A Critical Analysis of the Feasibility of Pure Strain-Actuated Giant Magnetostrictive Nanoscale Memories
基于通过应力脉冲操纵超磁致伸缩纳米磁体的存储器的概念由于其在高存储密度极限中的超低能量操作的潜力而获得了最近的关注。在这里，我们讨论的事实，这种材料的吉尔伯特阻尼通常是相当高的，使这样的存储器的可行性。我们报告的几类肘节进动和非肘节耗散磁弹性开关模式的数值模拟结果。分析了几个类别中的每一个的材料候选物，并采用了各向异性能量密度的形式和适合于每个材料类别的材料参数的范围。我们的研究表明，吉尔伯特阻尼以及各向异性和退磁能量都是至关重要的，以确定磁弹性切换模式的进动开关方案的可行性。热稳定性和热波动的作用，应力脉冲开关的超磁致伸缩纳米磁体也进行了详细讨论，并被证明是重要的磁致伸缩开关方案的可行性，设计和足迹。
2015-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Instabilities of switching processes in synthetic antiferromagnets
结果表明，合成反铁磁体中的磁态和场驱动的重取向转变主要取决于高阶各向异性的贡献。导出了描述两个反铁磁耦合磁性薄膜元件磁态的唯象宏观自旋模型。计算的相图表明，具有面外磁化的磁态，即对称的逃逸自旋翻转相，存在于很宽的外加磁场范围内。由于这种状态和伴随的多畴模式的形成，切换磁性随机存取存储器器件（MRAM）中的切换过程可以从根本上偏离过于简化的模型内的预测。
2006-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Resonant Magnetization Switching Conditions of an Exchange-coupled Bilayer under Spin Wave Excitation
我们系统地研究了L10-FePt /Ni 81 Fe 19（坡莫合金; Py）交换耦合双层膜在脉冲射频场（hrf）作用下的自旋波辅助磁化翻转（SWAS），并在磁场（H）- hrf频率（f）平面上绘制了翻转事件图，揭示了翻转条件。开关只发生在有限的区域以下的垂直自旋驻波（PSSW）模式的色散关系在Py。结果表明，SWAS是一种不同于传统微波辅助开关的共振磁化开关过程，有望应用于多级记录介质的选择性开关。
2016-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Coherent control of photomagnetic back-switching by double-pump laser pulses
本文在纯立方磁晶对称铁石榴石薄膜中，利用双泵浦激光脉冲实现了不依赖初始状态的光磁反向切换，可等效为XOR逻辑运算，频率高达50 GHz。
2023-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Switching in van der Waals Systems by Spin-Orbit Torque
本文综述范德华材料产生的自旋电流诱导磁化翻转的研究进展，涵盖SOT与范德华材料基础及其在低功耗磁存储和逻辑中的应用。
2023-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Switching magnetization of nano-scale ferromagnetic particle using non-local spin injection
我们已经进行了非局域自旋注入到纳米尺度的铁磁粒子配置在横向自旋阀结构，仅通过自旋电流切换其磁化。非局域自旋注入使粒子的磁化与自旋注入器的磁化平行。根据实验估计，用于切换的负自旋电流约为200 $μ$ A，与传统柱结构获得的值相比，这是合理的。有趣的是，切换总是发生从反平行到平行的粒子/注入器的磁配置，而没有观察到相反的切换。这种差异的可能原因进行了讨论。
2005-08-23 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of current for magnetization switching in a nanomagnet with perpendicular anisotropy by spin-splitter torque
该研究通过宏自旋模型分析SST驱动的垂直各向异性纳米磁体翻转，表明优化极角和电流脉冲可大幅降低阈值电流与错误率，为低功耗SST-MRAM提供依据。
2025-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Current induced magnetization switching in magnetic tunnel junctions
考虑到电子-电子相互作用的影响，提出了一种不同于自旋积累图象的磁隧道结电流感生磁化翻转的新机制.我们发现，在隧道结构中的增强自旋开关效应的可能性，相对于电流归一化时，是远远大于在多层膜。最近的一些实验结果为目前的情况提供了证据。
2002-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Analysis of ultrafast magnetization switching dynamics in exchange-coupled ferromagnet-ferrimagnet heterostructures
