属铁磁体的自旋弛豫矩${\cal T}$。${\cal T}$被证明是书面的电场的空间导数，但并不总是作为一个扭矩偶极子密度的发散。这是由于轨道角动量的快速耗散，因此无法定义守恒的自旋流。讨论了自旋转移矩中的$β$项也可以是不对称的。
2010-04-28 cond-mat.mes-hall
First Principles Study of Angular Dependence of Spin-Orbit Torque in Pt/Co and Pd/Co Bilayers
近年来，在重金属（HM）/铁磁（FM）双层膜中，由于自旋霍尔效应和界面效应引起的自旋轨道矩（SOT）被用来通过面内电流注入实现磁化方向的切换.本文利用Keldysh Green函数方法和第一性原理电子结构计算，确定了HM/Co（HM = Pt，Pd）双层膜的类场（FL）和类阻尼（DL）SOT分量。我们的方法产生的FL和DL-SOT的磁化方向上的角度依赖性，而不假设先验的角度形式。SOT分解成费米海和费米面的贡献表明，SOT是由后者占主导地位。由于Co和HM之间的大晶格失配，我们还确定了拉伸双轴应变对FL和DL-SOT组件的影响。计算的FL-和DL-SOT的HM厚度的依赖性是总体上与实验吻合良好。SOT与费米能级位置的关系表明，DL-SOT主要由体HM的自旋霍尔效应决定。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall
Spin Current and Current-Induced Spin Transfer Torque in Ferromagnet-Quantum Dot-Ferromagnet Coupled Systems
基于Keldysh的非平衡格林函数方法，研究了铁磁-量子点-铁磁耦合系统中自旋相关的输运性质.结果表明，自旋电流具有与电性电流完全不同的特性，通过改变两个磁化强度的相对取向，自旋电流的大小甚至可以改变其符号。发现当量子点在共振位置处的分立能级与偏置电压相匹配时，电流诱导自旋转移矩（CISTT）会大大增强。还讨论了CISTT、电流和自旋电流之间的关系。
2006-03-09 cond-mat.mes-hall
Suppression of the fieldlike spin-orbit torque efficiency due to the magnetic proximity effect in ferromagnet/platinum bilayers
用磁致电阻谐波响应技术研究了Co $_2$ FeAl/Pt双层膜中电流感生的自旋轨道力矩，区分了类阻尼和类场贡献.通过反常的霍尔和各向异性磁阻，这是增强在低温下薄铂厚度的存在下观察到的温度依赖性的磁邻近效应。类场转矩效率随着温度的降低而稳定下降，我们建议这与磁场邻近效应对类场转矩机制的影响有关。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial contributions to spin-orbit torque and magnetoresistance in ferromagnet/heavy-metal bilayers
采用第一性原理非平衡格林函数方法结合Anderson无序模型研究了铁磁/重金属双层膜中自旋轨道矩和磁电阻的厚度依赖性.正交矢量球谐函数中的系统展开用于扭矩的角度依赖性。在Co/Pt和Co/Au双层膜的阻尼扭矩可以被描述为自旋霍尔贡献的总和，这与自旋扩散模型的协议，并与界面的贡献相当的厚度增加。在垂直于Co/Pt双层膜中的电流的平面中的磁导是每个界面原子的电导量子的顺序，超过自旋霍尔模型的预测超过一个数量级。这表明，“自旋霍尔磁阻”，类似于阻尼类扭矩，有一个大的界面贡献无关的自旋霍尔效应。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced torques in textured Rashba ferromagnets
在具有小自旋-轨道耦合的系统中，磁化上的电流感应扭矩需要非均匀的磁化纹理。对于大的自旋-轨道耦合，即使在磁化方向上没有梯度，也存在这样的转矩。在这里，我们考虑在铁磁金属与Rashba自旋轨道耦合和非均匀磁化的电流感应扭矩。我们首先从现象学上构造了系统对称性所允许的所有转矩，在磁化方向梯度和电场中为一阶。其次，我们使用玻尔兹曼方法来计算自旋轨道耦合中出现的二阶自旋力矩。我们将我们的结果应用到电流驱动的畴壁，并发现畴壁的流动性受到强烈影响的扭矩，导致从自旋轨道耦合和磁化织构的不均匀性之间的相互作用。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall
Evidence of orbital Hall current induced correlation in second harmonic response of longitudinal and transverse voltage in light metal-ferromagnet bilayers
本研究通过二次谐波测量，在轻金属（Ti/Nb）与铁磁体（Ni/NiFe）双层结构中证实了轨道霍尔效应产生的轨道电流，并发现LM/Ni双层结构具有增强的阻尼类扭矩和单向磁电阻，表明轨道-自旋转换在Ni中发生并转移至铁磁层，且双层结构对轨道电流产生至关重要。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall
Spin polarization and magnetoresistance through a ferromagnetic barrier in bilayer graphene
我们研究了自旋相关的输运通过磁性双层石墨烯纳米结配置为二维正常/铁磁/正常结构，其中栅极电压施加在铁磁石墨烯层上。在四带哈密顿量的基础上，利用Landauer Butikker公式计算了零温下的电导。对于双层石墨烯铁磁层的平行结构，其能带结构为金属能带结构，自旋极化在共振态附近达到最大值;而对于反平行结构，纳米结表现为半导体结构，不存在自旋过滤。因此，通过改变铁磁石墨烯的结构，特别是在带隙周围，可以实现巨大的磁阻。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall
