Determination of spin-dependent Seebeck coefficients of CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junction nanopillars
研究了CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结（MTJ）在存在温度梯度时的自旋相关Seebeck系数和隧穿磁热电势.热梯度由纳米柱顶部的电加热器产生。发现MTJ上的热功率电压与加热功率成线性关系，并揭示了与隧道磁阻相似的场依赖性。热梯度的幅度是从校准测量结合有限元模拟的热通量。在此基础上，导出了（240 \pm 110）\muV /K量级的大自旋相关Seebeck系数。从介电击穿后的MTJ上的额外测量，对于1.5nm MgO基MTJ纳米柱，可以导出高达90%的隧穿磁热电功率。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-nanosecond spin-torque switching of perpendicular magnetic tunnel junction nanopillars at cryogenic temperatures
自旋转移磁性随机存取存储器对于需要持久、快速、低能耗和高器件密度的低温应用具有重要意义。在这里，我们报告的低温纳秒持续时间的自旋转移开关特性的垂直磁隧道结（pMTJ）纳米柱器件（直径40至60 nm），并将其与它们的室温性能进行对比。有趣的是，在固定的脉冲电压下，特征开关时间随温度而减小，与宏观自旋模型预测相反，开关时间的最大减少发生在室温和150 K之间。开关能量随着温度的降低而增加，但在4K下仍然非常有利地与其他类型的自旋转移器件相比，每个开关所需的能量小于300 fJ。写入错误率（WER）测量结果显示出高度可靠性（在4 K下，4 ns脉冲时，WER <= 5x 10 ^-5），这表明pMTJ器件在低温应用中的前景以及进一步优化器件的途径。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Current Induced Excitations in Cu/Co/Cu Single Ferromagnetic Layer Nanopillars
实验研究了Cu/Co/Cu单层纳米柱（直径约50 nm）中的电流感生磁激发与Co层厚度的关系。对于非对称结，在高电流密度下仅观察到电流的一个极性的电流诱导激发，并且在对称结中在相同的电流密度下不存在电流诱导激发。这些观察结果证实了最近的预测自旋转移扭矩引起的自旋波激发在单层结中具有很强的不对称性的自旋积累的铅。
2004-03-15 cond-mat.mes-hall
Creation of Localized Skyrmion Bubbles in Co/Pt Bilayers using a Spin Valve Nanopillar
我们制造的设备中的磁性纳米柱自旋阀接触的Co/Pt双层薄膜与垂直磁各向异性，以实现局部控制的纳米柱下的Co/Pt双层的域。我们的目标是开发的能力，成核，检测和湮灭磁性skyrmions在Co/Pt使用自旋极化电流从纳米柱。我们展示了区分纳米柱下的Co/Pt膜的局部行为的能力，并表明这两者可以彼此独立地切换。这允许我们隔离柱下的局部域，其可以使用施加的电流和磁场与Co/Pt膜的其余部分分开控制。微磁学模拟表明，这种局域畴具有Skyrmion对称性。我们的结果代表了使用局部自旋转移扭矩控制室温skyrmions的第一步。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall
Current-Induced Magnetization Reversal in High Magnetic Fields in Co/Cu/Co Nanopillars
实验研究了Co/Cu/Co三层纳米柱（直径约100 nm）在垂直于层外大磁场作用下的电流感生磁化动力学。动态电阻的突然和滞后的增加，观察到在高电流密度的一个极性的电流，在低场观察到的巨磁阻效应。一个微磁模型，包括一个自旋转移扭矩，表明电流诱导的薄Co层的完全逆转，以反平行于所施加的磁场，也就是说，到一个最大的磁能状态。
2003-09-04 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque effects in the dynamic forced response of the magnetization of nanoscale ferromagnets in superimposed ac and dc bias fields in the presence of thermal agitation
