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
Magnetic anisotropy of FePt: effect of lattice distortion and chemical disorder
我们对Ding等人[J.App.Phys.97，10H303（2005）]实验研究的五个L10 FePt样品中的磁晶各向异性能进行第一性原理计算。温度引起的自旋波动的影响估计按比例缩小的MAE根据以前的朗之万动力学模拟。包括实验中给出的化学无序，MAE和晶格失配之间的实验关联定性地再现。此外，我们确定的化学序参量，重现每个样品的实验MAE。我们的结论是，MAE是由化学无序，而不是晶格畸变。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-induced spin pumping and inverse spin Hall effect in single FePt thin films
本文通过自旋泵浦铁磁共振实验研究单层 FePt 薄膜的自诱导自旋-电荷转换，测得自旋霍尔角为0.047，并利用双层体系分离了 Pt 外部效应与 FePt 自诱导逆自旋霍尔效应的贡献，为自扭矩自旋电子器件发展提供依据。
2025-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Effects of composition and chemical disorder on the magnetocrystalline anisotropy of Fe_{x}Pt_{1-x} alloys
我们对Barmak及其同事在[J. Appl. Phys. 98（2005）033904]中实验研究的L1_{0}-like Fe_{x} Pt_{1-x}样品的磁晶各向异性能（MAE）进行第一性原理计算。在相干势近似下，研究了样品中组分和长程化学有序的变化。根据实验观察，我们发现，在长程化学无序的存在下，富铁样品表现出更大的MAE比化学计量的FePt。通过考虑位置分辨和物种分辨对MAE的贡献，我们推断MAE主要是L1 {0} FePt结构中名义Fe层完整程度的函数。
2013-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-torque oscillator based on tilted magnetization of the fixed layer
自旋力矩振荡器（STO），其中的固定层的磁化是倾斜的膜平面外，能够在零磁场强微波信号的产生。通过数值模拟的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程，在宏观自旋近似下，我们研究了微波信号的产生作为一个函数的驱动电流为两个现实的倾斜角。固定层的倾斜磁化可以通过使用具有高面外磁晶各向异性的材料（诸如L10 FePt）来实现。
2008-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced torques in spin spirals
利用\textit{ab-initio}计算方法研究了具有自旋螺旋结构的非共线铁磁体中的激光感应力矩。由于自旋螺旋可以用来近似的磁化梯度局部畴壁和skyrmions，我们的方法可以用来获得激光诱导的扭矩在这样的对象从多尺度的方法。采用广义布洛赫定理，我们得到的电子结构计算效率。我们采用我们的方法来评估bcc Fe，hcp Co，和L $_{1}0$ FePt的自旋螺旋磁结构时，施加的激光诱导扭矩。我们发现，在这些磁非共线系统中的激光诱导扭矩可能是数量级大于相应的磁共线系统中的那些，并且它们存在的线性和圆偏振光。这一结果表明，由非共线磁序或磁涨落驱动的激光感生力矩可能对超快磁过程有重要贡献。
2021-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced torques in metallic ferromagnets
基于第一性原理电子结构计算和Keldysh非平衡态理论，研究了体心立方结构Fe、六方晶系Co和$L1_0$ FePt的激光诱导力矩.我们发现，扭矩有两个贡献，一个从逆法拉第效应（IFE）和一个从光学自旋转移力矩（OSTT）。取决于手头的铁磁体和准粒子加宽的两个贡献可能是类似的大小或一个贡献可能占主导地位的其他。此外，我们确定了非平衡自旋极化，以研究其与扭矩的关系。我们发现的扭矩和非平衡自旋极化的垂直分量是奇数的螺旋度的激光，而平行于磁化诱导的自旋极化是螺旋无关的。非平衡自旋极化的平行分量比垂直分量大几个数量级。在HCP的情况下，我们发现良好的协议之间的计算激光诱导扭矩和最近的实验。
2016-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Accessing Different Spin-Disordered States using First Order Reversal Curves
