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
Emerging Spin-Orbit Torques in Low Dimensional Dirac Materials
本研究从理论上揭示了破缺反演对称性的二维狄拉克材料中涌现的新型自旋轨道矩，发现本征类阻尼矩可与类场矩同时增强，还存在自旋-赝自旋耦合产生的特有矩，且其抗无序性强，可提升邻近磁体的磁开关性能。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall
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
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
Self-injection locking of a vortex spin torque oscillator by delayed feedback
实验研究了自旋力矩振荡器在一定延迟时间后通过射频电流注入实现的自同步。我们证明了发射功率和光谱线宽的最佳延迟时间的改善。此外，通过改变发射功率和再注入功率之间的相位差，我们发现振荡器的频率以及其功率和线宽具有2π周期性的明显振荡依赖性。这种周期性的行为内的自注入制度是很好地描述了一般模型的非线性自振子，不仅包括一个延迟的射频电流，但也所有的自旋力矩力负责的自同步。我们的研究结果揭示了控制自旋力矩振荡器的非自主动力学的新方法，这是射频自旋电子学应用以及神经启发自旋力矩振荡器为基础的设备的发展的关键问题。
2015-09-18 cond-mat.mes-hall
Geometric phase-control of a spin-torque oscillator
我们表明，自旋扭矩振荡器的相位一般获得几何贡献后，缓慢和周期性变化的参数，管理其动态。作为一个例子，我们计算的几何相位，结果从外部场和电流的幅度的周期性偏移。我们认为热相位波动，并得出结论，几何相位应在室温下与当前的设置实验观察。我们简要评论自旋力矩振荡器阵列和可能的应用。
2020-02-11 cond-mat.mes-hall
Topologically Driven Spin-Orbit Torque in Dirac Matter
本文研究磁性石墨烯器件中拓扑边缘态驱动的自旋轨道力矩，发现量子反常霍尔相中的类阻尼力矩平台及狄拉克点处的大类阻尼力矩，并可通过自旋-赝自旋纠缠调控。
2025-10-07 cond-mat.mes-hall
Synchronization of spin torque oscillators through spin Hall magnetoresistance
自旋力矩振荡器放置在一个重金属上，由于自旋霍尔磁阻效应的耦合，显示出同步的自振荡。在这里，我们研究了一个系统有两个自旋力矩振荡器的自旋霍尔转矩的影响下，并表明，切换外部电流的方向，使我们能够控制相位差的同步同相和反相之间。
2017-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.AO
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
Influence of field-like torque in synchronization of spin torque oscillators
本研究考察类场转矩对两个并联耦合自旋转矩振荡器同步的作用，证明其可抵消阻尼、消除多重稳定性并提升同步振荡的功率与 Q-factor，且结果经随机 LLG 方程的数值与解析验证。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall nlin.AO
Charge conservation in spin torque oscillators leads to a self-induced torque
本文提出在自旋扭矩振荡器中考虑电荷守恒会引入此前被忽视的自感扭矩，从而修正传统LLGS方程，并在面内磁化纳米柱中验证了其定性修正作用。
2023-12-15 cond-mat.mes-hall
Quenched Slonczewski-Windmill in Spin-Torque Vortex-Oscillators
我们对双涡旋自旋扭矩纳米振荡器进行了分析和数值研究，并描述了一种抑制风车模式的机制。磁化动力学由其中一个铁磁层中涡旋的旋向性旋进主导。在另一层中，涡旋旋转被强烈阻尼。磁化动力学的主导层由电流极性决定。对Fe/Ag/Fe纳米柱的测量支持了这些发现。这一结果为构建高品质因数的自旋扭矩振荡器开辟了一个新的视角，该振荡器可在可选择的、分离良好的频带上工作。
2011-12-14 cond-mat.mes-hall
Critical Field of Spin Torque Oscillator with Perpendicularly Magnetized Free Layer
在分析自旋力矩与阻尼之间能量平衡的基础上，研究了由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振子的振荡特性.发现了垂直于薄膜平面施加的外部磁场的临界值，低于该临界值，电流对振荡频率的控制范围被抑制。临界场的值取决于磁各向异性、饱和磁化强度和自旋矩参数。