通过一个通用的纳米柱模型的自旋力矩器件，包括两个铁磁层代表的自由和固定层和一个导电的间隔都夹在两个欧姆接触的静态强制响应的纳米级铁磁体的热波动和驱动的任意强度和方向的交流磁场的自旋转移力矩（STT）的影响进行了研究。STT效应通过布朗磁朗之万方程处理，推广到包括Slonczewski STT项，从而扩展了统计矩方法[Y. P. Kalmykov等人，Phys.Rev.B88，144406（2013）]对纳米柱模型的最一般版本的受迫响应。动态磁化率，非线性频率依赖的直流磁化，动态磁滞回线等，然后评估突出STT对低频热弛豫过程和高频铁磁共振等的影响，证明了这些对自旋极化电流的显著依赖性，并有助于解释STT实验。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer in bilayer magnetic nanopillars at high fields as a function of free layer thickness
研究了低温下非对称Co/Cu/Co双层磁性纳米柱结中自旋转移与自由层厚度的关系。电流诱导的磁激发的相图已被确定为磁场高达7.5 T的垂直施加到结表面和自由层厚度从2到5 nm。结的磁电阻与厚度无关。磁激励的临界电流随自由层厚度的减小而线性减小，但在零厚度的极限下外推到有限的临界电流。的极限电流是在定量协议与预期由于自旋泵贡献的磁化阻尼。它还可以指示在磁性层中自旋转移力矩效率的降低。
2007-09-13 cond-mat.mes-hall
Intermediate state switching dynamics in magnetic double layer nanopillars grown by molecular beam epitaxy
我们观察到一个稳定的中间电阻开关状态的电流垂直于平面几何的所有Co/Cu/Co双层纳米柱结的分子束外延生长。这种新的状态具有两个Co层磁化的平行和反平行排列的电阻之间的电阻。该状态起源于额外的面内易磁化轴，可以通过自旋转移矩切换或通过外部磁场来达到。除了自旋矩诱导的相干小角度自旋波模式，我们观察到一个广泛的微波发射光谱。后者归因于非相干磁激励，导致中间状态和两个铁磁层的平行或反平行排列之间的切换。我们的结论是，额外的磁易轴抑制了稳定的轨迹的相干大角度进动，这是没有观察到在我们的样品。
2012-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Frequency domain studies of current-induced magnetization dynamics in single magnetic-layer nanopillars
自旋转移扭矩诱导的高频动力学的单个薄钴层纳米柱的圆形和椭圆形的形状已被直接观察到。两种类型的岁差模式可以被识别为垂直于层平面的磁场的函数，仅对负电流极性激发。他们被分配到涡核和横向自旋波激发，证实了最近的模型预测。在室温下观察到的4 MHz的窄线宽表明磁激发的高相干性。
2012-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The perpendicular shape anisotropy-spin transfer torque-magnetic random access memories (PSASTT-MRAMs) takes advantage of the nanopillar free-layer geometry for securing a good thermal stability factor from the shape anisotropy of the nanomagnet. Such a concept is particularly well-suited for small junctions down to a few nanometers. At such a volume size, the nanopillar can be effectively modeled as a Stoner-Wohlfarth (SW) particle, and the shape anisotropy scales with the spontaneous magnetization by ~ Ms^2. For almost all ferromagnets, Ms is a strong function of temperature, therefore, the …
2021-05-17 cond-mat.mes-hall
Magnetization alignment in spin-transfer-torque magnetic random-access memory
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；University of Vienna（维也纳大学）
研究垂直自旋转移扭矩磁随机存取存储器中合成反铁磁层磁化对齐的微磁学特性，通过实验参数分析30nm直径三层纳米柱的平衡态，并揭示不对称性对稳定反平行态的影响。