结合磁化强度（M-FORC）和磁电阻（MR-FORC）的一阶反转曲线（FORC）分析，对NiFe/Cu/FePt赝自旋阀（PSV）和[Co/Cu]8多层膜两个典型系统的M-MR关联进行了全面的研究。在PSV中，由于切换场的大差异和NiFe和FePt层之间的最小相互作用，M和MR在反转期间显示简单的一对一关系。在[Co/Cu]8多层膜中，磁化反转与MR演化之间的相关性更为复杂。这主要是由于组分Co层的类似切换场和组分Co层之间的相互作用。FORC协议访问的状态更高的自旋紊乱和更大的MR比那些发现沿常规的主回路场周期。与仅探测宏观磁化强度变化的M-FORC测量不同，MR-FORC对微观畴结构更敏感，因为这些在确定所得MR效应大小方面最重要。这种方法一般适用于自旋电子系统，以实现最大的自旋无序和最大的MR。
2014-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Absence of orbital current torque in Ta/ferromagnet bilayers
本文通过自旋力矩铁磁共振实验证明，Ta/铁磁体双层中的界面力矩仅来源于Ta的自旋霍尔效应，否定了轨道电流力矩的存在，并指出此前被广泛引用的正力矩证据源于忽略了铁磁体自感应信号。
2025-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy of FePt nanoparticles
本文对Fe和Pt晶面沿（001）方向交替排列的L10 FePt团簇的磁晶各向异性进行了系统的理论研究。我们采用从头算自旋极化密度泛函理论（DFT），以及自旋极化DFT（包括自旋-轨道耦合自洽）和矩方法的MCA计算了每个团簇的结构弛豫和磁矩.我们发现，MCA的任何复合结构的一个给定的大小是增强相对于相同大小的纯Pt或纯Fe集群，以及任何对的Fe和Pt原子在散装L10 FePt。这种增强的结果，我们观察到的Fe原子的3d轨道和它们的Pt邻居的5d轨道之间的杂化。然而，这种杂化以显著不同的方式影响组成原子的电子性质。虽然它在一定程度上增加了Fe原子的自旋矩，但对它们的轨道矩几乎没有影响;同时，它大大增加了Pt原子的自旋和轨道矩。考虑到Pt的自旋-轨道耦合（SOC）常数比Fe的大约7倍的事实，这种Fe诱导的Pt原子的轨道矩的跳跃产生复合结构的MCA相对于它们的纯对应物的MCA的增加。任何复合结构都具有比体L10 FePt更高的MCA，这是由于团簇中Pt原子的配位较低，无论是Fe还是Pt占主导地位。我们还发现，中心层为Pt的双锥团簇具有比相同尺寸的中心层为Fe的双锥团簇更高的MCA。这是由于这样的配置中的Pt原子与比后者中更多的Fe原子配位的事实。通过参与更多的杂交，它们对单位的整体MCA贡献更高的轨道矩。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong enhancement of the spin Hall effect by spin fluctuations near the Curie point of FexPt1-x alloys
最近在具有强自旋轨道相互作用的非磁性重金属体系中观察到了强自旋霍尔效应（SHE）。这些SHE要么归因于固有的带结构效应，要么归因于杂质的非本征自旋相关散射，即侧跳或斜散射。在这里，我们报告了一个非常强大的自旋霍尔效应，归因于自旋波动，在铁磁FexPt 1-x合金的居里点附近，可调x。这导致在相邻铁磁层上施加类似阻尼的自旋-轨道扭矩，该扭矩在该过渡区域中强烈地依赖于温度，具有指示FePt内的峰值自旋霍尔比的下限0.34（±）0.02的峰值。我们还观察到一个明显的峰值在FM/FePt界面的有效自旋混合电导，并确定在这些FexPt 1-x合金的自旋扩散长度。这些结果为强自旋涨落铁磁系统的自旋动力学和输运的基础研究提供了新的机会，并为有效产生强自旋电流的应用提供了新的途径。
2018-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional Field-Like Spin-Torques in CrPt$_3$
本研究通过制备有序与无序 CrPt$_3$ 外延薄膜并结合 ST-FMR 和二次谐波霍尔测量，发现沿特定晶向的符号反转非常规类场力矩，并将其归因于界面自旋散射引起的非局域 SOT。
2024-09-09 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
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
Spin diffusion and torques in disordered antiferromagnets
本文建立了共线双组分金属反铁磁体自旋输运的漂移扩散方程。从模型紧束缚哈密顿量出发，得到了Keldysh形式下的量子动力学方程，并利用Wigner展开法将其空间梯度展开到最低阶.在扩散极限下，这些方程跟踪反铁磁体的每个子晶格上的自旋积累和自旋电流的时空演化。我们使用这些方程来解决的性质的自旋转移力矩在（i）自旋阀组成的铁磁体和反铁磁体，（ii）的金属双层组成的反铁磁体相邻的重金属具有自旋霍尔效应，并在（ii）一个单一的反铁磁体具有自旋霍尔效应。我们表明，后者可以经历一个自转矩由于非零自旋霍尔效应的反铁磁体。
2016-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of strong bulk damping-like spin-orbit torque in chemically disordered ferromagnetic single layers