2013-12-02 cond-mat.mes-hall
Mode coupling in spin torque oscillators
许多最近的实验工作表明，一个单一的自旋力矩振荡器的动力学可以表现出复杂的行为，源于两个或更多的振荡器模式之间的相互作用。例子是观察到的模式跳跃或模式共存。已经有一些初步的工作表明，如何将单模（宏观自旋）自旋力矩振荡器的理论推广到包括几个模式和它们之间的相互作用。在目前的工作中，我们推导出这样一个理论开始的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的磁化动力学。我们比较我们的结果与单模理论，并显示它是一个自然的扩展，该理论包括模式的相互作用。
2013-11-29 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
Multiple modes of a single spin torque oscillator under the non-linear region
对非线性区下的单自旋力矩振子进行了数值研究。大角度进动触发多个模式的生成，而没有任何反馈电路和/或与相邻振荡器的磁耦合。我们的模拟表明，一个给定的自旋力矩振荡器的一个本征模可以触发多达六个离散模式的边带模式。这些发现将为STO提供新的功能，用于开发自旋电子逻辑电路。
2020-07-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Theoretical Study of Spin-Torque Oscillator with Perpendicularly Magnetized Free Layer
通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，研究了由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振荡器（STO）的磁化动力学.通过分析自旋力矩做功与阻尼引起的能量耗散之间的能量平衡，导出了电流与STO振荡频率之间关系的解析式。我们还发现类场力矩打破了能量平衡，改变了振荡频率。
2013-07-29 cond-mat.mes-hall
Probing phase coupling between two spin-torque nano-oscillators with external source
自动振荡器之间的相位耦合对于实现诸如同步的相干响应是关键的。在这里，我们提出了一种实验方法来探测它的情况下，两个偶极耦合的自旋扭矩涡旋纳米振荡器使用外部微波场。通过将一个振荡器锁相到微波场，我们观察到第二个振荡器上的频率牵引。从耦合Thiele方程，我们分析表明，这种频率拉从偶极和微波耦合的协同行动的结果。分析使我们能够确定偶极耦合的幅度和每个振荡器的相位滞后，产生重要的信息，实现大型振荡器网络。
2017-09-11 cond-mat.mes-hall
Selective control of vortex polarities by microwave field in two robustly synchronized spin-torque nano-oscillators
控制耦合自旋力矩纳米振荡器（STNO）的工作状态，包括它们的同步，对于诸如复杂振荡器网络的应用是必不可少的。在这项工作中，我们实验证明了选择性控制两个耦合涡STNO通过微波辅助切换其涡核极性。首先，这两个振荡器同步，由于偶极相互作用在一个广泛的频率范围内调谐的外部偏置场。相干输出被证明与强大的线宽减少。然后，我们展示了每个振荡器的单独涡旋极性控制，这导致同步/去同步化，由于伴随的频率偏移。我们的方法可以很容易地扩展到多元件耦合振荡器网络。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall
Oscillatory spin-orbit torque switching induced by field-like torques
利用自旋-轨道力矩（SOT）的确定性磁化开关是近年来发展起来的一种有效的电控制永磁体磁状态的方法。SOT开关仍然缺乏随时间的振荡开关特性，因此，它限于双极操作，其中所施加的电流或场的极性的变化是双极开关所必需的。基于相干旋转的振荡开关方案不能应用于SOT，因为SOT开关通过磁畴的扩展发生。在这里，我们通过控制畴壁动力学实验实现了非相干SOT过程中的振荡开关。我们发现一个大的类场分量可以动态地影响决定SOT开关方向的畴壁手征。因此，在纳秒电流脉冲下，磁化在两个稳定状态之间交替切换。通过利用这种振荡开关行为，我们证明了单极确定性SOT开关方案，通过控制电流脉冲的持续时间。
2017-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the injection locking range of spin torque oscillators through mutual coupling