2026-05-09 cond-mat.mes-hall
Temperature plays an important role in spin torque switching of magnetic tunnel junctions causing magnetization fluctuations that decrease the switching voltage but also introduce switching errors. Here we present a systematic study of the temperature dependence of the spin torque switching probability of state-of-the-art perpendicular magnetic tunnel junction nanopillars (40 to 60 nm in diameter) from room temperature down to 4 K, sampling up to a million switching events. The junction temperature at the switching voltage---obtained from the thermally assisted spin torque switching model---sa…
2020-09-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Current-induced vortex-vortex switching in a nanopillar comprising two Co nano-rings
我们制作了一个电流垂直于平面的赝自旋阀纳米柱，它由一个厚的和一个薄的Co环组成，具有深亚微米的横向尺寸。直流电流可以有效地在环中诱导出具有所需手征的磁通闭合涡旋态。涡旋态之间的突变也实现了直流电流和巨磁电阻效应检测。奥斯特场和自旋转移矩对磁转变都有重要影响，但前者占主导地位。它们可以被设计成在涡旋到涡旋的转变中相互合作，通过仔细地设置厚Co环中涡旋态的手征性。
2007-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantized spin wave modes in magnetic tunnel junction nanopillars
我们提出了一个实验和理论研究的磁场的热激发的自旋波的模式频率在矩形纳米柱的横向尺寸为60 × 100，75 × 150，和105 × 190 nm 2，图案化从氧化镁为基础的磁性隧道结。自旋波频率的测量使用光谱分辨的电噪声测量。在所有的光谱中，几个独立的量子化自旋波模式已被观察到，可以确定为本征激发的自由层和合成反铁磁体的结。使用的理论方法的基础上的对角化的三个耦合，空间受限的磁性层的系统的动力学矩阵，我们已经建模的最小的支柱的光谱，并提取其材料参数。由此发现，与相应的薄膜值相比，CoFeB自由层的磁化强度和交换刚度常数显著减小。此外，我们可以推断，在横向边界处的磁化钉扎一定是弱的。最后，自由层和合成反铁磁体之间的层间偶极耦合导致模式anticrossings与间隙开口高达2 GHz。在低场和较大的支柱，有明显的证据，层磁化强度的强非均匀性。特别地，在零场处，最低模式不是基本模式，而是最可能位于层边缘附近的模式。
2010-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Reversal process of a magnetic vortex core under the combined action of a perpendicular field and spin transfer torque
在偶极耦合涡旋的纳米柱中，我们提出了一个实验和模拟研究，以了解偏置场和自旋转移矩之间的相互作用如何影响涡旋核的反转。我们发现，根据电流值，涡核可能会经历不同的物理机制，其逆转，即静态或动态切换。我们相信，我们的研究结果可能是有用的，在基于涡旋的非易失性存储器的背景下，电流控制的选择性核心开关的建议。
2012-11-14 cond-mat.mes-hall
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
Switching Characteristics of Electrically Connected Stochastically Actuated Magnetic Tunnel Junction Nanopillars
New York University（纽约大学）；IBM T. J. Watson Research Center（IBM托马斯·J·沃森研究中心）；Boston University（波士顿大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
研究通过电连接随机激励磁隧道结纳米柱，揭示了其开关特性与伊辛耦合的关系。
