Spin relaxation in multilayers with synthetic ferrimagnets
我们证明了一个强大的可调谐性的自旋泵磁阻尼的贡献，在薄膜铁磁自由层与合成亚铁磁体（SFM）的接口，作为一个自旋阱，通过薄铜间隔。该效果强烈依赖于SFM的磁状态，由两个Fe层组成的三层结构通过由Cr间隔物介导的间接交换耦合。随着Cr厚度的增加，SFM状态经历从反平行经由非共线到平行配置的转变。我们可以解释相应的非单调依赖的自旋弛豫在自由层中的调制的纵向自旋输运以及弛豫的横向角动量的SFM。研究结果对设计自旋弛豫可调谐的高速自旋电子器件有一定的参考价值。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall
Tailoring multilayer quantum wells for spin devices
利用时间分辨Kerr旋转和共振自旋放大技术研究了GaAs/AlGaAs多层量子阱中高迁移率致密二维电子气的自旋动力学。通过波函数工程和多层量子阱中的量子限制来调控电子自旋动力学。在金属-绝缘体转变后掺杂的结构中，我们观察到了自旋相干，并且有一个非常长的退相时间T2* > 13 ns。Dyakonov-Perel自旋弛豫机制以及电子g因子的不均匀性是自旋相干时间的主要限制因素。在金属制度，我们发现，电子-电子碰撞成为占主导地位的电子自旋弛豫与Dyakonov-Perel机制的微观散射。此外，数据分析表明，在我们的结构中，由于自旋弛豫各向异性，Dyakonov-Perel自旋弛豫机制对于自旋取向在平面内是有效的，并且沿着量子阱生长方向被抑制，导致T2* 的增强。我们的研究结果，即，长寿命的自旋相干持续到室温左右，自旋极化衰减时间与无磁场，自旋轨道场，单电子弛豫时间，输运散射时间，和电子-电子库仑散射时间突出的吸引力的n-掺杂的多层系统的自旋器件。
2018-01-13 cond-mat.mes-hall
Anisotropic magnetization relaxation in ferromagnetic multilayers with variable interlayer exchange coupling
研究了F $_1$ /f/F $_2$ /AF多层膜的铁磁共振线宽及其各向异性，其中间隔层f的居里点低于强铁磁层F $_1$和F $_2$.层间交换耦合在磁化弛豫中的作用是通过改变间隔层的厚度实验确定的。结果表明，较强的层间耦合，通过较薄的间隔增强了外铁磁层之间的微波能量交换，与F $_2$交换拖动F $_1$中的共振进动的磁化。还观察到较弱的镜像效应：F $_1$的磁化可以被F $_2$中的进动交换拖曳，这导致反阻尼和更窄的FMR线宽。一个理论被开发来模拟测量的数据，它允许分离系统中的磁弛豫的各种贡献。对层间耦合常数、铁磁共振线宽的面内各向异性、磁各向异性场的色散等关键物理参数进行了定量分析。这些结果将有助于设计基于热辅助开关的高速磁性纳米器件。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall
Effect of nanostructure layout on spin pumping phenomena in antiferromagnet/ nonmagnetic metal/ ferromagnet multilayered stacks
在这项工作中，我们专注于磁弛豫Mn $_{80}$ Ir $_{20}$（12 nm）/ Cu（6 nm）/ Py（$d_\mathrm{F}$）反铁磁/Cu/铁磁（AFM/Cu/FM）多层膜的铁磁坡莫合金层的厚度不同。一个有效的FM-AFM的相互作用介导的导电电子在Cu-Cu间隔-自旋泵效应-被检测为铁磁共振（FMR）谱的线宽的增加和共振磁场的移位。我们进一步发现，实验上的自旋泵浦诱导的线宽的贡献是成反比的Py层的厚度。我们表明，这种厚度依赖性可能源于原子力显微镜层中的自由和局部自旋的耗散动力学。所得结果可用于定制的自旋电子器件的耗散特性，包括反铁磁层。
2016-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gyrotropic resonance of individual Néel skyrmions in Ir/Fe/Co/Pt multilayers
磁性Skyrmions是最近在室温（RT）下发现的多层膜中的纳米自旋结构。利用他们的新的拓扑性质对令人兴奋的技术前景需要一个机械的理解的激发和弛豫机制，其稳定性和动态。本文报道了Ir/Fe/Co/Pt多层膜中RT Néel skyrmions的磁化动力学。我们观察到一个无处不在的微波吸收光谱中的激发模式，所产生的拓扑skyrmions的回旋共振，并在很宽的温度范围和样品组合物的鲁棒性。模拟和分析计算的组合建立，频谱是由独特的多层的层间和界面的磁相互作用的相互作用，产生强烈的skyrmion共振重整化到较低的频率。我们的工作提供了拓扑自旋结构的时空动力学的基本光谱的见解，并对他们的功能化在纳米器件的关键方向。