我们研究了当一个自旋力矩纳米振荡器与另一个振荡器耦合时，它锁定到外部微波信号的涡旋振荡模式的能力是如何被修改的。我们的实验表明，相互电耦合可以导致锁定范围增强的一个因素1.64。此外，我们通过实验和数值模拟分析了锁定范围的演化作为耦合强度的函数。通过揭示锁定范围增强的机制，我们的研究结果将有助于设计对外部微波刺激具有高灵敏度的自旋扭矩纳米振荡器阵列。
2019-05-06 cond-mat.mes-hall
Driven energy transfer between coupled modes in spin-torque oscillators
自旋力矩振荡器的不同本征模之间的相互作用可以导致从跳模到多模产生的各种各样的物理机制，这通常会降低它们作为射频器件的性能。为了解决这个问题，为未来的应用，我们研究了一个模型的自旋扭矩振荡器，这是由两个耦合的涡旋与一个涡旋在每个振荡器的两个磁性层的属性。在这样的双涡系统中，耦合模之间的能量传递的显著特性，一个由自旋转移力矩激发，而第二个被阻尼，导致阻尼参数的改变。因此，振荡器的非线性行为伴随着剧烈的影响。这种有效的耦合机制，主要是由动态偶极场产生的自旋转移扭矩诱导的运动的旋涡驱动，引起了一个意想不到的动力学制度的自共振激发。这些结果表明，模式耦合可以用来控制同步过程以及自旋力矩振荡器的频率可调谐性。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Chaotic dynamics in a macrospin spin-torque nano-oscillator with delayed feedback
对自旋力矩纳米振荡器中的延迟反馈进行了理论研究。被认为是一个macrospin几何形状，自我维持的振荡是可能的自旋转移转矩与自旋电流垂直流动的膜平面。通过调整自注入信号的延迟和放大，我们确定在这个系统中的动力学制度，如混沌，复杂的瞬态进动模式之间的切换，和振荡器死亡。这种延迟反馈方案为这种振荡器开辟了一个新的探索领域，其中复杂的瞬态可能在信息处理中找到重要的应用。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Robust synchronization of spin-torque oscillators with an LCR load
研究了串联电感电容电阻负载的自旋力矩振荡器阵列的动力学行为。在一个大的参数范围内的完全同步制度，其中所有的振荡器具有相同的状态和输出字段是最大的，被证明是稳定的。然而，并不总是这样一个强大的完全同步从随机初始状态，在许多情况下，观察到非平凡的集群，部分同步导致准周期或混沌平均场动力学。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall nlin.AO
Influence of flicker noise and nonlinearity on the frequency spectrum of spin torque nano-oscillators
任何类型的振荡器中相位波动的相关性从根本上定义了它的频谱形状。然而，在非线性振荡器中，例如自旋扭矩纳米振荡器，频谱可能变得特别复杂。当不仅考虑热噪声过程而且考虑彩色$1/f$闪烁噪声过程时，这一点尤其正确，彩色闪烁噪声过程对振荡器的长期稳定性至关重要。在这项研究中，我们解决的频谱的自旋力矩振荡器在大振幅稳定振荡的制度，以及理论。我们特别考虑了热噪声和闪烁噪声。我们进行了一系列的测量的相位噪声和频谱的自旋扭矩涡旋振荡器，显着地改变测量时间的持续时间。此外，我们开发了基于Thiele方程的模拟中的热噪声和闪烁噪声的建模。在非线性自振子理论的框架下，我们还推导出了完整的相位方差，并推导出了实际的频谱。我们调查其依赖于测量时间的持续时间，并与实验结果进行比较。长期稳定性在自旋力矩振荡器的最近几个应用发展中是重要的。这项研究为如何更好地解决这一问题提供了一些见解。
2020-01-29 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
Spin-Torque and Spin-Hall Nano-Oscillators
本文综述了自旋矩和自旋霍尔效应驱动纳米振荡器的研究现状。在简要介绍了基础物理之后，作者讨论了这些振荡器的不同实现，它们在频率范围，输出功率，相位噪声和调制速率方面的功能特性，以及它们相互同步的固有倾向。最后，这些振荡器在广泛的应用，从微波信号源和探测器的neuromorphic计算元素的潜力，讨论了与特定的电子电路，迄今为止已被设计为利用这种潜力。
2015-12-10 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
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
Dirac Spin-Orbit Torques at the Surface of Topological Insulators
本文利用Kubo公式和Keldysh公式研究了拓扑绝缘体磁表面的自旋轨道力矩。通过分析推导出的自旋电荷方程，我们发现，所谓的狄拉克转矩具有不同的对称性相比，他们的Rashba对应，以及作为磁化方向的函数的高各向异性。特别地，当磁化位于拓扑绝缘体表面的平面中时，阻尼扭矩消失。这种特性具有重要的后果，在磁化动力学和开关，通过一个宏自旋模型数值证明。
