Spin torque switching in perpendicular films at finite temperature
我们展示了如何在非零温度下改变垂直各向异性的情况下的自旋力矩开关的相图。平行态和反平行态共存的磁滞区缩小，出现了一个新的电报噪声区。在小样本中，岁差和平行态共存的区域可以完全消失。我们表明，零和非零温度的相图可以理解和计算绘制的有效能量作为角度的函数。组合分析对于系统地描述相图是有用的。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Non-local field-like spin-orbit torques in Rashba systems: an ab-initio study of Ag$_{2}$Bi/Ag/Fe film
从第一性原理出发，研究了在铁磁Fe（110）衬底上生长的Ag $_{2}$ Bi端Ag（111）薄膜中的类场自旋轨道矩（SOTs）.我们发现，SOT的很大一部分来自远离Fe层的Ag $_{2}$ Bi层中的自旋轨道相互作用（SOI）。这些结果清楚地暗示了在垂直于膜的方向上的长范围自旋转移，其不源于自旋霍尔效应。为了使证据的非本地字符的计算SOT，我们表明，作用在Fe层上的扭矩可以通过在Ag $_{2}$ Bi层中引入Bi空位来设计。总体而言，我们发现一个激烈的依赖SOT的无序类型，我们解释了一个复杂的相互作用的不同贡献的SOT在布里渊区。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Engineering of Intrinsic Chiral Torques in Magnetic Thin Films Based on the Dzyaloshinskii-Moriya Interaction
在具有非均匀各向异性的磁性薄膜中建立手征耦合导致了具有基础和技术兴趣的人工系统的发展。手性耦合本身是由模式化非共线磁化所强制的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinski-Moriya）实现的。在这里，我们创建了一个畴壁轨道与面外磁化耦合在每一侧的一个狭窄的平行带与面内磁化。有了这一点，我们表明，出现在一个单一的磁性层中的非共线磁化区域之间的边界处的手征扭矩的双金属氧化物可以用来偏置的畴壁速度。为了调整手性扭矩，可以通过改变轨道的宽度或非共线磁化之间的过渡区域的宽度来修改磁轨道的设计，从而达到高达7.8 mT的有效手性磁场。此外，我们展示了如何通过测量不对称的畴壁速度来估计手性扭矩的大小，并证明了即使在没有任何外部驱动力的情况下，由固有扭矩推动的自发畴壁运动。
2021-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-generated spin-orbit torque driven by anomalous Hall current
本文发现铁磁导体中由反常霍尔电流驱动的巨自旋轨道力矩，其幅度足以抵消磁阻尼并实现微波纳米振荡器，且在耦合振荡器阵列中具独特优势。
2024-01-10 cond-mat.mes-hall
Observation of unconventional spin polarization induced spin orbit torque in L1$_2$-ordered antiferromagnetic Mn$_3$Pt thin films
非共线反铁磁体由于具有非平凡的自旋拓扑结构而表现出更丰富的磁输运性质，这使得我们能够利用手性更自由地操纵电荷-自旋转换。在这项工作中，我们探讨了非常规的自旋轨道扭矩的L1 $_2$有序锰$_3$铂与三角形自旋结构。我们观察到（001）取向的L1 $_2$ Mn $_3$ Pt沿$\mathbf{x}$方向的非常规自旋轨道矩，并发现它具有相对于晶向的独特符号反转行为。L1 $_2$ -有序Mn $_3$ Pt的这种非常规自旋轨道扭矩的产生可以解释为源于磁自旋霍尔效应。这一结果有助于阐明非共线反铁磁体的自旋拓扑非平凡结构与电荷自旋转换之间的关系。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin transfer torques generated by the anomalous Hall effect and anisotropic magnetoresistance
铁磁体中的自旋-轨道耦合引起反常霍尔效应和各向异性磁阻，这两者都可以用于以与自旋霍尔效应类似的方式产生自旋转移转矩。在本文中，我们将展示如何利用这些效应来可靠地切换垂直磁化层和移动畴壁。反常霍尔效应和各向异性磁阻的漂移扩散处理描述了在垂直于电场的方向上流动的自旋电流。在具有由间隔层分开的两个铁磁层的系统中，面内电场导致自旋电流从一个层注入到另一个层中，从而产生自旋转移转矩。与非磁性材料中的相关自旋霍尔效应不同，异常霍尔效应和各向异性磁阻允许通过改变注入层中的磁化方向来控制注入自旋的取向，并因此控制转矩。在一个层上的扭矩示出丰富的角度依赖性作为在另一层中的磁化的取向的函数。通过改变固定层中的磁化方向而提供的转矩的控制使得可以可靠地切换垂直磁化的自由层。我们计算的临界电流密度为代表的CoFe/Cu/FePt结构表明，开关可以是有效的适当的材料选择。类似地，磁化方向的控制可以驱动畴壁运动，如NiFe/Cu/NiFe结构所示。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface state hybridization on current-induced spin-orbit torque in thin topological insulator films