2018-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamic exchange coupling and Gilbert damping in magnetic multilayers
从理论上研究了铁磁薄膜与普通金属接触时的动力学性质。移动的磁化导致自旋流进入相邻的导体，这些导体通过自旋翻转而松弛，散射回铁磁体，或者被另一个铁磁体吸收。根据吉尔伯特现象，在移动磁化之外的自旋的弛豫增强了磁化动力学的整体阻尼。这些非平衡自旋流在不同铁磁体之间的自旋转移导致长程动态交换相互作用和新的集体激发模式。我们的预测符合最近的铁磁共振实验的磁性薄膜。
2003-04-04 cond-mat.mes-hall
New Origin For Spin Current And Current-Induced Spin Precession In Magnetic Multilayers
在金属铁磁体中，电流伴随着角动量的通量，也称为自旋电流。在多层膜中，自旋电流的空间变化对应于施加在磁性层上的驱动力矩。这些力矩导致自旋进动超过一定的电流阈值。通常的自旋流与动量空间中自旋向上和自旋向下的费米面的平移有关。我们讨论一种不同的自旋电流，与费米面的膨胀和收缩有关。它在本质上是更非局部的，甚至可能存在于电流密度为零的位置。它比通常的自旋电流大，比例为10或100，并且在大多数情况下占主导地位。新的自旋电流是成比例的差异e Δ μ = 0.001 eV之间的自旋向上和自旋向下的费米能级，平均在整个费米表面。多层膜中的传导过程、自旋弛豫和自旋波发射可以用类似于不平衡直流惠斯通电桥的等效电路来描述。Δ-μ对应于电桥的输出电压。
2001-04-13 cond-mat.mes-hall
Influence Of Current Leads On Critical Current For Spin Precession In Magnetic Multilayers
在磁性多层膜中，直流电流在某一临界电流以上引起自旋进动。对此负责的驱动力矩可以从旋转累积值$\bar{Δμ}$中计算。$\bar{Δμ}$的现有计算假定导体的均匀截面。但是大多数多层样品是具有电流引线的柱，其立即向外张开到比柱本身的横截面面积大得多的横截面面积。我们写的自旋扩散方程的形式有效的可变截面，并解决的情况下，平面电极的径向电流分布垂直于轴的支柱。由于在这种引线中可用于传导电子自旋弛豫的体积增加，对于柱中给定的电流密度，柱中的$\bar{Δμ}$减少到其均匀截面值的至少2倍。此外，$\bar{Δμ}$和自旋旋进的临界电流密度变得几乎与钉扎磁性层的厚度无关，并且更依赖于间隔物的厚度，与Albert等人（2002）的测量结果更好地一致。
2003-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Lattice relaxation, mirror symmetry and magnetic field effects on ultraflat bands in twisted trilayer graphene
由于电荷中性点附近存在超平带，扭曲石墨烯多层膜表现出强相关的绝缘态和超导电性。采用全紧束缚模型研究了不同堆叠方式的扭曲三层石墨烯（tTLG）中超平带对晶格弛豫和磁场的响应。我们表明，晶格弛豫是不可缺少的理解的电子性质的tTLG，特别是，在镜像对称的存在下的tTLG。晶格弛豫使费米能级附近的准粒子谱重整化，并改变高能平带的局域化。此外，与扭曲双层石墨烯不同，Hofstadter蝴蝶谱可以在实验室可获得的磁场强度下实现。我们的工作验证了tTLG作为一个更可调的平台比扭曲的双层石墨烯在强相关现象。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Unifying ultrafast demagnetization and intrinsic Gilbert damping in Co/Ni bilayers with electronic relaxation near the Fermi surface