本文利用改进的微观三温度模型模拟交换耦合铁磁体–亚铁磁体异质结构的元素分辨全光磁化翻转，揭示材料成分、居里温度、RKKY耦合和光能对翻转阈值与时间的影响。
2023-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Current driven asymmetric magnetization switching in perpendicularly magnetized CoFeB/MgO heterostructures
由于体效应和界面效应，面内电流通过双磁性异质结构可以引起磁化翻转或畴壁成核。在磁性层内，电流可以通过自旋转移力矩（STT）产生磁不稳定性。在界面处，由相邻层中的自旋霍尔效应产生的自旋电流可以对磁矩施加转矩，称为自旋霍尔转矩。在这里，我们研究了电流感应磁化翻转垂直磁化CoFeB/MgO异质结构与重金属（HM）底层。根据HM底层的厚度，我们发现在阈值开关电流的面内场依赖性的明显差异。STT很可能是负责较薄的底层膜的磁化反转，而自旋霍尔转矩导致较厚的底层膜的切换。对于后者，我们发现在开关电流的正，负电流和初始磁化方向的差异。我们发现，在薄膜沉积过程中的生长过程中引入了一个各向异性，打破了系统的对称性，并导致非对称开关。这种对称性破坏各向异性的存在使得能够在零外部场下实现确定性磁化切换。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced in-plane magnetization switching in biaxial ferrimagnetic insulator
铁磁绝缘体（FiMI）广泛应用于微波、磁光器件以及自旋热电子学中，其磁化方向对器件性能起着重要作用。通常通过施加外部磁场来切换磁化。在这里，我们研究了电流诱导的自旋轨道转矩（SOT）开关的磁化在Y3 Fe 5 O 12（YIG）/Pt双层膜与面内磁各向异性，其中开关检测自旋霍尔磁阻。在室温下，当阈值电流密度为10^7 A·cm^-2时，可以发现可逆开关。反平行和不等磁矩的YIG亚晶格与电流脉冲方向平行或反平行排列，这与反铁磁系统中的Neel序反转相一致。有人提出，这样的开关行为可能是触发的反阻尼力矩作用在两个反平行的子晶格的FiMI。这一发现不仅拓宽了电学磁化翻转的研究领域，促进了人们对磁化翻转的理解，而且为实现低功耗的全电调制微波器件和自旋热电子学奠定了基础。
2020-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Sub-Nanosecond Switching of Perpendicular Magnetization by the Field-like Spin-Orbit Torque without an External Magnetic Field
从理论上研究了类优势场自旋轨道力矩对均匀磁化的小器件的磁化翻转的影响。我们表明，对于一定范围的比率（0.23-0.55）的Slonczewski的类场转矩，它是可以确定性地切换磁化，而不需要任何外部辅助场。脉冲长度的精确控制是不必要的，但脉冲边缘锐度是关键的。通过微磁模拟，数值验证了所提出的开关方案在器件中的有效性。无辅助场的开关对于自旋-轨道力矩在磁存储器中的应用具有重要意义。
2015-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Voltage-driven charge-mediated fast 180 degree magnetization switching in nanoheterostructure at room temperature
电压驱动的180 $^\circ$磁化切换没有电流提供了革命性的自旋电子学的可能性。通过结合第一性原理计算和温度相关磁化动力学模拟，我们证明了室温下电压驱动电荷介导的180 $^\circ$磁化翻转。发现电场（$E$）诱导的界面电荷允许纳米磁体的磁各向异性（$K$）的巨大调制。特别是$K$被揭示为相对于$E$和外延应变线性变化。使用如此获得的$K$的磁化动力学模拟表明，平面内和垂直180 $^\circ$开关可以通过$E$脉冲来实现。温度效应使180 $^\circ$切换成为概率事件。统计分析表明，通过控制$E$的幅度和脉冲宽度，可以在室温下实现快速（约4 ns）和低错误概率的180 $^\circ$切换。该研究为合理设计受热涨落影响较大的小型化纳米自旋电子器件提供了理论依据。
2017-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Minimal field requirement in precessional magnetization switching
利用Landau-Lifshitz-Gilbert方程研究了欠临界阻尼系统中旋进磁化翻转的最小场强。结果表明，岁差开关发生时，在相空间中的本地化的轨迹变得非本地化后，施加场脉冲。通过研究相空间的演化，得到了双轴各向异性磁性物体在小阻尼极限下临界翻转场的解析表达式。我们还计算了零阻尼情况下的开关时间。我们表明，沿介质轴施加场是好的小场和快速开关时间。
2004-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of spin-polarized current-driven magnetization switching