研究了在顶、底表面态杂化的情况下，拓扑绝缘体（TI）薄膜中的电流诱导自旋轨道矩。给出了自旋力矩与TI厚度之间的关系，并由此导出了使自旋力矩最大化的TI厚度的最佳值。我们数值计算表明，在典型的TI薄膜制成的$\mathrm{Bi_2Se_3}$，最佳的厚度约为3-5 nm。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
A reduced model for precessional switching of thin-film nanomagnets under the influence of spin-torque
研究了具有面内磁化的薄膜磁性元件在垂直于薄膜平面的自旋电流作用下的磁化动力学。我们推导出一个减少偏微分方程的面内磁化角在弱阻尼制度。然后，我们应用这个模型来研究实验相关的问题切换的椭圆形元件时，自旋极化有一个组件垂直于膜平面，限制减少模型的宏自旋近似。宏观自旋常微分方程被视为一个弱阻尼哈密顿系统解析，和轨道平均的方法是用来理解的离散动力系统的解决方案的行为的过渡。我们的简化模型的预测进行比较的完整的朗道-Lifshitz-吉尔伯特-Slonczewski方程的宏自旋。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhanced spin-orbit torques in MnAl/Ta films with improving chemical ordering
我们报告的增强MnAl/Ta薄膜的自旋-轨道力矩，通过退火改善化学有序。退火后，由于饱和磁化强度MS和有效各向异性场HK的增强，开关电流密度增加。在50 ~ 300 K温度范围内，类阻尼有效场HD和类场有效场HF都有所增加。HD在两种薄膜中与MS成反比，而HF在退火薄膜中与1/MS成线性关系。我们推测，改进的化学有序性增强了MnAl层中的界面自旋透明性和自旋电流的传输。
2017-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spin-orbit torques in L1$_0$-FePt/Pt thin films driven by electrical and thermal currents
利用自旋-轨道矩（SOT）的线性响应形式，从第一性原理计算了沉积在不同厚度fcc Pt（001）衬底上的两层L1 $_0$ -FePt（001）体系的SOT。我们发现，在室温下的SOTs的值，是偶数和奇数相对于磁化强度一般位于Co/Pt双层膜的测量和计算的值的范围内。我们还观察到，即使SOT是更强大的相对于改变基板中的层数，并作为能量的函数，它遵循的一般趋势的自旋霍尔电流施加在fcc Pt的均匀SOT。奇扭矩，另一方面，强烈影响修改的电子结构的特定的能量窗口中的限制非常薄膜。此外，以系统为例，我们计算的热自旋轨道力矩（T-SOT）的值。我们预测，在这种类型的系统中，可以通过实验产生的温度梯度将对磁化产生可检测的扭矩。我们还强调了均匀T-SOT和自旋能斯特效应之间的相关性，从而激发了旨在观察这两种现象的更密集的实验努力。
2014-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating unconventional spin-orbit torques with patterned phase gradients in tungsten thin films
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
通过在钨薄片中图案化相梯度，实现无需外加磁场的自旋轨道扭矩调控，利用相变控制局部电子电流密度和自旋轨道扭矩效率，为高效自旋电子器件设计提供新途径。
2026-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous spin precession under a geometrical torque
旋进和弛豫主要表征由磁场驱动并耦合到大的费米传导电子海的自旋的实时动力学。我们证明了一个反常的进动频率高于拉莫尔频率或与反转的限制，电子运动的自旋动力学遵循的方向。对于一个经典的自旋，效果可以追溯到一个几何扭矩所产生的有限自旋Berry曲率。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin torques and anomalous velocity in spin textures induced by fast electron injection from topological ferromagnets: The role of gauge fields