强阻尼类自旋轨道力矩（τDL）在实现超快节能磁存储器、振荡器和逻辑方面具有巨大的潜力。到目前为止，所报道的施加在薄膜磁体上的τDL必须来自外部产生的自旋电流或来自非中心对称GaMnAs单晶中的内部非平衡自旋极化。在这里，我们第一次证明了一个非常强大的，意想不到的τDL从铁磁单层的化学无序，面心立方CoPt内的电流流动。我们建立了新的τDL是一种体效应，单位电流密度的强度随CoPt厚度单调增加，并且对CoPt表面是否存在自旋阱不敏感。这种τDL很可能是由与强自旋霍尔效应（SHE）相关的净横向自旋极化引起的，而在材料中没有可检测到的长程不对称性。这些结果拓宽了自旋轨道电子学的范围，并为开发基于单层的自旋矩存储器，振荡器和逻辑技术提供了新的途径。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First principles study on the spin transfer torques
发展了一种有效的第一性原理方法来计算非共线磁化层状体系中的自旋转移矩。通过匹配散射区的波函数与引线中的布洛赫态，确定了完整的散射波函数。借助于散射波函数得到了自旋转移力矩。我们应用我们的方法对铁磁自旋阀，发现材料（Co，Ni和Ni_（80）Fe_（20））的自旋转移力矩的依赖性可以很好地理解的费米面。Ni具有比Co长得多的自旋注入穿透长度。结果表明，在某些体系中，界面无序可以提高自旋转移力矩。
2008-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Nonlinear bias dependence of spin-transfer torque from atomic first principles
利用第一性原理分析了Fe/MgO/Fe磁性隧道结中自旋转移矩（STT）与偏压的关系。随着偏置电压从零开始增加，面内STT从线性变化到非线性。STT的角度依赖性在低偏压下是对称的，但在高偏压下是不对称的。非线性行为由STT与偏倚曲线中的阈值点标记。高偏置非线性STT被发现是由反平行配置的磁矩的谐振传输通道控制。由于MgO中的氧空位引起的无序散射显著地改变了STT阈值偏置。
2011-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in Co/Pt(111) and Mn/W(001) magnetic bilayers from first principles
通过空间反转非对称磁体的外加电流在磁矩上感应自旋轨道力矩（SOT），这对未来的存储器件具有很大的希望。我们讨论了适用于计算无序铁磁体线性响应SOT的一般格林函数表达式。的SOT可以被分解成一个偶数和一个奇数的组件相对于磁化反转，其中在消失的障碍的限制，偶数的SOT是由恒定的Berry曲率的占用状态，而奇数部分表现出发散相对于无序强度。在此基础上，我们用第一性原理密度泛函理论计算了Co/Pt（111）和Mn/W（001）磁性双层膜中的SOT.我们发现偶数和奇数扭矩分量的大小相当。此外，奇扭矩强烈依赖于额外的覆盖层，而偶扭矩则不太敏感。我们发现，偶扭矩几乎完全介导的自旋电流相反，奇扭矩，它可以包含一个重要的贡献，而不是由于自旋转移。我们的结果与实验一致，表明我们的线性响应理论非常适合于复杂铁磁体中SOT的描述。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gilbert Damping in Conducting Ferromagnets II: Model Tests of the Torque-Correlation Formula
本文报道了导电铁磁体中由于粒子-空穴对激发引起的吉尔伯特阻尼的研究。我们专注于一个玩具两带模型和四带球形模型，它提供了一个近似的描述铁磁（Ga，Mn）As。这些模型是足够简单的无序阶梯总和顶点校正的长波长自旋自旋响应函数可以总结到所有订单。本研究的一个重要目标是评估的可靠性，可以结合电子结构计算，估计吉尔伯特阻尼在更复杂系统的实用近似表达式。
2008-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque induced dipole skyrmion motion at room temperature
我们证明了确定性控制的偶极场稳定的skyrmions的重过渡金属种子层所产生的自旋轨道力矩的装置。实验上进行非晶Fe/Gd多层膜，图案化成线，并表现出条纹域和偶极skyrmions在室温下。我们发现，虽然域壁和skyrmions平均是非手性的，由于缺乏Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，在每个表面的Néel样封闭域壁是手性的，可以耦合到自旋轨道扭矩。报道了不同磁相的电流诱导畴的演化，包括无序条纹畴、共存条纹和偶极skyrmion以及紧密堆积的偶极skyrmion晶格。磁性织构在电流密度约为10^8 A/m2的电流激励下表现出运动。通过比较不同重过渡金属界面的Fe/Gd薄膜中磁自旋织构的运动，我们证实了自旋电流可以通过自旋-轨道矩来操纵非手性偶极skyrmions.