从局域磁矩的交换相互作用和传导电子的自旋积累两个方面研究了电流驱动下磁性多层膜的磁化翻转机制。研究发现，这种交换作用导致了Landau-Lifshitz-Gilbert方程中的两个附加项：有效场和自旋矩。这两项都与横向自旋积累成比例，并且具有相当的量值。
2002-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Strain-controlled nonvolatile magnetization switching
我们研究了不同的方法对一个非易失性开关的rexiston磁化在单晶铁磁体在室温下通过弹性应变使用铁磁薄膜/压电致动器的混合体。压电致动器沿铁磁薄膜的不同晶向诱导电压可控应变，从而通过逆磁弹性效应导致其磁化的修改。我们通过铁磁共振光谱和超导量子干涉仪磁强计量化的磁化强度的变化的混合。这些测量结果表明一个显着的应变引起的磁化强度的变化，有限的一个低效的应变转移和域形成在特定的系统研究。为了克服这些障碍，我们解决切实可行的工程概念，并使用一个模型来证明，应变控制，非易失性磁化切换应该是可能的，在适当的工程铁磁/压电致动器混合。
2013-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Universal criteria for single femtosecond pulse ultrafast magnetization switching in ferrimagnets
单脉冲开关已经在亚铁磁GdFeCo和Mn $_2$ Ru $_x$ Ga合金中实验证明。由于缺乏精确描述飞秒激光光激发引起的非平衡反转路径的理论，因此对单脉冲开关的完整理解缺失。在这项工作中，我们提出了一般宏观理论的亚铁磁材料的磁化动力学飞秒激光激发。我们的理论定量再现了实验中观察到的开关过程的所有阶段。我们直接比较我们的理论，GdFeCo和Mn $_2$ Ru $_x$ Ga合金的原子自旋动力学方法的计算机模拟。我们提供明确的表达式的磁化弛豫率的微观参数，使我们能够提出通用的标准切换亚铁磁体。
2022-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Interlayer Coupling on Current-Assisted Magnetization Switching in Nanopillars
我们发现，偶极场诱导的反铁磁耦合，或RKKY铁磁耦合，钴层之间可以强烈地影响低磁场开关行为的Co/Cu/Co纳米柱。而在低场电流辅助切换在未耦合的纳米柱总是滞后的，强耦合的任一种可以改变切换到非滞后（可逆）。这些差异可以理解与一个简单的图片电流辅助热激活的障碍。
2003-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Micromagnetic study of electrical-field-assisted magnetization switching in MTJ devices
MgO基磁性隧道结是自旋转移矩（STT）磁阻存储器的最佳候选材料。然而，到目前为止，仅有的STT不足以实现低于106 A/cm 2的开关电流密度。最近的一项工作[王等人，自然之母，vol.11，pp 64-68，Jan.2012]已经实验性地证明了在超低电流密度下执行由电场辅助的磁化切换的可能性。从理论上讲，这种开关已被研究，只使用一个macrospin的方法。在这里，我们展示了一个完整的微磁学研究。我们发现，开关发生通过一个复杂的成核过程，包括磁涡旋的成核。
2015-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching by spin-orbit torque in an antiferromagnet/ferromagnet bilayer system
自旋轨道力矩（SOT）诱导的磁化翻转显示出实现超快和可靠的自旋电子器件的希望。通过SOT的垂直磁化的双极开关在与所施加的电流共线的面内磁场下实现。迄今为止研究的典型结构包括非磁性/铁磁性（NM/FM）双层，其中NM中的自旋霍尔效应负责开关。在这里，我们表明，反铁磁/铁磁（AFM/FM）双层系统也表现出SOT大到足以切换FM的磁化。在这个材料系统中，由于原子力显微镜的交换偏置效应，我们观察到开关下没有施加的电场，通过使用反铁磁PtMn和铁磁Co/Ni多层膜与垂直的易轴。此外，定制堆叠实现了类似忆阻器的行为，其中可以以模拟方式控制反向磁化的一部分。因此，AFM/FM系统是SOT设备的一个很有前途的构建模块，并提供了一个有吸引力的神经形态计算的途径。
2015-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Current-Induced Magnetization Switching in Permalloy-based Nanopillars with Cu, Ag, and Au
我们比较了室温（295 K）和4.2K下非磁性金属N = Cu、Ag和Au的坡莫合金/N/坡莫合金纳米柱在电流诱导磁化翻转（CIMS）过程中的磁阻（MR）和翻转电流（Is）。N-金属厚度保持固定在10 nm。不同N金属的MR和I_s的任何系统差异都是适度的，这表明Ag和Au代表了CIMS研究和更广泛使用的Cu的装置的潜在可行替代品。
2004-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Switching local magnetization by electric-field-induced domain wall motion