提出分析拓扑铁磁源快速电子注入下自旋纹理磁化动力学的新方法，揭示规范场与相对论偶极矩产生的类阻尼/反类阻尼转矩及类似拓扑霍尔效应的反常速度。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic torques emerging from anomalous velocity in magnetic textures
在强自旋轨道耦合下，电子的动量空间拓扑结构有助于施加在磁织构上的电致转矩，而对无序或热涨落不敏感。我们提出了一个直接的连接带拓扑结构和扭矩通过分类的扭矩现象。除了固有的反常霍尔效应外，转矩也从电子的反常速度中固有地产生，而与非平衡传输电流无关。我们特别指出的内在贡献所产生的专门在磁性纹理，我们称之为“拓扑霍尔扭矩（THT）。“THT出现在没有任何界面或表面结构的大块晶体中。我们用数值方法证明了THT的增强与传统的自旋转移扭矩在大块金属铁磁体，占巨大的铁磁SrRuO3中测得的电流感应扭矩相比。
2022-01-05 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
Spin conductance of YIG thin films driven from thermal to subthermal magnons regime by large spin-orbit torque
我们报道了一项关于钇铁石榴石（YIG）超薄膜自旋电导的研究，其中自旋输运是通过传播自旋波来提供的，自旋波是通过沉积在顶部的两个Pt丝中的直接和反向自旋霍尔效应产生和检测的。而在低电流的自旋电导是由热磁振子的运输为主，在高电流，自旋电导是由低阻尼非平衡磁振子热化附近的频谱底部的磁振子-磁振子相互作用，从而施加的磁场的敏感性和较长的衰减长度。这张照片得到了微焦点布里渊光散射光谱的支持。
2017-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of interfacial oxidation in generation of spin-orbit torques
我们报道了在重金属/铁磁金属双层膜中，铁磁层界面附近的氧化强烈地改变了电流诱导的自旋轨道矩（SOTs）。我们利用自旋矩铁磁共振测量了Pt/Co和Pt/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$（Pt/Py）薄膜的类阻尼（DL）和类场（FL）SOT。在Pt/Co膜中，我们发现，尽管CoO $_x$层的绝缘性质，但界面附近的Co层的氧化增强了DL和FL SOT。在Pt/CoO $_x$界面处插入一层薄Ti层后，SOT的增强消失，表明Pt/CoO $_x$ /Co薄膜中SOT的主要来源是Pt/CoO $_x$界面处的自旋轨道耦合.与Pt/CoO $_x$ /Co薄膜相比，Pt/PyO $_x$ /Py薄膜中的SOT主要由体自旋-轨道耦合控制。结果表明，Pt/Py膜的界面氧化抑制了DL-SOT，并使FL-SOT的符号反转。SOT的变化可以归因于由绝缘PyO $_x$层的插入引起的自旋混合电导的实部和虚部的变化。这些结果表明，界面氧化提供了一种有效的方法来操纵的SOTs的强度和符号。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques and spin accumulation in FePt/Pt and Co/Cu thin films from first principles: the role of impurities
利用基于第一性原理电子结构和散射率的Boltzmann方法，研究了FePt/Pt和Co/Cu双层膜中存在替代杂质时的电流诱导自旋积累和自旋轨道矩.在FePt/Pt双层膜中，我们考虑了FePt层中Fe和Pt原子的混合效应，并发现这些缺陷分布的细节对自旋累积和自旋轨道扭矩的重要依赖性。在Co/Cu双层膜中，我们预测自旋轨道扭矩和自旋累积的大小和符号非常敏感地依赖于用于掺杂Cu衬底的杂质的类型。此外，同时与杂质驱动的散射，我们认为一个额外的恒定准粒子加宽的费米表面模拟声子散射在室温下的状态的效果，并发现，即使是一个小的加宽的顺序为25毫电子伏可以大大影响所考虑的效果的大小。我们解释了我们的研究结果的基础上分析的复杂的相互作用的几个竞争费米表面贡献的自旋积累和自旋轨道扭矩在这些结构和化学不均匀的系统。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Anomalous Nernst Effects of [CoSiB/Pt] Multilayer Films
本文报道了在具有垂直磁各向异性的[CoSiB/Pt]多层膜中由温度梯度引起的反常能斯特效应的测量结果。能斯特电压显示出一个特征磁滞，它反映了在异常霍尔效应的情况下的膜的磁化。与局部加热的几何形状，我们还测量的异常能斯特电压的依赖性上的距离d从加热元件。它大致与1/d^1.3成比例，可以从热方程中沿着样品的预期温度梯度来计算。
2013-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reorientable Spin Direction for Spin Current Produced by the Anomalous Hall Effect