2017-07-08 cond-mat.mes-hall
Mutual synchronization of spin-torque oscillators consisting of perpendicularly magnetized free layers and in-plane magnetized pinned layers
从理论上研究了通过电流注入耦合的自旋力矩振子的相互同步。提出了并联和串联电路中的电耦合模型。通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，发现了同相或反相同步的激发与振荡器的连接方式有关，并从解析和数值计算中发现，并联和串联电路的电流-频率关系与单个自旋力矩振荡器的电流-频率关系相同。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.AO
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-transfer torque oscillators by spin pumping, inverse spin Hall, and spin Hall effects
我们提出了一种基于自旋泵浦、反自旋霍尔效应和自旋霍尔效应的同步多自旋转移力矩振荡器的方法。所提出的振荡器系统由一系列纳米磁体与具有高自旋轨道耦合的正常金属结和累积反馈回路组成。我们进行模拟，以证明调制的电荷电流在正常的金属由于自旋泵从每个纳米磁体的效果。我们发现自旋霍尔效应和反自旋霍尔效应之间的相互作用导致了纳米磁体的同步。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall
Relaxation time and critical slowing down of a spin-torque oscillator
由纳米结构铁磁体组成的自旋力矩振子的弛豫现象是磁学研究的热点。从理论上研究了自旋力矩振子从一个自振态到另一个自振态的弛豫时间。通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程的解析和数值，它表明，振荡器松弛的自振荡状态指数在几纳秒内，除了当磁化强度接近临界点。弛豫速率是弛豫时间的倒数，与电流成比例。另一方面，在临界点附近出现临界减速，其中弛豫与时间成反比，并且弛豫时间变为数百纳秒的量级。这些结论主要是针对由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振荡器得到的，并进一步发展应用于任意类型的自旋力矩振荡器。
2017-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.AO
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
Large-Amplitude, Easy-Plane Spin-Orbit Torque Oscillators Driven by Out-of-Plane Spin Current: A Micromagnetic Study
本文通过微磁学模拟提出一种由面外自旋流驱动的易面自旋轨道矩振荡器，利用面外自旋流力矩实现大锥角、高热稳定性的无外场相干进动，并验证其在室温宽参数范围内的可行性。
2024-07-01 cond-mat.mes-hall
Time Domain Mapping of Spin Torque Oscillator Effective Energy
自旋力矩振子（STO）的随机动力学可以用Fokker-Planck方程给出的与电流相关的有效能面上的磁化漂移和扩散来描述。在这里，我们提出了一种方法，通过时间分辨测量STO产生的微波电压直接探测这个有效的能量表面。我们表明，有效能量的方法提供了一个简单的配方预测谱线宽度和线的形状附近的生成阈值。我们的时域技术也准确地测量在很宽的电压偏置值范围内的自旋力矩的类场分量。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall
Data-driven Thiele equation approach for solving the full nonlinear spin-torque vortex oscillator dynamics
从理论上研究了基于涡旋的自旋力矩纳米振荡器的动力学特性。从一个完全的分析模型的基础上的Thiele方程的方法，微调数据驱动的修正进行的回旋和阻尼项。这些调整，微磁模拟结果的基础上，允许定量模型的响应，这种振荡器的任何直流电流的范围内的涡流稳定性。这两个，瞬态和稳态政权准确预测下提出的数据驱动的Thiele方程的方法。此外，解决这种系统的动力学所需的计算时间减少了约六个数量级相比，最强大的微磁模拟。这一重大突破开辟了前所未有的高吞吐量模拟的自旋扭矩涡旋振荡器提交到长时间的输入信号，例如在神经形态计算应用的道路。
2022-06-27 cond-mat.mes-hall