2026-02-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Current-Induced Effective Magnetic Fields in Co/Cu/Co Nanopillars
我们提出了一种方法来测量有效场的贡献，自旋转移诱导的相互作用的磁性层之间的三层纳米结构，这使得自旋电流效应，以区别于通常的电荷电流感应磁场。该技术在亚微米Co/Cu/Co纳米柱上得到了证实。三层中的磁性层之一的磁滞回线被测量为电流的函数，而另一层的磁化方向保持固定，首先在一个方向上，然后在相反的方向上。这些测量结果表明，电流依赖性的磁滞回线的位移，根据磁响应的对称性，我们与自旋转移。在室温下观察到的环移随外加电流的变化在4.2K下的测量中减小。我们证明了这些结果的自旋电流依赖的有效激活势垒的磁化反转和自旋电流依赖的有效磁场。根据4.2 K时的数据，我们估计自旋转移诱导的有效场的大小为$\sim 1.5 \times 10^{-7} $ Oe cm $^2$ /A，约为自旋转移力矩的5倍。
2004-05-26 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
Spin-Torque-Induced Rotational Dynamics of a Magnetic Vortex Dipole
我们研究，无论是实验和数值模拟，磁动力学，可以激发在磁性薄膜纳米柱设备使用的自旋扭矩从空间局部化的电流注入通过10纳米直径的孔径。电流驱动的磁动力学可以在零磁场下产生大幅度的微波辐射，其频率远低于均匀铁磁共振模式的频率。微磁学模拟表明，这种高效的微波纳米振荡器的物理起源是由本地化的自旋扭矩驱动的磁涡旋偶极子的成核和随后的稳态旋转动力学。这些结果表明，这种新的自旋电子纳米振荡器的实现是一个有前途的候选人微波技术的应用。
2008-10-15 cond-mat.mes-hall
Spin torque from tunneling through impurities in a magnetic tunnel junction
我们计算了磁性隧道结中杂质的连续隧穿对自旋转移力矩的贡献。对于具有弱极化铁磁接触的结，发现转矩在由铁磁接触的磁化所跨越的平面中并且与$\sin θ$成比例，其中$θ$是磁矩之间的角度。如果极化较大，则扭矩获得显著的面外分量和对$θ$的不同依赖性。
2009-07-31 cond-mat.mes-hall
Robust spin transfer torque in antiferromagnetic tunnel junctions
我们从理论上研究了反铁磁隧道结中的电流感应自旋力矩，由两个半无限的反铁磁层由隧道势垒分开，在清洁和无序制度。我们发现，使电操纵的Néel反铁磁序参量的扭矩是平面外的$\sim {\bf n}\times{\bf p}$，而与反铁磁交换的扭矩是平面内的$\sim {\bf n}\times({\bf p}\times{\bf n})$。这里，${\bf { p}}$和${\bf { n}}$分别是参考层和自由层的Néel序参量方向。它们的偏置依赖性表现出与铁磁隧道结类似的行为，面内扭矩在偏置中大多是线性的，而面外扭矩是二次的。最重要的是，我们发现，在反铁磁隧道结的自旋转移力矩是更强大的反铁磁金属自旋阀由于自旋输运的隧穿性质的障碍比。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall
Description of current-driven torques in magnetic tunnel junctions
本文用自由电子描述了非共线磁化的磁性隧道结中自旋相关的输运。我们研究了隧穿输运中横向自旋密度的起源以及引起局域磁化振荡力矩的量子干涉。自旋转移力矩进行了分析，发现一个重要的偏置不对称性以及阻尼振荡行为。此外，我们调查的s-d交换耦合上的扭矩的影响，特别是在半金属MTJ的情况下，其中的自旋转移扭矩是由于界面自旋相关的反射。
2007-12-01 cond-mat.mes-hall
Simulation of current-driven magnetisation switching in nanopillars with Perpendicular Shape Anisotropy
本研究针对小直径下MRAM热稳定性问题，通过微磁模型与自旋输运方程自洽耦合的模拟，发现三维形状引发的花态与更强的STT类场分量会激发高阶三维铁磁共振模式，为PSA-STT-MRAM优化提供依据。
2025-08-01 cond-mat.mes-hall
Voltage-driven v.s. Current-driven Spin Torque in Anisotropic Tunneling Junctions