我们的实验表明，自旋-轨道相互作用所产生的自旋电流的自旋方向内的铁磁层可以重新取向，通过转动该层的磁化方向。我们这样做是通过测量的交换偏置FeGd薄膜和附近的CoFeB层上产生的自旋轨道扭矩的类场分量。通过施加外部磁场来改变CoFeB和FeGd磁矩的相对角度。我们发现，由此产生的扭矩是在很好的协议与预测，从FeGd层的异常霍尔效应产生的自旋电流取决于FeGd的磁化方向$\hat{m}_{FeGd}$根据$\vecσ\propto\left ( \hat{y}\cdot \hat{m}_{FeGd} \right )\hat{m}_{FeGd}$，其中$\hat{y}$是垂直于所施加的充电电流的面内方向。由于这种角度依赖性，由反常霍尔效应引起的自旋-轨道扭矩在由非磁性材料产生的自旋霍尔扭矩同样为零的样本几何形状中可以是非零的。
2017-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge-Induced Spin Torque in Anomalous Hall Ferromagnets
我们证明了当化学势在磁场中被调制时，在没有电流流动的情况下，磁掺杂系统中的自旋轨道耦合电子对局部磁化强度施加自旋力矩。自旋矩与反常霍尔电导率成正比，其有效场强可克服塞曼场。利用这种效应，通过薄膜中的栅极控制来切换局部磁化的方向。与传统的电流感应自旋-轨道转矩相比，该电荷感应自旋转矩基本上是平衡效应，因此，使用该操作原理的器件可能具有比传统器件更高的效率。除了一个全面的唯象推导，我们提出了一个物理理解的基础上的一个Dirac-Weyl半金属，可能实现在一个磁掺杂的拓扑绝缘体的模型。这种效应也可能在纳米过渡材料、复合氧化物铁磁体和稀磁半导体中实现。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall
Highly Tunable Spin-Orbit Torque and Anisotropic Magnetoresistance in a Topological Insulator Thin Film Attached to Ferromagnetic Layer
研究了拓扑绝缘体（TI）薄膜和磁性绝缘体混合结构中的自旋-电荷转换现象。我们发现一个各向异性的逆自旋电流效应（ISGE），产生一个高度可调的自旋轨道力矩（SOT）。在准弹道极限下，我们还预测了低掺杂时的巨各向异性磁电阻效应。这些效果，没有对应的厚TI，依赖于同时存在的表面状态和面内磁化之间的杂交。ISGE和AMR都表现出对磁化强度和费米能级位置的强烈依赖性，并且可以用于纳米级的自旋电子学和基于SOI的应用。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall
Anomalous conductivity dependence of plasticized PVC for different modificator "A" concentrations and film thicknesses
实验研究了增塑PVC膜的电导率与增塑剂A质量分数和膜厚的关系。电导率对增塑剂浓度的非单调依赖关系和膜电阻对膜厚度的强非线性依赖关系被发现.模型的建设描述所收到的结果的可能性被显示和讨论。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of spin-orbit torques in perpendicularly magnetized W/CoFeB/MgO films
通过电场控制磁性为设计未来几代节能信息技术提供了非常有吸引力的前景。在这里，我们证明了在薄的垂直磁化CoFeB薄膜的电流诱导的自旋轨道转矩的大小可以调整，甚至增加由电场产生的压电应变。使用理论计算，我们发现，自旋轨道耦合，晶体对称性和轨道极化的微妙的相互作用是在所观察到的自旋轨道扭矩的应变依赖性的核心。我们的研究结果开辟了一条道路，整合两个能源效率的自旋操纵方法，电场诱导的应变和电流诱导的磁化切换，从而使新的设备概念。
2020-02-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin Torque and its Relation to Spin Filtering
当自旋极化电子与薄铁磁膜相互作用时，施加在磁矩上的自旋力矩是对自旋过滤的反应。我们表明，在一定的条件下，自旋传输共振（STR）引起的自旋过滤失败。因此，没有自旋转移到铁磁体。STR的条件取决于入射电子的能量和膜的厚度。对于一个简单的模型，我们发现，当STR条件得到满足，铁磁膜是透明的入射电子。
2003-10-16 cond-mat.mes-hall
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
Role of dimensional crossover on spin-orbit torque efficiency in magnetic insulator thin films