可控地操纵激光诱导超快磁动力学的能力是未来高速自旋电子器件的先决条件。器件的优化需要超快退磁时间和固有吉尔伯特阻尼的可控性。在以前的尝试建立和之间的关系，稀土掺杂的坡莫合金薄膜具有两种不同的退磁机制是不是一个合适的候选人。本文选择Co/Ni双层膜，通过调节Ni层厚度，利用时间分辨磁光克尔效应（TRMOKE）研究了Co/Ni双层膜中的和之间的关系，得到了这两个参数之间近似成比例的关系。TRMOKE实验与呼吸费米面模型的预测结果吻合较好，证实了大的Elliott-Yafet自旋混合参数与Co/Ni界面强的自旋轨道耦合有关.更重要的是，在费米面附近具有电子弛豫的金属薄膜或异质结构中，与之间的比例关系表明局部自旋翻转散射畴是超快退磁机制，否则是自旋电流机制畴。同时研究超快退磁时间和Gilbert阻尼是区分金属异质结构超快磁猝灭的主要贡献的有效方法。我们的工作为调控金属异质结构如垂直磁各向异性Ta/Pt/Co/Ni/Pt/Ta多层膜的太赫兹辐射强度和效率开辟了一条新的途径，对高频自旋电子器件的设计具有直接的意义。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robustness of spin coherence of the exciton bound to neutral donor states in multilayer system
利用抽运-探测克尔旋转方法研究了GaAs/AlGaAs三量子阱中横向磁场作用下温度对电子自旋进动的影响。在外加面内磁场的情况下，TRKR测量表明载流子的自旋极化对温度的鲁棒性，在高达250 K的扩展范围内可以很容易地跟踪。通过将泵浦-探测波长调谐到与中性施主跃迁结合的激子，我们观察到了受自旋跳跃过程和施主位置之间的交换相互作用以及g因子的系综扩展限制的显著持久的自旋相干（退相时间T2* > 14 ns）。温度依赖性的自旋退相时间揭示了双线性依赖性，由于不同的弛豫机制在各自的温度范围内活跃。我们观察到，对于823/821 nm的激发波长，样品温度从5 K升高到250 K，导致T2* 大幅降低近98%/97%。此外，我们注意到温度的升高不仅会导致自旋寿命的降低，而且会导致电子g因子的变化。此外，自旋动力学研究通过依赖于所施加的磁场和光泵浦功率。
2018-05-17 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium thermodynamic study of magnetization dynamics in the presence of spin-transfer torque
研究了自旋转移矩存在下的磁化动力学。利用非平衡态热力学中的局域平衡假设，导出了自旋电流存在时磁化强度的运动方程。我们表明，在所得的方程中，吉尔伯特阻尼常数，$α$，和系数，$β$，电流引起的扭矩，称为非绝热扭矩的比率，取决于弛豫时间的波动场$τ_{c}$。当$τ_c$与磁化动力学的时间尺度相比非常短时，等式$α=β$成立。我们应用我们的理论在磁性多层膜的电流感应磁化反转，并表明开关时间是$τ_{c}$的递减函数。
2008-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust Spin Interconnect with Isotropic Spin Dynamics in Chemical Vapour Deposited Graphene Layers and Boundaries
利用化学气相沉积（CVD）生长的大面积石墨烯对于开发全自旋存储器和逻辑电路中的可扩展自旋互连至关重要。然而，多层石墨烯片及其边界的存在对自旋动力学的根本影响尚未得到解决，这对于基本理解和应用鲁棒自旋互连是必要的。在这里，我们报告了在特别设计的单层，双层和三层石墨烯通道及其层边界和通常存在于CVD石墨烯样品中的折叠中的通用自旋输运和动态特性。我们观察到均匀的自旋寿命与各向同性自旋弛豫的不同取向的石墨烯层及其边界在室温下的自旋。在所有的非均匀的石墨烯通道，自旋极化面外和面内的自旋寿命各向异性比测量接近统一。我们的分析显示了Elliott-Yafet和Dyakonov-Perel机制的重要性，后者机制在多层通道中的作用越来越大。这些在室温下具有多层补丁及其边界和折叠的大面积非均匀CVD石墨烯上的普遍和各向同性自旋输运的结果证明了其出色的自旋互连功能，有利于可扩展的自旋电子电路的开发。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ultralong 100 ns Spin Relaxation Time in Graphite at Room Temperature
本文通过饱和ESR测量和含自旋轨道耦合的能带计算，发现石墨中纵向与横向自旋弛豫时间显著不同，室温下垂直极化自旋寿命达100 ns，自旋扩散长度约70 μm，表明石墨薄膜是二维自旋电子学的理想平台。
2023-05-22 cond-mat.mes-hall
Phase coherent transport in bilayer and trilayer MoS2