电场效应是一种低能耗的磁调控技术。在这里，我们表明，局部磁化的超薄Co膜可以切换，只需施加一个栅极电场，而无需任何外部磁场或电流的协助。局部磁化翻转的解释是通过由电场引起的畴壁运动的磁畴的成核和湮灭。我们的研究结果导致外场自由和超低能量自旋电子应用。
2016-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating Current-Induced Magnetization Switching
我们总结了我们最近的研究结果如何在纳米磁性多层膜的电流驱动的磁化开关和磁阻的影响，通过改变非磁性间隔的自旋散射特性，磁性层的相对取向，和自旋相关的散射特性的接口和大部分的磁性层。我们展示了我们的数据是如何解释的电流依赖性的有效磁温度。
2004-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced magnetization switching in a chemically disordered A1 CoPt single layer
我们报告的第一个示范的电流诱导磁化翻转在垂直磁化的A1 CoPt单层。我们表明，良好的垂直磁各向异性可以在很宽的组成范围内的A1 Co 1-xPtx单层，这使得制造垂直磁化的CoPt单层的组成梯度，打破结构的反转对称性。通过制备梯度CoPt单层，我们评估了SOT效率，并成功地实现了SOT诱导的磁化翻转。我们的研究提供了一种在不附加SOT源材料的情况下，在铁磁单层中实现电流感生磁化的方法。
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Field-free spin-orbit torque-induced switching of perpendicular magnetization at room temperature in WTe2/ferromagnet heterostructures
自旋-轨道矩（SOT）是实现电荷-自旋转换的有效方法，它可以改变垂直磁化强度，这对于设计新型高能效自旋电子器件至关重要。面外SOT可以直接切换垂直磁化。令人鼓舞的是，最近报道了二维（2D）材料WTe 2/铁磁体（FM）双层的无场垂直磁化翻转，但工作温度（200 K）低于室温。在这里，我们报告的无场垂直磁化翻转在室温下进行的WTe 2/Pt/Co/Pt多层膜。受控实验证实了无场开关是由Pt/Co/Pt多层膜中产生的面内反阻尼SOT和a轴WTe 2薄膜中产生的面外反阻尼SOT引起的。这项工作为在室温下使用二维材料制成的自旋电子器件提供了一种潜在的方法。
2022-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Current-induced magnetization switching using electrically-insulating spin-torque generator
通过自旋轨道矩（SOTs）实现的电流诱导磁化翻转是自旋轨道电子学的基本组成部分。SOT通常由重金属的自旋-轨道耦合引起。然而，即使在金属磁体被两个不同的绝缘体夹在中间的异质结构中，由于反转对称性的破坏，预计也会产生非零电流感应的SOT;电绝缘体可以是自旋扭矩发生器。在这里，我们展示了电流诱导的磁化切换使用绝缘体。我们发现，氧掺入到最广泛使用的自旋电子材料，铂，变成一个电绝缘发电机的SOTs的重金属，使电开关的垂直磁化铁磁夹在电绝缘氧化物。我们进一步发现，从Pt氧化物产生的SOT可以通过电压驱动的氧迁移进行电控制。这些发现为基于重金属氧化物固态开关的节能、电压可编程自旋轨道器件开辟了一条道路。
2017-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Switching of Perpendicular Magnetization by Spin-Orbit Torque
本文综述了通过自旋轨道力矩实现垂直磁化翻转的最新进展与挑战，涵盖自旋电流产生、翻转机制与策略、电流密度及材料选择，并总结了原型 SOT 存储与逻辑器件的进展。
2023-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Inplane spin orbit torque magnetization switching and its detection using the spin rectification effect at sub-GHz frequencies
使用自旋整流效应检测坡莫合金/铂双层膜的面内磁化反转。利用亚GHz微波频率在双层膜中激发自旋矩铁磁共振（STFMR），在0 mT的静态磁场周围产生两个离散的直流电压。这些离散电压取决于坡莫合金的磁化方向，并能够检测面内磁化反转。磁化反转的阈值电流密度为10至20 MA/cm ^2，与已知的面内磁化材料的自旋轨道扭矩（SOT）切换的数量级相同。信号的幅度与典型的ST FMR信号的幅度相同或更大;也就是说，磁化切换的检测是高度敏感的，尽管偏离最佳ST-FMR条件。所提出的方法是适用于一个简单的器件结构，即使是一个小的铁磁电极的宽度为100 nm。
2020-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low-power orbital-controlled magnetization switching using a ferromagnetic oxide interface