2018-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Spin-Transfer Torques in Magnetoelectronic Devices
我们预测，铁磁体的磁化方向可以被自旋转移力矩逆转伴随自旋极化热电热流。我们说明的概念，通过应用有限元理论的热电输运无序磁电子电路和设备的金属自旋阀。当热化不完全时，在正常金属间隔物中发现自旋热累积矢量，即，多数和少数自旋的温度方向不平衡。
2007-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal angular magnetoresistance and spin torque in ferromagnetic/normal metal hybrids
铁磁/正常金属（F/N）异质结构的电阻取决于结的性质，所述结可以是隧道势垒、点接触或金属间界面。对于所有的结类型，无序的F/N/F垂直自旋阀的电阻作为磁化矢量之间的角度的函数被示出服从一个简单的普遍规律。自旋电流感生的磁化力矩可以通过这些自旋阀的角磁阻来测量。所得结果可推广到任意磁电子电路。
2002-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Intrinsic spin-orbit torque arising from Berry curvature in metallic-magnet/Cu-oxide interface
本文报道了在金属磁体/CuO $_x$异质结中观察到的由Berry曲率引起的类内禀阻尼自旋轨道矩（SOT）。我们发现，一个强大的阻尼类SOT，一个数量级大于类场SOT，产生的异质结构中，尽管没有在CuO $_x$层的体自旋轨道效应。此外，通过调节界面氧化水平，我们证明了类场SOT的急剧变化，甚至切换其符号，这源于氧调制的自旋相关无序。这些结果提供了一个重要的信息，从根本上理解的SOTs的物理。
2018-07-09 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
Topological Spin-Orbit Torque in Ferrimagnetic Weyl Semimetal
本研究利用线性响应理论探究补偿型亚铁磁外尔半金属${\ m Ti}_{2}{\ m MnAl}$的自旋轨道力矩，发现其由所有占据电子态驱动，外尔点附近该效应占优且几乎不受无序影响，可通过外尔点附近的混合贝里曲率结构解释。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Roles of adiabatic and nonadiabatic spin transfer torques on magnetic domain wall motion
电流在磁畴壁（DW）上施加转矩-所谓的自旋转移转矩（STT），导致DW运动。在低电流密度下，STT应该与铁磁纳米线中的无序竞争，但竞争的性质仍然知之甚少。通过实现DW速度相对于电流密度和磁场的二维等值线图，在这里，我们可视化明确不同的作用的两个STTs绝热和nonadiabatic的DW动力学的标度行为所产生的竞争。等高线图与广义标度理论的预测非常吻合，所有的实验数据都坍缩到一条曲线上。这一结果表明，绝热STT成为占主导地位的大电流密度，而非绝热STT-发挥相同的作用作为一个磁场-存在于低电流密度所需的新兴的磁性纳米器件实用。
2010-06-07 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
Semi-Quantized Spin Pumping and Spin-Orbit Torques in Topological Dirac Semimetals
研究了具有旋进磁化的铁磁绝缘体与拓扑狄拉克半金属之间的自旋和电荷输运现象随时间的发展过程。与常规金属相比，拓扑狄拉克半金属在自旋电流作用下表现出很强的逆自旋霍尔效应。结果表明，感应电荷电流是半量子化的，即，当系统处于拓扑Dirac半金属相时，它只与两个Dirac点在动量空间中的距离有关，而与无序强度几乎无关。作为逆效应，我们证明了施加在拓扑狄拉克半金属上的电场通过交换作用和半量子化自旋霍尔效应对铁磁绝缘体中的局域磁化强度施加自旋矩.我们的研究表明，拓扑狄拉克半金属提供了一个耗散较少的平台，自旋电荷转换和自旋开关。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in a Rashba honeycomb antiferromagnet