磁绝缘体（MI）由于其低的吉尔伯特阻尼和无欧姆损耗而在自旋电子学应用中引起了极大的兴趣。通过自旋霍尔效应和Rashba-Edelstein效应产生的自旋-轨道矩（SOT）可以操纵甚至切换重金属/金属离子双层膜的磁序。在MI上的SOT比磁性金属更有趣，因为SOT不能通过直接注入电子自旋转移到MI。对MI上的SOT的理解仍然是难以捉摸的，特别是SOT如何与膜厚度成比例。在这里，我们观察到的尺寸上的SOT效率的关键作用，通过系统地研究MI层的厚度依赖的SOT效率在钨/铥铁石榴石（W/TmIG）双层膜。我们首先表明，TmIG薄膜的演变从二维到三维的磁性相变随着厚度的增加，由于长波长的热波动的抑制。然后，我们报告的显着增强测得的SOT效率的厚度增加。我们把这种效应归因于磁矩密度的增加和热涨落的抑制。最后，我们证明了电流诱导的SOT开关在W/TmIG双层膜与TmIG厚度高达15 nm。开关电流密度与重金属/铁磁金属的情况下。我们的研究结果有助于了解MI中的SOT，这对于基于超薄MI的低功耗自旋电子学的未来发展非常重要。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of anomalous spin-torque generated by a ferromagnet
在这项工作中，我们报告的观察面内电流感应面外磁场驱动的自旋阀结构的扭矩。由于铁磁体具有高自旋轨道耦合，因此预期其是自旋轨道扭矩的来源，因为其具有非对称霍尔效应（AHE：等效于重金属中的自旋霍尔效应）。为此，我们在一个自旋阀（由一个固定磁体和一个自由磁体组成，中间用铜间隔隔开）中，通过面内射频电流，测量直流电压，进行了自旋力矩铁磁共振（ST-FMR）实验。我们的实验结果最终表明，施加在自由磁体上的自旋力矩不是由于固定磁体的AHE注入的自旋电流引起的，而是源于面内电流驱动的面外有效磁场。这是一类新的自旋力矩，它与Slonczewski自旋转移力矩和Rashba类场力矩完全不同。有效的面外磁场取决于被钉扎层的电流方向（面内）和磁化方向（面内）。这种非常规扭矩背后的一个可能机制可能是界面自旋散射，这也是当前面内GMR效应的起源。最重要的是，这种有效的面外扭矩可用于在自旋电子存储器应用中切换面外磁性位。
2017-06-22 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
Interfacial and bulk spin Hall contributions to field-like spin-orbit torque generated by Iridium
我们目前的测量所产生的自旋轨道扭矩作为溅射Ir/CoFeB和Ir/Co样品的膜厚度的函数由Ir。我们发现，Ir提供了一个阻尼的自旋轨道扭矩的组件，最大自旋扭矩电导率为1.4e5在SI单位和最大自旋扭矩效率为0.04，这是足以驱动开关在0.8 nm的CoFeB薄膜与垂直磁各向异性。我们还观察到一个令人惊讶的大场一样的自旋轨道扭矩。作为Ir厚度函数的测量结果表明，界面机制对FLT有很大的影响，因此，在Ir极限下，存在非零FLT，最大扭矩传导率为-5.0E4（SI单位）。当Ir膜厚度变得与其自旋扩散长度1.6 nm相当或大于其自旋扩散长度1.6 nm时，也存在对类场转矩的较小的体贡献。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall
Emission of coherent propagating magnons by insulator-based spin-orbit torque oscillators
我们通过实验证明了直流电流诱导的自旋轨道扭矩在超薄磁绝缘膜中产生相干传播磁振子。我们表明，这一具有挑战性的任务，可以通过利用磁绝缘体膜具有大的垂直磁各向异性。我们展示了简单而灵活的自旋-轨道力矩器件，它可以用作基于绝缘体的自旋电子应用的相干传播磁振子的高效纳米级源。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin torque study of the spin Hall conductivity and spin diffusion length in platinum thin films with varying resistivity
我们报告的自旋扭矩效率的测量在双磁化Pt/Co双层膜的Pt电阻率$ρ_{Pt}$是强烈依赖于厚度$t_{Pt}$。每单位电流密度的阻尼式自旋霍尔扭矩效率$ξ^j_{DL}$随$t_{Pt}$显着变化，在$t_{Pt} = 2.8 - 3.9$ nm处表现出峰值$ξ^j_{DL}=0.12$。相反，$ξ^j_{DL}/ρ_{Pt}$随着$t_{Pt}$单调增加，并在$t_{Pt} > 5$ nm处饱和，这与固有的自旋霍尔效应机制一致，其中$ρ_{Pt}$的增加增强了$ξ^j_{DL}$。假设Elliott-Yafet自旋散射机制占主导地位，我们估计自旋扩散长度$λ_s = (0.77 \pm 0.08) \times 10^{-15} Ωm^2 /ρ_{Pt}$。
2015-12-22 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effect and spin orbit torques in MnGa/IrMn films: Modification from strong spin Hall effect of antiferromagnet