基于自旋的电子学的主要挑战是降低铁磁体的磁化切换的功耗，这是通过注入大的自旋极化电流来实现的。另一种方法是通过电场控制铁磁体的磁各向异性（MA）。然而，电压感应MA太弱，在没有辅助磁场的情况下无法确定性地切换磁化，并且实现该目标的策略仍然难以捉摸。在这里，我们展示了一个新的计划轨道控制的磁化翻转（OCMS）：一个急剧的变化，在MA诱导费米能级之间移动具有不同的轨道对称性的能带。使用铁磁氧化物界面，我们证明了OCMS可以用来实现确定性的和无磁场的90度磁化翻转，只需施加一个非常小的电场0.05 V/nm和一个可忽略不计的小电流密度10^-2 A/cm^2。我们的研究结果突出了带工程在铁磁材料中用于有效磁化控制的巨大潜力。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Two types of all-optical magnetization switching mechanisms using femtosecond laser pulses
在没有外部磁场的情况下的磁化操纵是一个非常感兴趣的话题，因为许多新的物理现象需要被理解，并且可以想象有前途的新应用。前沿实验表明，利用超短偏振激光脉冲可以改变磁性薄膜的磁化强度。2007年，人们首次观察到GdFeCo合金薄膜的磁化翻转是螺旋度相关的，后来在相同的材料上也证明了螺旋度无关的翻转。最近，全光开关也已被发现的磁性材料（亚铁磁，铁磁薄膜和颗粒状纳米结构），其中的理论模型解释GdFeCo薄膜开关似乎并不适用，从而质疑全光开关的微观起源的独特性。在这里，我们表明，可以区分两种不同的全光开关机制，“单脉冲”开关和“累积”开关过程，其丰富的微观起源进行了讨论。我们证明，后者是一个两步机制;热驱动的退磁，然后由螺旋度相关的再磁化。这是通过全电和时间依赖的调查亚铁磁和铁磁霍尔交叉通过异常霍尔效应的全光开关，使探测不同的时间尺度上的全光开关。
2016-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Separate magnetization switching of hexagonal Co/BN/Co junctions grown epitaxially on c-sapphire
采用分子束外延技术在c面Al_2 O_3衬底上生长了磁性隧道结（MTJ）。MTJ叠层由两个铁磁hcp-Co层组成，由薄的绝缘h-BN阻挡层隔开。样品已经生长在一个单一的运行揭示单晶外延结构与尖锐的界面，通过应用透射电子显微镜观察。面内磁化实验已经揭示了薄的顶部Co（软）层和厚的底部Co（硬）层的单独磁化切换。在零磁场下，两个Co层处于反平行状态。
2017-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Roles of heating and helicity in ultrafast all-optical magnetization switching in TbFeCo
利用时间分辨磁光克尔效应（TR-MOKE）方法，在亚铁磁TbFeCo薄膜中观察到了螺旋度相关的全光磁化翻转（HD-AOS）。在单脉冲圆偏振激光作用下，热效应和光磁效应分别得到了证实。这种超快开关的整体演变的特点是在不同的时间尺度和定义的磁化反转时间为460 fs是有史以来最快的观察。结合热效应和逆法拉第效应（IFE），基于一个单一的宏观自旋模型的微磁模拟进行再现HD-AOS以下的线性反转机制。
2018-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Nonvolatile Static Random Access Memory (NV-SRAM) Using Magnetic Tunnel Junctions with Current-Induced Magnetization Switching Architecture
我们提出并计算分析了一种非易失性静态随机存取存储器（NV-SRAM）单元使用磁隧道结（MTJ）与磁场自由电流感应磁化开关（CIMS）架构。一对MTJ连接到具有CIMS架构的标准SRAM单元的存储节点，使得能够对非易失性逻辑信息进行完全电存储和恢复操作。所提出的NV-SRAM有望成为下一代功率门控逻辑系统的关键部件，具有极低的静态功耗。
2009-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Single-shot multi-level all-optical magnetization switching mediated by spin-polarized hot electron transport
在没有外加磁场辅助的情况下，磁性材料薄膜中的全光超快磁化翻转正在被探索用于未来的超快和节能的磁性存储和存储器。研究表明，飞秒光脉冲在多种磁性材料中引起磁化反转。然而，到目前为止，只有GdFeCo基亚铁磁薄膜通过单个光脉冲表现出磁化切换。在这里，我们证明了单脉冲开关的Co/Pt多层膜内的磁自旋阀结构（[Co/Pt] / Cu / GdFeCo），并进一步表明，四种可能的磁配置的自旋阀可以访问使用一个序列的单飞秒光脉冲。我们的实验研究表明，铁磁[Co/Pt]层的最终磁化状态是由光脉冲与GdFeCo层相互作用产生的自旋极化热电子决定的。这项工作提供了一种新的方法来确定性开关铁磁层和光磁多位记录的工程材料的途径。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field switching magnetization and spin transfer in ultrathin BiFeO3 film