近年来，利用电流脉冲实现反铁磁畴反转的实验引起了人们对反铁磁体自旋轨道力矩的广泛关注。在这项工作中，我们采用紧束缚模型求解器，kwant，计算的自旋轨道力矩在一个蜂窝晶格上的二维反铁磁体与强自旋轨道相互作用的Rashba型。我们的模型结合了自旋-轨道相互作用，局部s-d-like交换，以及传导电子在原位无序势上的散射，提供了一个角动量弛豫的微观机制。我们考虑两个版本的模型：一个保存和一个破碎的子晶格对称性。一个非平衡交错极化，这是所谓的尼尔自旋轨道扭矩负责，示出消失相同的对称模型，但可能会成为有限的，如果亚晶格对称性被打破。类似地，反阻尼自旋轨道力矩在对称模型中消失，但在亚晶格对称性破缺的模型中变为有限和各向异性。正如预期的那样，反阻尼扭矩也揭示了相当大的依赖于杂质浓度。我们的数值分析也证实了自旋轨道力矩的对称性分类和由于电子动量的面内限制而导致的强力矩各向异性。
2019-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A fully relativistic description of spin-orbit torques by means of linear response theory
自旋轨道力矩（SOT）的对称性和大小，即，电流引起的扭矩磁化系统缺乏反转对称性，研究在一个完全相对论性的线性响应框架的基础上的久保形式主义。将固体磁点群中包含的所有时空对称运算应用于相应的响应系数，即表示为转矩-电流关联函数的转矩，得到了对正、逆响应张量形状的限制。这些示出适用于相应的热模拟，以及，即响应于温度梯度或热流的直接和逆热SOT。使用库博-巴斯丁公式的torkance到第一原理多散射格林函数框架的实施和占无序效应通过所谓的相干势近似（CPA），所有的贡献SOT在纯系统中，稀释以及集中的合金可以被平等对待。这样，fcc（111）三层合金系统Pt中所有torkance张量元素的材料特定值|Fe $_x$ Co $_{1-x}$|铜在一个很宽的浓度范围内获得和讨论的结果相比，电导率和自旋电导率，以及以前的工作-特别是关于对称性w.r.t.磁化反转和各种贡献的性质。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques from topological insulator surface states: Effect of extrinsic spin-orbit scattering on an out-of-plane magnetization
铁磁体/拓扑绝缘体（FM/TI）界面上自旋轨道矩（SOT）的起源还不完全清楚。理论已经压倒性地集中在Edelstein效应由于在标量散射势的存在下的表面状态。我们在这里调查的贡献SOT由于外在的自旋轨道散射的表面状态，专注于平面外磁化的情况下。我们发现，自旋轨道散射带来了相当大的重整化的类场SOT，超过20 $\%$在更大的强度的外部自旋轨道参数。由此产生的SOT表现出最大的费米能量，磁化强度和非本征自旋轨道强度的函数。类场SOT随无序强度的增加而减小，而类阻尼SOT与杂质浓度无关。考虑到实验观察，我们还确定了非本征自旋轨道散射的异常霍尔效应的作用。我们的研究结果表明，外在的自旋轨道散射是一个显着的贡献者的表面SOT源于Edelstein效应时，磁化是出平面。
2022-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning perpendicular magnetic anisotropy in ultra-low damping Li$_{0.5}$Al$_{x}$Fe$_{(2.5-x)}$O$_4$ thin films for efficient spin-orbit torque switching
Stanford University（斯坦福大学）；Geballe Laboratory for Advanced Materials, Stanford University（斯坦福大学高级材料盖巴尔实验室）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）
通过外延应变和化学组分调控铁磁尖晶石Li$_{0.5}$Al$_{x}$Fe$_{(2.5-x)}$O$_4$薄膜的垂直磁各向异性，实现超低阻尼（低至$2\ imes10^{-4}$）和低自旋轨道矩翻转电流密度，最佳组分x=0.7为自旋波器件提供平台。
2026-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Dense plasma irradiated platinum with improved spin Hall effect
本研究针对提升铂材料自旋霍尔效应的需求，采用非聚焦稠密等离子体辐照引入氧离子，通过自旋扭矩铁磁共振验证其自旋霍尔效应提升2.4倍，为自旋电子器件提供了材料改性新方法。
2023-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Direct and indirect spin current generation and spin-orbit torques in ferromagnet/nonmagnet/ferromagnet trilayers