Transition from one- to two-mode generation regime in spin-torque nano-oscillator mediated by thermal noise
研究了热噪声作用下自旋力矩纳米振荡器（STNO）的双模模型。从一般的非线性振子模型出发，导出了模振幅的朗之万方程。利用Fokker-Planck方程得到了描述平均模式产生功率的稳态概率分布函数。结果表明，热噪声可以导致STNO中双模的产生。热噪声功率的增加导致系统中的第二模式的激发，并且当两个模式仅在所施加的电流的一定范围内共存时，通过中间态导致双模产生机制。
2014-03-11 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
Generation linewidth of mode-hopping spin torque oscillators
自旋力矩振荡器的实验通常观察到多模信号。最近的理论工作已将多模信号的产生归因于能量分离的自旋波模式之间的耦合。在这里，我们详细分析了这种模式耦合产生的动力学。我们分析表明，模式跳变的动力学加宽的生成线宽，并使其一般很好地描述了福格特线型。此外，我们表明，模式跳变的线宽的贡献可以占主导地位，在这种情况下，它提供了一个直接的测量模式跳变率。由于热驱动的模式跳变事件，模式跳变率也提供了信息的能量势垒分离模式和温度依赖的线宽展宽。我们的结果与实验符合得很好，揭示了多模自旋力矩振子中线宽展宽的物理机制。
2013-11-29 cond-mat.mes-hall
Pseudo spin torque induced by strain field of Dirac fermions in graphene
相反，最近的描述[物理。106（2011）116803]，我们证明了石墨烯中的赝自旋不完全是真实的角动量。只有在垂直于石墨烯片的方向上的赝自旋才是真正的角动量，而平行于石墨烯平面的赝自旋仍然不是真正的角动量。有趣的是，研究还表明，应变场下石墨烯中重狄拉克电子的类牛顿力和伪自旋扭矩分别模拟了重磁力和重磁自旋扭矩。这是由于石墨烯中2+1维有质量电子的赝自旋和赝速度算符的等价性，而与实3+1维Dirac场的赝自旋和赝速度算符不同。这一工作揭示了石墨烯作为一种伪重磁材料的新的物理性质。
2014-09-11 cond-mat.mes-hall
Giant magnetoresistance amplifier for spin-orbit torque nano-oscillators
基于铁磁（FM）和非铁磁（NM）双层金属的自旋-轨道力矩纳米振荡器是一种超紧凑的电流控制微波信号源。它们作为一个方便的测试平台的自旋-轨道扭矩物理学的研究和实际应用，如微波辅助磁纪录，神经形态计算和芯片到芯片的无线通信是有吸引力的。然而，这些装置的主要缺点是由FM层的相对小的各向异性磁阻（AMR）引起的低输出微波功率。在这里，我们的实验表明，自旋轨道扭矩纳米振荡器的输出功率可以提高近三个数量级，而不影响其结构的简单性。在振荡器中加入FM参考层，可以利用电流面内巨磁阻效应（CIP GMR）来提高器件的输出功率。输出功率的这种增强是GMR与AMR相比的大幅度以及GMR和AMR的不同角度依赖性的结果。我们的研究结果为自旋轨道力矩纳米振荡器的实际应用铺平了道路。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Time domain measurement of phase noise in a spin torque oscillator
我们测量振荡器的相位从过零点的电压与时间波形的自旋扭矩nanocontact振荡在涡旋模式。相位噪声的功率谱随傅立叶频率$f$变化为$1/f^2$，与热源驱动的频率波动一致。由相位噪声单独暗示的线宽约为使用频谱分析仪测量的线宽的70%。锁相环可降低3 MHz带宽内频率的相位噪声。
2009-04-07 cond-mat.mes-hall
Linewidth of Power Spectrum Originated from Thermal Noise in Spin Torque Oscillator
通过求解能量-相位表象下的随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程，推导出了具有垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层的自旋力矩振荡器中热激活引起的线宽的理论公式.它示出的线宽可以被抑制到0.1 MHz，通过施加一个大的电流（10 mA的典型材料参数）。在大电流极限下预测出大于10^{4}的品质因数，这比最近观察到的实验值大两个数量级。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall
Dancing Synchronization in Coupled Spin-Torque Nano-Oscillators