本文报道了MnGa/IrMn薄膜的反常霍尔效应（AHE）和自旋轨道矩（SOT）的系统测量结果，其中单个MnGa外延层显示出明显的轨道双通道近藤（2CK）效应。随着反铁磁体IrMn厚度的增加，强自旋霍尔效应（SHE）逐渐抑制了MnGa的轨道2CK效应，并对AHE进行了修正，采用多个竞争散射机制的标度来区分修正后的AHE的不同贡献.最后，我们研究了IrMn的强SHE在MnGa/IrMn薄膜中引起的SOT，IrMn层还提供了面内交换偏置场，使MnGa/IrMn薄膜的磁化反转几乎无场。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous quantum transport in a thin film
我们提出了一个电子输运的薄膜中的不同的无序强度与距离其表面的数值研究。一个简单的紧束缚模型被用来描述的系统，其中的膜是连接到两个金属电极和耦合的电极，这一膜的Newns-Anderson化学吸附理论说明。有趣的是，我们观察到，在平滑变化的无序薄膜电流的振幅增加与无序强度的增加在强无序制度，而在弱无序制度减少。这一行为与传统无序薄膜中电流幅值总是随无序强度的增加而减小的现象完全相反。
2009-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Hall Torques Generated by Rare-Earth (Lanthanide) Thin Films
我们报告了稀土金属Gd，Dy，Ho和Lu产生的自旋霍尔扭矩的初步实验调查，以及与自旋霍尔电导率的第一性原理计算的比较。使用自旋力矩铁磁共振（ST-FMR）测量和直流偏置ST-FMR，我们估计的自旋霍尔力矩比，$ξ_{SH}$，$\approx$ 0.04 Gd，$\approx$ 0.05 Dy，$\approx$ 0.14 Ho，和$\approx$ 0.014 Lu的下限。这些元素之间的变化是定性一致的第一原理（密度泛函理论，DFT，在局域密度近似与Hubbard-U校正）的结果。DFT计算表明，Dy和Ho中部分填充的$f$轨道的存在增强了自旋霍尔电导率，这表明了通过移动电子化学势进一步加强$f$轨道对自旋霍尔效应的贡献的策略.
2016-12-06 cond-mat.mes-hall
Anomalous temperature dependence of current induced torques in CoFeB|MgO heterostructures with Ta based underlayers
研究了CoFeB中电流感生有效场的底层厚度和温度依赖关系|具有Ta基底层的MgO异质结构。有效场饱和的底层厚度在有效场的两个正交分量之间被发现是不同的，即类阻尼项倾向于在比类场项更小的底层厚度处饱和。对于大的底层厚度的薄膜中的有效场饱和，我们发现，温度显着影响的有效场的大小。一个显着的差异被发现在两个组件的温度依赖性：类阻尼项减少，而类场项增加，随着温度的升高。使用一个简单的自旋扩散-自旋转移模型，我们发现，所有这些结果可以解释提供的有效自旋混合电导的实部和虚部是负的。这些结果意味着，无论是在这个系统中的自旋输运是不同于传统的金属界面或影响其他自旋扩散到磁性层需要考虑，以准确地模拟系统。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rashba-driven anomalous Nernst conductivity of lead chalcogenide films
有限Berry曲率$\left(Ω\left(k\right)\right)$的存在导致反常的热效应。本文计算了铅硫族化物（\textit{PbX} ; \textit{X} = S，Se，Te）薄膜中反常能斯特效应$\left(ANE\right) $及其自旋类似物自旋能斯特效应$\left(SNE\right)$的系数。具有大自旋-轨道耦合的窄间隙\textit{PbX}膜（\textit{soc}）提供了显著的Rashba相互作用，其引起$ Ω\left(k\right) $和伴随的异常热行为。在存在温度梯度的情况下，$ ANE $和$ SNE $建立热电流和自旋电流，并且其特征在于它们各自的系数，对于较强的Rashba相互作用获得较高的值。我们进一步表明，由面内电场产生的非本征\textit{soc}提供了一个类似门的机制来控制（和关闭）的异常热电流。最后，我们得出结论，通过推导的$ ANE $驱动的低温卡诺热机的效率，并证明它可以在系统中得到有益的优化与一个强大的固有\textit{soc}导致低载流子有效质量。
2018-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical generation and propagation of spin waves in antiferromagnetic thin films
从理论上探讨了反铁磁纳米带中电流诱导自旋轨道力矩产生太赫兹自旋波的机理。基于微磁模拟的分析清楚地表明，当纳米带轴与磁易轴对齐时，在磁条一端激发的Neel矢量振荡可以以行波的形式传播。在驱动电流密度或转矩中观察到一个相当大的阈值，以克服预期的不利的各向异性。所产生的自旋波被发现旅行了很长的距离，而旋转角度经历连续衰减的存在下，非零阻尼。振荡频率可通过自旋-轨道力矩的强度来调节，达到THz范围。自旋波的其他关键特性，如相位和手性，也可以主动调制。模拟结果进一步表明激发的自旋振荡之间的波状叠加的可能性，说明它作为一个有效的自旋波信号源的信息处理的应用。