本文通过对称性分析、电路理论、半经典模拟和第一性原理计算，系统研究了铁磁/非磁/铁磁三层膜中直接与间接自旋流产生机制及其对自旋轨道矩的影响，并在Co/Cu/Co等体系中证实了非常规自旋轨道矩的存在。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque in a three-fold-symmetric bilayer and its effect on magnetization dynamics
本文通过第一性原理计算和微磁学模拟研究了CoPt/CuPt双层中3m对称性自旋轨道矩对垂直磁化翻转的影响，发现弱界面DMI且畴壁呈Bloch特征的较厚薄膜可用较小电流实现无场确定性翻转。
2024-12-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
General spin models from noncollinear spin density functional theory and spin-cluster expansion
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
提出结合自旋团簇展开与非共线自旋密度泛函理论的数据高效框架，通过拟合磁转矩而非总能来构建经典自旋哈密顿量，显著减少DFT计算量，并成功应用于B20型手性磁体，预测螺旋周期与成分趋势。
2026-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Emergent Chaos-Like Dynamics of Spin-Orbit Torque-Driven Magnetic Transitions
Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy（马克斯·玻恩非线性光学和超短脉冲光谱研究所）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林赫尔姆霍兹材料能源中心）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron（德国电子同步辐射中心）
研究通过实时光谱成像和微磁模拟揭示自旋轨道扭矩驱动的磁转变在纳秒到皮秒尺度上出现混沌样行为，发现动态相变分离了确定性运动与瞬时不稳定性，首次实验观察到拓扑不稳定性和磁涡剥离现象。
2026-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi level position, Coulomb gap, and Dresselhaus splitting in (Ga,Mn)As
铁磁半导体（Ga，Mn）As中载流子诱导的铁磁性性质为观察新的自旋相关现象以及展示自旋电子器件的新功能提供了很好的机会。在这里，我们报告的低温角分辨光电子能谱研究的价带在这个模型化合物。通过直接测定分裂带到费米能级EF的距离，我们得出了EF位于重/轻空穴带内的结论。然而，带强烈扰动的无序和无序诱导的载流子相关性，导致库仑间隙在EF，我们解决实验中的一系列样品，并显示其深度和宽度扩大时，居里温度降低。此外，我们已经发现了令人惊讶的线性磁二向色性的光电子能谱的分裂带。通过定量的理论分析，我们证明了它来自于锌铁氧体晶体中的Dresselhaus型自旋轨道项。这种自旋-轨道耦合的不对称部分的大小的光谱访问是值得的，因为它们占自旋-轨道扭矩在自旋电子器件的铁磁体没有反转对称。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Quantum-torque-induced breaking of magnetic interfaces in ultracold gases
本研究利用超冷玻色子气体模拟磁性结，观察界面处量子力矩诱导的短波长磁波，为研究远离平衡自旋动力学提供了新平台。
2023-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas nlin.PS
Gradient-induced Dzyaloshinskii-Moriya interaction
Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction，简称Dzyaloshinskii-Moriya）是在反转对称性破缺的磁性系统中产生的，在拓扑自旋电子学中起着重要的作用。在这里，通过原子自旋计算，我们研究了一个有趣的类型的π（g-π），出现在薄膜的组成梯度。我们发现，即使在无序系统中，g-手性的强度和手性也可以通过组分梯度来控制。层分辨分析的g-ε揭示了其添加剂的性质内的散装层和澄清的线性厚度依赖性的g-ε在实验中观察到的。此外，我们还展示了g-π诱导的手征磁性结构，如自旋螺旋和skyrmions，以及g-π驱动的无场自旋轨道矩（SOT）开关，这两者对实际器件应用至关重要。这些结果阐明了g-bandwidth的基本机制，并开辟了一条新的途径来设计拓扑磁织构。