Spin Hall Current and Spin-transfer Torque in Ferromagnetic Metal
基于线性响应理论，研究了铁磁金属中杂质自旋-轨道相互作用（SOI）时的自旋转移矩。除了通常的自旋转移力矩外，我们还得到了SOI中一阶自旋霍尔电流的新贡献$\sim {\bm j}_{\rm SH}^{\phantom{\dagger}} \cdot \nabla {\bm n}$，其中${\bm j}_{\rm SH}^{\phantom{\dagger}}$是由外电场驱动的自旋霍尔电流.这是铁磁体中自旋动力驱动的逆自旋霍尔效应的反应。
2009-05-28 cond-mat.mes-hall
Direct observation of current-induced nonlinear spin torque in Pt-Py bilayers
该研究通过大直流电流下的ST-FMR并结合单向自旋霍尔磁阻测量，在Pt-坡莫合金双层膜中直接观测并解释了电流诱导的非线性自旋转矩，为非线性自旋电子器件和时变磁性超材料提供基础。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of Orbital Hall Magnetoresistance in Nonmagnet/Ferromagnet Bilayers with Large Orbital Torque
State Key Laboratory of Semiconductor Physics and Chip Technologies, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术学院）；Fert Beijing Institute, MIIT Key Laboratory of Spintronics, School of Integrated Circuit Science and Engineering, Beihang University（北京航空航天大学集成电路科学与工程学院）；National Key Laboratory of Spintronics Hangzhou International Innovation Institute Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；Southwest Institute of Technical Physics（西南技术物理研究所）
研究发现非磁性/铁磁性双层中不存在轨道霍尔磁电阻，揭示了轨道与自旋传输的差异，并提供区分两者的方法。
2026-03-05 cond-mat.mes-hall
Topological Valley Transport of Gapped Dirac Magnons in Bilayer Ferromagnetic Insulators
双层海森堡铁磁绝缘体保持与六边形布里渊区的两个相对谷相关联的简并太赫兹狄拉克磁振子模式。我们表明，这种能量简并可以通过破坏反演对称性（I），导致拓扑磁振子谷电流。我们进一步表明，该电流导致谷塞贝克效应的磁振子，从而可检测。我们在双层CrBr 3的具体例子中进行计算，其中我可以通过静电掺杂来打破。
2020-08-22 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques due to compensated antiferromagnets
本文分析了在含有补偿反铁磁体的电路中，电流感应转矩对铁磁体磁化结构的影响。我们认为，这些扭矩一般是非零的，并支持这一结论与一个微观NEGF计算电路包含反铁磁NiMn和铁磁Co层。由于对称性决定了电流感应转矩形式的差异，表达铁磁体配置对电流和外部磁场的依赖性的相图与其铁磁体对应物在性质上不同。
2007-08-23 cond-mat.mes-hall
First-principles calculations of spin-orbit torques in Mn$_2$Au/heavy-metal bilayers
利用非平衡格林函数方法计算了Mn $_2$ Au/重金属双层膜中的自旋轨道矩，其中重金属为W或Pt.在Mn $_2$ Au中，自旋-轨道耦合（SOC）产生了强的类场力矩和弱的类阻尼力矩，类场力矩在两个子晶格上平行，与电导率成线性比例，类阻尼力矩在两个子晶格上反平行.与W或Pt的接口产生平行的阻尼扭矩的相反的符号是类似的大小在铁磁双层和类似的不敏感的障碍。类阻尼力矩效率强烈地依赖于界面的终止和Mn $_2$ Au中自旋-轨道耦合的存在，这表明类阻尼力矩不仅仅是由于HM层中的自旋-霍尔效应。界面也诱导反平行fieldlike和dampinglike扭矩，可以深入到Mn $_2$ Au。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exchange magnetic field torques in YIG/Pt bilayers observed by the spin-Hall magnetoresistance
利用自旋霍尔磁阻（SMR）测量了钇铁石榴石薄膜对Pt薄膜自旋积累的有效场力矩。结果，可以电测量铁磁绝缘层的磁化方向。实验的横向和纵向电阻是很好地描述的SMR的理论模型的直接和逆自旋霍尔效应，对于不同的Pt厚度[3，4，8和35 nm]。采用Pt的自旋霍尔角$θ_{SH}=0.08$，得到了Pt的自旋扩散长度（$λ=1.1\pm0.3$ nm）以及自旋混合电导的实部（$G_r=(7\pm3)\times10^{14}Ω^{-1}$ m $^{-2}$）和虚部（$G_i=(5\pm3)\times10^{13}Ω^{-1}$ m $^{-2}$）及其比值（$G_r/G_i=16\pm4$）.