我们报道了一种新型的同步，称为舞蹈同步，通过自旋波耦合的两个自旋力矩纳米振荡器（STNO）之间。与已知的两个STNO以各种固定的相对相位锁定的同步不同，在这种新的同步状态下，两个STNO具有相同的频率，但它们的相对相位在公共周期内周期性地变化，从而导致动态波动图案。振荡相对相位的幅度取决于两个STNO的耦合强度以及驱动电流。舞蹈同步是普遍存在的，并且可以存在于两个非线性Van der Pol振子之间的反应性和耗散性耦合。我们的发现为新的功能性STNO设备打开了大门。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall
Enhanced synchronization in an array of spin torque nano oscillators in the presence of oscillating external magnetic field
我们证明，在公共外部微波磁场的存在下，由Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski（LLGS）方程建模的电耦合自旋扭矩纳米振荡器（STNO）阵列的同步可以明显增强。所施加的微波磁场稳定并增强了我们分析的参数空间中的同步区域，其中振荡器表现出同步振荡，从而发射出改善的微波功率。为了表征同步振荡，我们计算了锁定范围的域中的外部源频率。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Exploration of field-like torque and field-angle tunability in coupled spin-torque nano oscillators for synchronization
本文通过分析Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程，研究类场力矩和外场方向对一维串联自旋扭矩纳米振荡器阵列同步的影响，发现类场力矩可单独实现少量振荡器同步，结合场角微调可同步大量振荡器，并增强输出功率。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall nlin.CD
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
Role of spin-transfer torques on synchronization and resonance phenomena in stochastic magnetic oscillators
对自旋转移矩如何驱动超顺磁性隧道结中的同步和类共振现象进行了理论研究。我们研究了一个超顺磁性自由层的磁化，由于热波动，作为一个随机振荡器，在两个明确的方向之间随机反转。当受到外部交流强迫时，该系统可以呈现随机共振和噪声增强同步。我们专注于相互垂直的阻尼类和类场转矩的作用，表明系统的响应是非常不同的，在低和高频率。我们还证明了类场转矩可以提高电流驱动的强制的效率，特别是在亚阈值电流。这些结果对于可能的低功耗、更节能的应用是有用的。
2016-09-01 cond-mat.mes-hall
Non-Adlerian synchronization of dipolar coupled vortex Spin-Torque Nano-Oscillators
本文用解析和数值方法研究了不同柱直径的偶极耦合涡旋型自旋力矩纳米振荡器（STNO）的同步动力学。我们确定的关键柱间距离同步发生作为其直径不匹配的函数。我们得到数值相图显示非同步和同步状态之间的过渡，并比较它的分析预测，我们使用Thiele方法。我们的研究表明，对于相对较小的直径差异的同步动力学可以定性地描述用阿德勒方程。然而，当直径差异显着增加时，系统变得强烈的非阿德勒。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall
Decoherence and mode-hopping in a magnetic tunnel junction-based spin-torque oscillator
讨论了基于磁隧道结的自旋力矩振荡器中磁振荡的相干性随外场角的变化。时频分析表明，不同的振荡器模式之间的模式跳变，这是由线性和非线性耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，类似于在半导体环形激光器中观察到的模式跳变。这些耦合和因此跳模在用于自由层与参考层磁化的反平行（AP）对准的电流阈值附近被最小化。远离AP对准，模式跳变限制振荡器相干性。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Stable oscillation in spin torque oscillator excited by a small in-plane magnetic field
通过解析求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，研究了由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振荡器中激发自激振荡的理论条件.推导了电流与振荡频率之间的解析关系。研究发现，施加一个指向反平行于被钉扎层磁化方向的小磁场可以激发出大振幅的振荡。通过与数值模拟结果的比较，证实了分析结果的有效性，特别是在小电流区域，表现出良好的协议。
2015-08-03 cond-mat.mes-hall