2019-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant enhancement of anomalous Hall effect in Cr modulation-doped non-collinear antiferromagnetic Mn3Sn thin films
本文报道了均匀掺杂和调制掺杂Mn_3Sn多晶薄膜中Cr的掺杂效应。结果表明，低浓度Cr掺杂对Mn 3Sn的结构和磁性能没有显著影响，但显著提高了其反常的霍尔电导率，特别是在低温下对调制掺杂的样品。调制掺杂样品在50 K下的霍尔电导率高达184.8 Ω-1cm-1，而未掺杂样品在相同温度下的霍尔电导率则非常小。我们将这种增强归因于Cr掺杂引起的费米能级的变化
2021-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of out-of-plane anti-damping spin torque with a canted ferromagnetic spin source
本研究通过铁磁SrRuO3层的倾斜磁矩构型获得面外反阻尼自旋矩，验证了其可由磁矩取向调控且两种自旋流均有贡献，为高效垂直磁存储切换提供支持。
2025-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of anti-damping spin-orbit torques generated by in-plane and out-of-plane spin polarizations in MnPd3
拓扑材料和重金属与铁磁层结合产生的高自旋轨道转矩（SOT）显示了下一代磁存储器和逻辑器件的前景。由自旋霍尔和Edelstein效应引起的沿y轴的面内自旋极化产生的SOT可以在没有外部磁场的情况下切换与自旋极化共线的磁化。然而，需要外部磁场来经由由y自旋极化产生的SOT沿x和z轴切换磁化。在这里，我们提出，可以绕过上述限制，在磁控溅射薄膜MnPd 3的非常规SOT。除了由于y自旋极化引起的传统的面内类反阻尼力矩外，在室温下分别观察到了源于z自旋和x自旋极化的面外类反阻尼力矩和面内类反阻尼力矩。在热氧化硅衬底上生长并在400 ℃退火的MnPd 3薄膜的y-自旋极化对应的自旋矩效率为0.34 - 0.44。值得注意的是，我们已经证明了完整的外部磁场自由切换的垂直Co层通过非常规的平面外的反阻尼类扭矩从z-自旋极化。基于密度泛函理论的计算，我们确定所观察到的x-和z-自旋极化与面内电荷电流是由于（114）取向的MnPd 3薄膜的低对称性。总之，本文报道的新材料为在超快磁存储器和逻辑器件中实现实用的自旋通道提供了一条途径。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall Effect and Perpendicular Magnetic Anisotropy in Ultrathin Ferrimagnetic NiCo$_2$O$_4$ Films
反尖晶石铁磁NiCo $_2$ O $_4$具有高磁居里温度$T_C$、高自旋极化和应变可调的磁各向异性。了解这些有趣的磁性在NiCo $_2$ O $_4$薄膜的厚度缩放限制是至关重要的，它们在纳米自旋电子应用的实施。本文报道了MgAl $_2$ O $_4$基片上外延（001）NiCo $_2$ O $_4$薄膜在室温下的非常规磁输运性质。反常的霍尔效应测量表明，对于低至1.5个晶胞（1.2 nm）的薄膜，具有强的垂直磁各向异性，而对于3个晶胞和更厚的薄膜，$T_C$保持在300 K以上。反常霍尔电导率（$σ_{xy}$）的符号变化及其与纵向电导率（$σ_{xx}$）的标度关系可以归因于杂质散射和能带本征Berry曲率之间的竞争效应，后者在厚度驱动的金属-绝缘体转变后消失。我们的研究揭示了薄膜厚度在调整电荷相关、Berry相位效应、自旋轨道相互作用和杂质散射的相对强度方面的关键作用，为设计可扩展的外延磁性隧道结和使用NiCo $_2$ O $_4$的传感器件提供了重要的材料信息。
2022-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Functionalized Bismuth Films: Giant Gap Quantum Spin Hall and Valley-Polarized Quantum Anomalous Hall States
寻找新的大带隙量子自旋霍尔（QSH）和量子反常霍尔（QAH）绝缘体对于它们在室温下的实际应用至关重要。基于第一性原理计算，我们预测在H修饰的Bi（111）薄膜中，QSH和QAH态的带隙可以达到1.01 eV和0.35 eV。这个巨大的带隙的起源在于Bi的大自旋轨道相互作用和H介导的特殊的电子和结构性质。此外，我们发现QAH态还具有量子谷霍尔态的性质，从而内在地实现了所谓的谷极化QAH效应。我们进一步研究了在H修饰的Bi（110）薄膜和X修饰的（X=F，Cl，Br，I）Bi（111）薄膜中大带隙QSH和QAH态的实现.