本文从理论上研究了在界面自旋轨道相互作用（SOI）存在的情况下，磁性隧道结中的非平衡自旋输运。界面SOI产生形式为{ \bf T}= T_{||} { \bf M}x（{ \bf z}x{ \bf M}）+ T_{\bot} { \bf z}x{ \bf M}的自旋力矩，即使在没有外部自旋极化器的情况下。对于厚且大的隧道势垒，扭矩减小到垂直分量$T_{\bot}$，其可以通过在绝缘体两端施加电压来电调谐。在薄且低的隧道势垒的极限下，出现面内扭矩$T_{||}$，与隧道电流密度成正比。磁性器件的实验影响进行了讨论。
2011-10-16 cond-mat.mes-hall
Manipulating the Voltage Dependence of Tunneling Spin Torques
磁隧道结中的电压驱动自旋转移力矩为设计用于存储器和可重编程逻辑应用的先进自旋器件提供了一个出色的工具。转矩的非线性电压依赖性对电流驱动的磁化动力学和器件性能具有直接影响。在简要概述了迄今为止在隧道结中的自旋力矩的理论描述中所取得的进展之后，我提出了不同的方法来改变和控制自旋力矩的两个分量的偏置依赖性。工程结（势垒和电极）结构的不对称性或控制自旋积累的自由层的分布提供了有前途的工具，设计有效的自旋器件。
2012-07-22 cond-mat.mes-hall
Influence of the magnetic material on tunneling magnetoresistance and spin-transfer torque in tunnel junctions: Ab initio studies
用从头算方法研究了FeCo/MgO/FeCo隧道结的隧穿磁电阻和自旋转移矩随Co掺杂浓度和偏压的变化关系。我们发现，隧道磁电阻随Co浓度与以前的计算相矛盾，但与最近的实验一致。这种依赖性从合金的体性能解释。通过使用合金中的无序的现实描述，我们可以表明，即使是少量的无序导致隧道磁阻急剧下降。这为计算值和测量值之间的差异提供了定量解释。的自旋转移力矩示出了一个线性的电压依赖性的面内组件和二次的面外组件的所有浓度在小的偏置电压。特别地，面内扭矩的线性斜率与浓度无关。对于高偏置电压的面内扭矩显示出很强的非线性偏离的线性斜率高钴浓度。这是解释从相同的效果，其中管理隧道磁阻。
2013-06-27 cond-mat.mes-hall
Adiabatic quantum pumping, magnification effects and quantum size effects of spin-torque in magnetic tunnel junctions
利用散射矩阵方法研究了磁性隧道结中的绝热量子抽运和自旋矩的量子尺寸效应。量子尺寸效应预测在直流偏置的存在下，作为插入两个磁性层之间的正常金属层的厚度和固定的磁性层的函数。在交流电压存在下，自旋矩的结果显示出一种特殊的放大效应，并讨论了自旋矩泵在实际器件中的优点。
2010-10-03 cond-mat.mes-hall
Current-driven destabilization of both collinear configurations in asymmetric spin-valves
自旋阀中的自旋转移矩通常使其中一种共线构型（平行或反平行）不稳定，而使第二种构型稳定。除此之外，自旋转移和阻尼力矩的平衡可以导致稳定的进动模式。在这封信中，我们表明，在一些不对称的纳米柱自旋电流可以不稳定的平行和反平行配置。结果，在零磁场下可以出现稳定的进动模式。在宏观自旋模型的框架下计算了相应的相图和旋进模的频率。根据自旋扩散方程的宏观模型计算了相应的自旋转移力矩。
2006-06-01 cond-mat.mes-hall
Enhancement of Spin-transfer torque switching via resonant tunneling
我们建议使用共振隧穿作为一种途径，以提高自旋转移力矩开关特性的磁性隧道结。所提出的器件结构是基于夹在固定磁体和自由磁体之间的MgO-半导体异质结构的共振隧穿磁性隧道结。使用非平衡格林函数形式主义耦合自一贯的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程，我们证明了增强的隧道磁阻特性，以及较低的开关电压相比，传统的三层器件。两个基于MgO基异质结的器件设计，其中共振隧穿的物理导致增强的自旋转移力矩，从而降低临界开关电压高达44%。据设想，这里提出的概念验证可能会导致通过严格的材料和接口研究的实际设备设计。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall
Impact of current paths on measurement of tunneling magnetoresistance and spin torque critical current densities in GaMnAs-based magnetic tunnel junctions