第一性原理密度泛函理论计算表明，在外加电场作用下，BFO薄膜的磁化强度可以达到90 °的翻转。正场表面出现上旋载流子，负场表面出现下旋载流子，这是由于Fe-t2 g轨道的重新分布引起的。R相薄膜表面Fe-3d态的半金属性使其成为具有电场可调FM磁化反转的AFM/FM双层异质结构的候选材料，为设计自旋电子多铁性材料开辟了新的途径。该BFO/FM双层膜的界面交换偏置效应主要由Fe-t2 g轨道重构以及自旋转移和重排驱动。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Controlled normal and inverse magnetoresistance and current-driven magnetization switching in magnetic nanopillars
结合具有不同散射各向异性符号的铁磁金属对，让我们独立地反转铁磁/非磁性/铁磁金属纳米柱中的磁阻和电流驱动切换的方向。我们显示了所有四种组合的正常和逆行为，在室温和4.2K。在所有研究的情况下，开关的方向是由固定（极化）铁磁体的净散射各向异性。我们为我们所看到的提供简单的论据。
2003-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast phononic switching of magnetization
识别一个有效的途径来改变序参量通过一个微妙的激励耦合的高频模式是该领域的超快相变的最终目标。这是磁学中一个特别有趣的研究方向，其中自旋和晶格激发之间的耦合是磁化反转所必需的。然而，尽管进行了几次尝试，通过声子模式的共振泵浦在磁状态之间切换尚未得到证实。在这里，我们展示了如何在磁性石榴石薄膜的纵向光学声子模式的超快共振激发开关磁化到一个奇特的四极磁畴模式，明确揭示了磁弹性机制的开关。相反，强吸收横声子模的激发只产生热退磁效应。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Irreversible magnetization switching using surface acoustic waves
本文提出了一种分析和数值方法来确定利用声表面波（SAW）实现磁化不可逆转换的最佳实验条件。层被磁化垂直于平面和两个开关机制被认为是。在旋进切换中，小的面内场最初使磁化倾斜，并且SAW的通过通过逆磁致伸缩来修改磁各向异性参数，这触发旋进，并且最终反转。使用的磁性半导体（Ga，Mn）（As，P）的一个完全特征化的层的微磁参数，然后，我们表明，有一个大的窗口，可访问的实验条件（SAW振幅/波矢量，场振幅/方向）允许不可逆的开关。由于这是一个谐振过程，也探讨了SAW频率失谐对磁系统本征频率的影响。最后，另一个非共振开关机制简要设想，并发现适用于（Ga，Mn）（As，P）：SAW辅助域成核。在这种情况下，施加一个小的垂直场与初始磁化方向相反，SAW的通过降低了畴成核势垒。
2013-01-09 cond-mat.mtrl-sci
All-optical magnetization switching in ferrimagnetic alloys: deterministic vs thermally activated dynamics
利用X射线磁圆二色性作为对比机制的光发射电子显微镜，对稀土过渡金属亚铁磁合金中的全光磁化翻转（AOS）现象提供了新的认识。从单个线偏振激光脉冲激发后拍摄的一系列静态图像中，可以用相关系数来衡量AOS的重复性。据发现，低介电常数使热激活畴壁运动，反过来限制了开关的可重复性。磁化动力学的时间分辨测量表明，虽然AOS发生在磁化补偿温度$T_\text{M}$以下和以上，但在不存在$T_\text{M}$的GdFe样品中没有观察到AOS。最后，AOS实验证明对施加的磁场高达180 mT。
2014-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Orbital torque switching of perpendicular magnetization in light metal/ferrimagnet bilayers
本文在轻金属/亚铁磁双层中演示了垂直磁化的轨道矩翻转，并通过调控Gd成分将力矩效率提高四倍，证明轻金属与稀土-过渡金属亚铁磁体可用于高效轨道电子学器件。
2024-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Extending the scope and understanding of all-optical magnetization switching in Gd-based alloys by controlling the underlying temperature transients
该研究通过改变 Cu 层厚度调控 Gd 基合金薄膜的温度瞬态，发现其不改变翻转阈值却能扩展多磁畴出现的注量与脉宽范围，并揭示连续磁化反转先于热激活多磁畴形成。
2023-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic vs Diffusive Transport in Current-Induced Magnetization Switching
我们测试是否由于自旋转移力矩在铁磁/非磁性/铁磁（F/N/F）三层的电流感应磁化开关显着变化时，N-金属层内的散射从弹道改变为扩散。这里，对于Cu间隔层，弹道对应于大于或等于3的比率r = λ/t，而对于CuGe合金间隔层，扩散对应于小于或等于0.4的比率r = λ/t，其中λ是固定厚度t = 10 nm的N层中的平均自由程。合金间隔层的平均开关电流仅略微大于Cu的平均开关电流。最好的可用模型预测的开关电流在间隔层中的漫散射比我们看到的更大的灵敏度。