2013-07-01 cond-mat.mes-hall
Co-sputtered PtMnSb thin films and PtMnSb/Pt bilayers for spin-orbit torque investigations
由于其在磁存储器中高效写入信息的潜力，最近人们广泛研究了自旋轨道扭矩（SOT）对磁化的操纵。特别注意的是非中心对称系统与空间反转不对称，SOTs出现，即使在单层材料。半金属半Heusler的PtMnSb是一个有趣的候选人，这种内在的SOT的研究。本文采用直流磁控共溅射法在MgO（001）衬底上高温超高真空下生长PtMnSb薄膜和PtMnSb/Pt双层膜，并研究了它们的外延特性。通过X射线衍射、X射线反射率、原子力显微镜和电子显微镜研究了薄膜的性质。PtMnSb薄膜呈现出（001）取向的单晶C1 b相，随着薄膜厚度的增加，C1 b相与（111）织构的多晶相共存。薄于约5 nm的膜以岛状生长，而较厚的膜逐层生长，形成完美的MgO/PtMnSb界面。薄的PtMnSb/Pt双层膜也表现出岛状生长和有缺陷的过渡区，而较厚的膜逐层生长，Pt在半Heusler化合物上外延生长而没有显著的相互扩散。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall
Resonant Measurement of Non-Reorientable Spin-Orbit Torque from a Ferromagnetic Source Layer Accounting for Dynamic Spin Pumping
使用多层结构包含（钴探测器层）/（铜间隔）/（坡莫合金源极层），我们的实验表明如何不可重定向的自旋-轨道扭矩所产生的坡莫合金源极层（自旋-轨道扭矩的组成部分，不改变坡莫合金磁化旋转时）可以使用自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）与线形分析测量。我们发现，动态自旋泵的磁性层之间施加的扭矩的磁性层大或大于自旋轨道扭矩，因此，如果动态自旋泵被忽略的结果将是一个大的高估的自旋轨道扭矩。然而，这两种效应可以通过执行作为频率的函数的ST-FMR来分离。我们测量一个不可重定向的自旋扭矩比$ξ_{\text{Py}} = 0.04 \pm 0.01$的自旋电流从坡莫合金通过8纳米铜间隔的Co，和动态自旋泵的强度，这是与以前的测量传统的铁磁共振一致。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall
First-principles calculation of spin-orbit torque in a Co/Pt bilayer
采用第一性原理非平衡格林函数方法计算了无序Co/Pt双层膜中自旋-轨道矩的角度依赖性，并在Anderson无序上用一个明确的超原胞平均.除了通常的dampinglike和fieldlike条款，奇扭矩包含一个相当大的平面霍尔类条款$(\mathbf{m\cdot E})\mathbf{m}\times(\mathbf{z}\times\mathbf{m})$，其贡献的电流诱导阻尼是一致的实验观察。类阻尼力矩和类平面霍尔力矩对无序度的依赖性很弱，而类场力矩随无序度的增加而下降。对阻尼有贡献的力矩几乎完全是由于Pt原子上的自旋-轨道耦合，但类场力矩不需要它。
2019-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Role of Self-Torques in Transition Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
本研究通过对比MoS2/坡莫合金双层与单层坡莫合金器件的SOT测量，发现自转矩与TMD层转矩存在竞争，且霍尔条尺寸显著影响SOT强度，强调器件细节对厘清SOT微观起源的重要性。
2023-03-08 cond-mat.mes-hall
Field-Free Synthetic-Ferromagnet Spin Torque Oscillator
我们研究了自旋阀结构的磁化动力学与自由复合合成铁磁体（SyF），由两个铁磁层通过正常的金属间隔耦合。在没有外加磁场的情况下，通过外加电流可以将铁磁耦合的SyF激发到动力学进动态。我们解析地确定这些状态的稳定性，在空间中跨越的电流密度和SyF层间交换耦合。数值模拟证实了我们的分析结果。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall
Quantum Kinetic Theory of Current-Induced Torques in Rashba Ferromagnets
最近的实验研究的薄膜器件包含一个单一的铁磁层的动机，我们发展了一个量子动力学理论的电流感应磁矩在Rashba模型铁磁体。我们发现，电流引起的自旋密度是负责的开关行为是由于最本质上是自旋相关的准粒子寿命，并推导出一个简单的模型的相关限制的解析表达式。定量模型参数估计表明，在相邻的金属正常磁性层的自旋轨道耦合开关效应的强度起着至关重要的作用。
2012-01-04 cond-mat.mes-hall
Optical spin transfer and spin-orbit torques in thin film ferromagnets
研究了圆偏振光激发下薄膜铁磁层中的光致转矩。我们研究的情况下，有和没有Rashba自旋轨道耦合使用4带模型。在没有Rashba自旋轨道耦合的情况下，我们推导出了光学力矩的解析表达式，揭示了力矩主要来自光学自旋转移力矩（即当力矩沿光学角动量方向时）的条件，以及当力矩来自逆法拉第效应（即当力矩垂直于光学角动量时）的条件。我们发现，当激发能远离带边跃迁时，光自旋转移矩占主导地位，磁交换分裂远大于寿命展宽。对于大的Rashba自旋轨道耦合和面外磁化的情况下，我们发现扭矩一般是垂直于光子角动量，并归因于光学Edelstein效应。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall
Improved Composite-Boson Theory of Monolayer and Bilayer Quantum Hall Ferromagnets
针对单层和双层系统提出了改进的量子霍尔铁磁体复合玻色子理论。在这个方案中，场算符仅仅描述了代表偏离基态的物理自由度。Skyrmions是局限于最低朗道能级的带电激发。通过计算层间相干相中一个skyrmion的激发能，发现层间密度差越大，双层QH态越稳定。
1998-10-01 cond-mat.mes-hall
Spin-Motive Forces and Current-Induced Torques in Ferromagnets
在金属铁磁体中，已知自旋转移力矩和自旋动力呈现出相互关系。最近对具有强自旋-轨道耦合的铁磁体的实验揭示了流动载流子与磁化强度之间相互作用的丰富复杂性，但对这种耦合动力学缺乏全面的了解。在这里，我们开发了一个一般的现象学的两个相互作用的过程中的电荷泵的自旋动力学和电流驱动的磁化动力学。形式主义是有效的自旋轨道耦合的任何强度，并提出了一个系统的计划，推导出所有可能的扭矩和电荷泵条款，遵守对称性要求的点群的系统。我们演示了如何通过Onsager互惠关系连接不同的电荷泵和扭矩的贡献。的形式主义适用于两个重要的系统：各向同性铁磁体与非均匀磁化和均匀的铁磁体描述的点群$C_{2v}$。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque in ferromagnetic bilayers generated by anomalous Hall effect and anisotropic magnetoresistance
本文提出了一个从纵向磁阻测量确定铁磁双层膜中自旋-轨道相互作用激发的自旋转移矩效率的实验方案。在适当的边界条件下求解扩散自旋输运理论，给出了纵向电荷电流密度的解析公式。纵向充电电流具有与自旋转移力矩效率的平方成比例的项，并且还取决于膜厚度与铁磁体的自旋扩散长度的比率。从作为厚度的函数的纵向电阻率的测量中提取该贡献可以给出自旋转移扭矩效率。
2016-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium spatial distribution of Rashba spin torque in ferromagnetic metal layer
利用Keldysh非平衡格林函数方法研究了铁磁金属层中强Rashba自旋轨道耦合（RSOC）引起的自旋力矩的空间分布.在非平衡传导电子与局域磁矩之间存在s-d相互作用的情况下，RSOC效应在磁矩上产生一个转矩，我们称之为Rashba自旋转矩。在这项工作中的Rashba自旋力矩和空间自旋电流之间的相关性，清楚地映射Rashba自旋力矩在纳米尺寸的铁磁器件的空间分布。当局部磁性被打开时，面外（Sz）自旋霍尔效应（SHE）被破坏，但意外地检测到面内（Sy）SHE。我们还研究了Rashba强度（α R）和分裂交换（Δ）对器件上平均的非平衡Rashba自旋矩的影响。拉什巴自旋力矩允许自旋动量的有效转移，因此，在低于10^6 A/cm ^2的低电流密度下，可以获得20 mT的典型开关场。