2022-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Amorphous and Nanocrystalline Topological Semimetal YPtBi/W/CoFeB Heterostructures for BEOL-Compatible Spin-Orbit Torque Devices
Western Digital Corp.（西部数据公司）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本研究制备了兼容BEOL的YPtBi/W/CoFeB异质结构，明确其SOT响应源于W掺入YPtBi上界面，为规模化SOT存储及存算一体硬件提供了可行自旋源材料路线。
2026-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size-dependence of nanosecond-scale spin-torque switching in perpendicularly magnetized tunnel junctions
我们的时间分辨的自旋转移力矩诱导开关在垂直磁化隧道结的直径从50到250 nm的热激活制度。当磁场和自旋矩同时有利于P到AP的转变时，反转产生单调的电阻斜坡，可以解释为畴壁以17到30 nm/ns的速度通过器件传播;较小的单元因此切换得更快。当电场阻碍P到AP的转换时，在转换之前会进行重复的转换尝试，在此期间电阻会瞬时增加，直到发生成功的反转。在50 nm处，P到AP切换在3 ns内可再现地进行，器件电阻单调增加。在反向转换（AP到P）中，即使在最小的结中也可能有几条反向路径。此外，在纳米尺度下，响应的不均匀性似乎仍然存在，有时在反转期间具有强烈无序的电特征。在100 nm以上的器件中，AP到P的转变之前是AP状态的强不稳定性。在切换到P之前，电阻变得非常激动，在产生具有可变性的电导的缓慢（20-50 ns）不规则增加的路径中。60 nm的未反转气泡可以在最大的结中持续几微秒。AP到P切换的复杂性降低，但不抑制当结的尺寸缩小到60 nm以下。初始AP状态的不稳定性不再被检测到，但其他特征仍然存在。在最小的结（50 nm），我们偶尔会观察到更快（低于1 ns）的开关事件。我们讨论了开关的不对称性和其大小的依赖关系的起源，重点是从参考层，这会影响成核是有利的区域中发出的杂散场的非均匀性的作用。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quantum Order by Disorder: A Key to Understanding the Magnetic Phases of BaCo$_2$(AsO$_4$)$_2$
本文通过多种磁测量手段研究BaCo$_2$(AsO$_4$)$_2$的场致磁性相，并结合第一性原理建立最小各向异性交换模型，揭示量子序由无序效应稳定共线相的机制。
2024-08-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental Verification of Comparability between Spin-Orbit and Spin-Diffusion Lengths
我们实验证实，从弱反局域化测量得到的贵金属的自旋轨道长度是可比的自旋扩散长度从横向自旋阀的。即使对于具有强自旋-轨道相互作用的金属，如Pt，我们也验证了这两种方法给出的值可比，这些值远大于最近的自旋扭矩铁磁共振测量结果。为了进一步证明这两种尺度之间的可比性，我们通过改变金属丝的厚度测量了铜的自旋轨道长度对无序度的依赖性。得到的自旋轨道长度很好地遵循线性规律作为扩散系数的函数，清楚地表明，艾略特-Yafet机制是占主导地位的自旋扩散长度的情况下。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
THz-driven ultrafast spin-lattice scattering in amorphous metallic ferromagnets
利用单周期太赫兹场和飞秒磁光克尔效应分别激发和探测两种不同晶格结构的薄膜铁磁体：晶态Fe和非晶态CoFeB的磁化动力学。我们观察到的Landau-Lifshitz扭矩磁化动力学在这两个系统中的可比幅度，但只有非晶样品显示超快退磁所造成的自旋晶格去极化的太赫兹诱导的超快自旋电流。定量建模表明，这种自旋晶格散射事件发生在类似的时间尺度比传统的自旋守恒电子散射（$\sim30$ fs）。这比光学激光诱导的退磁快得多。太赫兹电导率测量指向非晶CoFeB中的晶格无序的影响，作为增强的自旋-晶格散射的驱动力。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