2007-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Lattice structure dependence of laser-induced ultrafast magnetization switching in ferrimagnets
本研究结合唯象理论与原子自旋模拟，发现铁磁体GdFeCo中激光诱导超快磁化翻转依赖于晶格结构，且减少交换耦合邻居数可降低翻转临界激光能量。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Electrical switching of perpendicular magnetization in L10 FePt single layer
磁化的电气操纵对于将磁存储器和磁逻辑器件等磁功能集成到电子电路中至关重要。重金属/铁磁体（HM/FM）双层膜中的电流感生自旋轨道矩（SOT）通过HM中的自旋霍尔效应和/或界面处的Rashba效应提供了一种有效的方式来切换磁化。同时，电流感生SOT也被用于切换单层中的面内磁化，例如铁磁半导体（Ga，Mn）As和反铁磁金属CuMnAs，其具有全局或局部破缺的反转对称性。在这里，我们证明了电流感应垂直磁化翻转在L10 FePt单层。在L10 FePt中，电流感生的自旋轨道有效场随着化学有序参数（S）的增加而增加。在20 nm的FePt膜与高S，我们观察到一个大的电荷-自旋转换效率和开关电流密度低至7.0E6 A/cm 2。我们期望我们的研究结果可以激发块体垂直磁各向异性材料的自旋轨道转矩的探索和在单个FM层中高效的垂直磁化翻转的应用。
2018-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Adjustable current-induced magnetization switching utilizing interlayer exchange coupling
利用层间交换耦合实现了无外加磁场的磁性多层膜结构中电流诱导的确定性磁化翻转。两个铁磁Co层，分别具有面内和面外各向异性，由间隔Ta层隔开，起到诱导反铁磁层间耦合的双重作用，并通过自旋霍尔效应贡献电流感生的有效磁场。通过对面内Co层进行预磁化，可以调节电流诱导的磁化翻转行为。反铁磁交换耦合场随Ta层厚度的减小而增大，当Ta层厚度为1.5nm时，反铁磁交换耦合场可达630 ± 5 Oe。由自旋-轨道力矩产生的电流感生垂直有效磁场的大小为9.2 Oe/（107 Acm-2）。Ta的大自旋霍尔角（与Pt的自旋霍尔角符号相反）导致低临界电流密度（9*10^6A/cm^2）。这种方法是有前途的电开关的磁存储器元件没有外部磁场。
2018-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical limit of the minimal magnetization switching field and the optimal field pulse for Stoner particles
研究了单轴Stoner粒子最小磁化翻转场的理论极限和最佳场脉冲设计。得到两个结果。一个是在所有可能的设计中存在最小磁场的理论极限。它示出的限制是成比例的阻尼常数在弱阻尼制度和方法的Stoner-Wohlfarth（SW）限制在大阻尼。对于一个现实的阻尼常数，这个限制是十倍以上小于所谓的旋进磁化反转下的非共线静态场。另一个是关于最佳场脉冲设计：如果磁场的大小不改变，但其方向可以在反转过程中发生变化，则存在最佳设计，该设计给出了最短的切换时间。开关时间取决于磁场大小、阻尼常数和磁各向异性。然而，最佳脉冲形状仅取决于阻尼常数。
2006-06-27 cond-mat.mtrl-sci
CoFeAlB alloy with low damping and low magnetization for spin transfer torque switching
研究了Al掺杂对CoFeB合金磁性能的影响。比较测量了CoFeB和CoFeAlB薄膜的饱和磁化强度、Gilbert阻尼参数$α$和交换常数随退火温度的变化。我们的研究结果表明，CoFeAlB相比，CoFeB的磁化强度大幅降低。如果所制备的CoFeAlB薄膜是非晶的，与CoFeB合金相比，阻尼参数$α$不受Al掺杂的影响。相反，在结晶CoFeAlB膜的情况下，发现$α$被还原。此外，X-射线表征和交换常数随退火温度的演变表明在两种合金中类似的结晶过程。这些数据证明了CoFeAlB的自旋扭矩切换性能的适用性，其中与CoFeB相比，切换电流的减少是预期的。
2017-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven magnetization switching in CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions
报道了低阻Co 40 Fe 40 B20/MgO/Co 40 Fe 40 B20磁性隧道结（MTJ）中电流驱动的磁化反转。在270 ℃和300 ℃退火的样品中，电流驱动开关所需的临界电流密度Jc分别低至7.8 x 10^5 A/cm ^2和8.8 x 10^5 A/cm ^2，相应的隧道磁阻（TMR）比分别为49%和73%。在350 ℃下进一步退火，样品的TMR比增加到160%，同时伴随的Jc增加到2.5 x 10^6 A/cm ^2。我们将低Jc归因于隧道电流的高自旋极化和CoFeB单个自由层的小MsV产物，其中Ms是饱和磁化强度，V是自由层的体积。