2014-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of the low critical observing temperature of the quantum anomalous Hall effect in V-doped (Bi, Sb)2Te3 film
磁掺杂（Bi，Sb）2Te3薄膜中量子反常霍尔效应的实验实现是现代凝聚态物理的一个里程碑。然而，需要低至几十mK的超低温才能达到霍尔电阻的量子化，这比薄膜的铁磁相变温度低两个数量级。在这里，我们系统地研究了能带结构的V掺杂的（Bi，Sb）2Te3薄膜的角分辨光电子能谱（ARPES）和明确地显示，体价带（BVB）最大值位于能量高于表面态狄拉克点。我们的研究结果表明，明确的证据表明，本地化的BVB载体起着积极的作用，可以解释的温度差异。
2016-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-like spin orbit torque in ultra-thin polycrystalline FeMn films
用平面霍尔效应测量了超薄多晶FeMn/Pt双层膜中的类场自旋轨道矩。FeMn在2 ~ 5 nm的厚度范围内获得了较大的有效场。实验观测结果可以合理地解释下，FeMn层是由两个自旋亚晶格具有不相等的磁化强度的假设下，使用宏观自旋模型。考虑到FeMn中的未补偿净矩比NiFe小得多，大的有效场证实了有效场的自旋霍尔起源。NiFe/FeMn/Pt三层膜中Pt产生的自旋电流仅能穿过1 ~ 4 nm厚的FeMn层，这进一步证实了FeMn对自旋电流的有效吸收。通过量化NiFe中诱导的类场有效场，估计FeMn中的自旋扩散长度为2 nm，与文献中通过铁磁共振和自旋泵浦实验报道的值一致。
2016-09-24 cond-mat.mes-hall
Large anomalous Nernst effect in thin films of the Weyl semimetal Co2MnGa
Heusler化合物薄膜的磁热电性能是多种多样的。本文讨论了$_2$-MnGa薄膜的反常能斯特响应。我们系统地研究了反常能斯特系数随温度的变化，发现与反常霍尔效应不同，Co $_2$ MnGa的反常能斯特效应随温度变化很大.我们利用片上测温技术来量化的热梯度，这使我们能够直接评估异常能斯特系数。我们将这些结果与参考CoFeB薄膜进行比较。我们发现，50 nm厚的Co $_2$ MnGa薄膜在300 K时表现出-2 $μ$ V/K的大的反常能斯特效应，而10 nm厚的Co $_2$ MnGa薄膜尽管具有相似的体积磁化强度，但表现出明显较小的反常能斯特系数。这些结果表明，Co $_2$ MnGa中反常能斯特效应的微观起源是复杂的，可能包含斜散射、侧跳或本征Berry相的贡献.在任何情况下，大的反常能斯特系数的Co $_2$ MnGa薄膜在室温下，使这种材料系统是一个非常有前途的候选人，有效的自旋热电子器件。
2018-07-17 cond-mat.mes-hall
Anomalous domain wall velocity and Walker breakdown in hybrid systems with anisotropic exchange
最近有人提出，自旋转移力矩的磁系统与各向异性交换可以大大增强，降低了特征电流密度与传统的设置相比，高达四个数量级。受此启发，我们解析求解运动方程的集体坐标框架中的这种类型的各向异性交换系统，详细研究畴壁动力学。特别是，我们得到的最大可达到的畴壁速度这样的设置，也为沃克击穿的发生的解析表达式。令人惊讶的是，我们发现，在标准的情况下，与畴壁运动驱动的非绝热扭矩，通过各向异性交换扭矩获得的最大速度是完全独立的非绝热参数β，尽管扭矩本身是非常大的小β。此外，在这两种情况下，沃克击穿阈值对β具有相反的依赖性;即，对于各向异性交换转矩的情况，阈值随β单调减小。这些发现对于各向异性交换系统中巨自旋转移矩的实际应用具有重要意义。
2013-06-12 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
Threshold current of field-free perpendicular magnetization switching using anomalous spin-orbit torque
本文解析推导了利用反常自旋轨道矩实现无外场垂直磁化翻转的阈值电流，系统研究了各参数对阈值电流和能耗的影响，并证明亚阈值电流可等效产生可调交换偏置场，为新型自旋电子器件设计提供依据。
2023-04-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin Torque Ferromagnetic Resonance Induced by the Spin Hall Effect
我们证明了具有强自旋轨道散射的薄膜中的自旋霍尔效应可以激发相邻铁磁薄膜中的磁旋进。通过Pt/NiFe双层的交流电流的流动在Pt中产生振荡的横向自旋电流，并且由此产生的自旋角动量到NiFe的转移诱导铁磁共振（FMR）动力学。来自电流的奥斯特场也产生FMR信号，但具有不同的对称性。这两个信号的比率允许定量确定自旋电流和自旋霍尔角。
2010-11-11 cond-mat.mes-hall