2012-02-24 cond-mat.mes-hall
Theory of the spin-torque-driven ferromagnetic resonance in a ferromagnet/normal-metal/ferromagnet structure
我们提出了一个理论分析的电流驱动的铁磁共振在铁磁/正常金属/铁磁三层。这种驱动铁磁共振的方法最近由Tulapurkar等人[Nature 438，339（2005）]和Sankey等人[Phys.Rev.Lett.2005]实验实现。96，227601（2006）]。旋进磁化对用于驱动铁磁共振的交流电进行整流，并导致产生直流电压。我们的分析表明，产生直流电压的第二种机制，由旋进磁化发射的自旋电流的整流，对实验中使用的薄铁磁膜的直流电压具有近似相等的大小的贡献。
2006-11-20 cond-mat.mes-hall
Spin Transfer Torque in the Semiconductor/Ferromagnetic Structure in the Presence of Rashba Effect
磁结构中的自旋转移矩是由自旋电流的横向分量从磁介质流向铁磁介质时被界面吸收而产生的。本文考虑半导体区的Rashba效应，讨论了半导体/铁磁结构中的自旋转移矩，得到了（Ⅰ）-单电子和（Ⅱ）-电子分布两种模型下的自旋电流密度分量。结果表明，无论半导体费米面与铁磁费米面之间的上下自旋差增大，传输几率都减小。本文所用数值的计算结果表明，Rashba效应使半导体中的费米球与铁磁中的上下自旋费米球之间的差异增大。结果还表明，Rashba效应对自旋转移矩分量的贡献是额外的，这是不存在的Rashba相互作用。此外，Rashba项对自旋力矩传递的横向分量也有不同的影响。
2016-08-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall to Insulator Transition in the Bilayer Quantum Hall Ferromagnet
我们描述了双层量子霍尔铁磁体在填充分数$ν= 1$下的一个新相变。在静态无序（由周期势模型）的存在下，玻色子$S=1/2$自旋子可以经历超流-绝缘体转变，同时保持铁磁有序。莫特绝缘相有一个出射的U（1）光子，跃迁是在这个光子的希格斯相和库仑相之间。电荷和逆流电导率的物理后果，并在存在淬火无序的层间隧穿电导进行了讨论。
2008-08-27 cond-mat.mes-hall
Control of spin-orbit torques through crystal symmetry in WTe2/ferromagnet bilayers
最近的发现，关于电流诱导的自旋-轨道扭矩产生的重金属/铁磁体和拓扑绝缘体/铁磁体双层提供了潜在的显着提高效率的磁性器件的操作。然而，在迄今为止进行的实验中，自旋-轨道转矩有一个重要的限制-可以补偿磁阻尼的转矩分量需要对称性位于设备平面内。这意味着自旋-轨道力矩只能驱动具有面内各向异性的磁性器件的最电流有效类型的磁反转（抗阻尼开关），而不是高密度应用所需的垂直磁各向异性器件。在这里，我们的实验表明，这种状态的事务是不是根本的，而是可以改变自旋源/铁磁体双层器件中的自旋-轨道转矩的允许的对称性，通过使用自旋源材料具有低的晶体对称性。我们使用WTe 2，过渡金属二硫属化物，其表面晶体结构只有一个镜面，没有双重旋转不变性。与这些对称性相一致，我们产生了一个平面外的反阻尼扭矩时，电流沿WTe 2/坡莫合金双层的低对称轴施加，但不是当电流沿高对称轴施加。通过多层样品中的晶体对称性来控制S-O转矩为优化未来的磁性技术提供了一种新的策略。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Independence of spin-orbit torques from the exchange bias direction in Ni$_{81}$Fe$_{19}$/IrMn bilayers
我们通过自旋矩铁磁共振测量研究了Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ /IrMn样品中自旋霍尔角和交换偏置之间可能的相关性。这种相关性是通过图案化的Ni $_{81}$ Fe $_{19}$ /IrMn双层在不同的相对取向相对于交换偏置方向。测量的电压谱允许自旋霍尔角的定量测定，这是独立的约2.8 \pm 0.3%的取向。
2018-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