2005-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Efficient field-free perpendicular magnetization switching by a magnetic spin Hall effect
由传统的自旋霍尔效应驱动的电流感生自旋轨道力矩被广泛用于操纵磁化。然而，这种方法对于高密度磁存储和存储器器件所需的具有垂直磁各向异性的磁体的切换是不确定的且效率低下的。在这里，我们证明可以通过利用非共线反铁磁体（例如Mn 3 Sn）中的磁自旋霍尔效应来克服这一限制。Mn 3Sn的磁群对称性允许产生携带由面内电荷电流引起的自旋极化的面外自旋电流。该自旋电流驱动面外抗阻尼扭矩，提供相邻Ni/Co多层的垂直磁化的确定性切换。与传统的自旋-轨道转矩器件相比，所观察到的开关不需要任何外部磁场，并且需要低得多的电流密度。我们的研究结果表明，利用非共线反铁磁体中的磁自旋霍尔效应进行低功率自旋电子学研究具有广阔的前景。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching induced by spin-orbit torque from Co2MnGa magnetic Weyl semimetal thin films
研究了Co2 MnGa磁性Weyl半金属（WSM）薄膜中自旋电流产生的自旋轨道矩（SOT）引起的磁化翻转。我们在MgO（001）衬底上外延生长了具有高度B2有序结构的Co2 MnGa薄膜。在Co2 MnGa/Ti/CoFeB异质结中进行了SOT的谐波霍尔测量，获得了较大的自旋霍尔效率（-7.8%），并进一步证实了垂直磁化CoFeB层的SOT感生磁化翻转.二次谐波信号的对称性，自旋霍尔效率的厚度依赖性，和移动的反常霍尔环下施加电流进行了研究。本研究不仅有助于理解磁性WSM基异质结产生自旋电流的机制，而且为磁性WSM在自旋电子器件中的应用奠定了基础。
2021-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics driven by angle-dependent spin-orbit spin transfer torque
自旋-轨道自旋转移力矩允许通过面内电流有效地控制磁化。最近的实验发现，自旋-轨道力矩对磁化角具有很强的依赖性[Garello等人，Nature Nanotechnol. 8，587（2013）; Qiu等人，Sci. 4，4491（2014）]。我们从理论上研究了由角度相关的自旋轨道力矩引起的垂直磁化层中的磁化翻转和畴壁运动。我们得到了开关电流和畴壁速度的解析表达式，与数值结果一致。基于这些表达式，我们发现自旋-轨道矩随磁化极角的增加对反转和畴壁运动都是有利的。我们的结果将作为指导设计和解释开关和畴壁实验的基础上自旋轨道扭矩。
2015-08-18 cond-mat.mtrl-sci
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
Single femtosecond laser pulse-driven ferromagnetic switching
Fert Beijing Institute, 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飞腾北京研究院）；State Key Laboratory of Spintronics, Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（杭州创新研究院，北京航空航天大学自旋电子学国家重点实验室）；School of Electronic Information Engineering, Beihang University（北京航空航天大学电子信息工程学院）；State Key Laboratory of Spintronics, Nanjing University（南京大学自旋电子学国家重点实验室）；Truth Memory Corporation（真忆科技有限公司）；Department of Applied Physics, Institute for Photonic Integration, Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学光子集成研究所应用物理系）
本文报告了在铁磁体中利用热各向异性扭矩实现单激光脉冲驱动的相干磁化翻转，该翻转在飞秒到皮秒脉冲范围内稳健，且在CoFeB/MgO磁性隧道结中表现出超过110%的磁阻和优异能效，推动了光自旋电子学在内存技术中的应用。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single-shot all-optical magnetization switching in in-plane magnetized magnetic tunnel junction
在面内磁化磁性隧道结中，通过将Co40Fe40B20软层与Co85Gd15层交换耦合实现了单脉冲全光无螺旋度翻转，缓解了垂直磁各向异性限制并使TMR比超过100%。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