双层MoS 2是中心对称的半导体，在布里渊区的拐角处的六个谷中具有简并自旋态。已经提出，通过平面外电场破坏这种反转对称性破坏了这种简并性，从而允许在具有电场的双层MoS 2中以电学方式操纵自旋和谷寿命。在这项工作中，我们报告的相位相干传输特性的双门单，双，三层二硫化钼。我们观察到一个类似的交叉从弱本地化弱反本地化，从中我们提取的自旋弛豫时间作为电场和温度的函数。我们发现自旋弛豫时间与动量弛豫时间成反比，这表明尽管D 'yakonov-Perel机制具有中心对称性，但在所有器件中都占主导地位。此外，我们没有发现电场诱导的自旋轨道耦合强度的变化的证据。这表明，层间耦合是足够弱的，电子掺杂的二硫属化物多层膜的行为电去耦单层。
2019-04-18 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques from interfacial spin-orbit coupling for various interfaces
我们使用微扰的方法来研究磁性多层膜的界面自旋轨道耦合的影响，通过处理的二维Rashba模型在一个完整的三维描述附近的界面电子输运。这种形式主义提供了一个紧凑的解析表达式的电流诱导的自旋-轨道扭矩的未扰动散射系数，允许计算自旋-轨道扭矩的各种情况下，通过简单地将散射系数代入公式。它适用于计算的自旋-轨道力矩的磁性双层体磁性，界面磁性，正常的金属/铁磁绝缘体结，和一个拓扑绝缘体/铁磁结。它预测了一个dampinglike组件的自旋轨道扭矩，是不同于任何内在的贡献或那些产生特定的自旋弛豫机制。我们讨论了邻近感生的磁性和插入一个额外的层的影响，并提供公式的面内电流，这是由一个垂直偏置，各向异性磁阻，和自旋记忆损失在相同的形式主义。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlling superconducting spin flow with spin-flip immunity using a single homogeneous ferromagnet
通过电子的自旋输运通常受到焦耳加热和由于自旋翻转散射而导致的短衰变长度的困扰。众所周知，当使用传统的超导接触时，可以产生无耗散的自旋电流，但这仅在使用复杂的磁不均匀多层膜时，或在极端情况下，如具有界面磁无序的半金属时，才被实验证明。此外，在自旋翻转散射的存在下，这种自旋超电流如何衰减也是未知的。在这里，我们提出了一种方法，用于产生一个自旋超电流，只用一个单一的均匀的磁性元件。值得注意的是，以这种方式产生的自旋超电流不会在空间上衰减，与仅在自旋弛豫长度内保持极化的正常自旋电流形成鲜明对比。我们还暴露了超导介导的扭矩的存在，即使没有磁不均匀性，表明自旋超电流极化的不同组件从根本上不同的超导相位差的变化。这建立了一种分别调节无耗散自旋和电荷流的机制，并证实了超导体在自旋电子学中的优势。
2016-03-17 cond-mat.mes-hall
Dynamical metastability and transient topological magnons in interacting driven-dissipative magnetic systems
Boston College（波士顿学院）；Dartmouth College（达特茅斯学院）
研究通过非线性相互作用模型探索动态不稳定性，揭示拓扑磁子与长寿命边态的非线性现象，为磁子设备提供理论支持。
2026-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast spin-currents and charge conversion at 3d-5d interfaces probed by time-domain terahertz spectroscopy
自旋电子结构被广泛研究其自旋轨道扭矩属性，所需的磁换向功能。这些材料目前的进展依赖于界面工程的自旋传输的优化。在这里，我们提出的超快自旋电荷转换现象的分析，在铁磁过渡金属界面，由于其逆自旋霍尔效应的性质。特别是Pt基体系的本征逆自旋霍尔效应和NiFe/Au：（W，Ta）双层膜中Au：W和Au：Ta的非本征逆自旋霍尔效应。的自旋-电荷转换探测的互补技术-超快太赫兹时域光谱在动态制度的太赫兹脉冲发射和铁磁共振自旋泵浦测量在GHz制度的稳定状态-以确定所发挥的作用的材料特性，结晶度，自旋传输在金属界面和自旋翻转率。这些测量结果显示了太赫兹时域光谱和铁磁自旋泵的自旋混合电导方面的不同的一组样品之间的对应关系。后一个量是一个关键参数，决定了自旋电子界面的太赫兹辐射强度。这是进一步支持的从头计算，模拟和分析的自旋扩散和自旋弛豫的载流子在时域中的多层膜内，允许确定的主要趋势和作用的自旋传输接口。这项工作表明，基于自旋的太赫兹发射的时域光谱是一种强大的技术，探测自旋动力学在活跃的自旋电子界面，并提取关键的材料特性的自旋电荷转换。
2020-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