GaMnAs基磁性隧道结（MTJ）器件在低温下具有面内和面间磁输运特性。沿面输运揭示了典型的隧穿磁输运（TMR）信号。有趣的是，在面内传输信号中观察到类似的TMR签名。这里，MTJ通过顶部接触的低欧姆分流导致显著的横向到平面电流路径。这种效应允许基于简化的面内测量来确定MTJ的TMR比。然而，相同的效果可能导致从MTJ柱结构上的纵向到平面磁输运实验中不准确地确定电阻面积乘积和自旋扭矩临界电流密度。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall
Inductive determination of the optimum tunnel barrier thickness in magnetic tunnelling junction stacks for spin torque memory applications
我们使用脉冲感应微波磁强计研究旋进磁化动力学的CoFeB/MgO/CoFeB为基础的磁性隧道结堆栈与不同的MgO势垒厚度的自由层。从进动频率的场依赖性，我们能够推导出单轴各向异性能量和自由层和钉扎层之间的交换耦合。此外，场的依赖性的有效阻尼参数的推导。在一定的阈值势垒厚度以下，我们观察到自由层和钉扎层的反平行取向的有效阻尼增加，这将抑制可逆的低电流密度自旋扭矩磁化反转。这种感应测量，结合基于晶片探针台的磁输运实验，允许快速确定用于无光刻工艺中的自旋扭矩存储器应用的最佳隧道势垒厚度范围。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque switching below 20 kA/cm$^2$ in perpendicular magnetic tunnel junctions
我们证明了具有垂直磁化各向异性（PMA）的Co-Fe-B/MgO基磁性隧道结（MTJ）中临界自旋转移矩（STT）开关电流的降低。结产量隧道磁阻（TMR）的比率高达64%，在4单层（ML）隧道势垒厚度。本文研究了降低临界开关电流密度的方法。通过优化DC-STT测量过程中的偏置场，我们得到了低于20 kA/cm $^2$，甚至低至9 kA/cm $^2$的超低临界开关电流密度，为进一步的实验研究，如理论预测的热驱动自旋转移矩效应提供了理想的候选材料。
2013-09-13 cond-mat.mes-hall
We study the current-induced torques in asymmetric magnetic tunnel junctions containing a conventional ferromagnet and a magnetic Weyl semimetal contact. The Weyl semimetal hosts chiral bulk states and topologically protected Fermi arc surface states which were found to govern the voltage behavior and efficiency of current-induced torques. We report how bulk chirality dictates the sign of the non-equilibrium torques acting on the ferromagnet and discuss the existence of large field-like torques acting on the magnetic Weyl semimetal which exceeds the theoretical maximum of conventional magnetic…
2021-03-09 cond-mat.mes-hall
Signatures of asymmetric and inelastic tunneling on the spin torque bias dependence
采用自由电子模型，从理论上研究了结构不对称性（势垒高度和交换劈裂）以及非弹性散射（磁振子和声子）对磁隧道结中自旋转移矩的偏压依赖性的影响.我们表明，他们修改的“传统”的偏置依赖的自旋转移力矩，连同偏置依赖的电导。特别是，结构不对称性和体（非弹性）散射添加{ \em反对称}项的垂直扭矩（$\propto V$和$\propto j_e|V|$），而界面非弹性散射保存的结对称性，只产生{ \em对称}项（$\propto |V|^n$，$n\in\mathbb{N}$）。自旋扭矩和电导测量的分析显示了一个签名，揭示了起源（不对称或非弹性散射）的差异。
2011-10-16 cond-mat.mes-hall
Spin-Flip Scattering Effect on the Current-Induced Spin Torque in Ferromagnet-Insulator-Ferromagnet Tunnel Junctions
我们研究了铁磁-绝缘层-铁磁隧道结中考虑自旋翻转散射的电流感生自旋转移矩。结果表明，自旋翻转散射可以诱导出额外的自旋力矩，使自旋力矩的最大值增大，并且与忽略自旋翻转散射的情况相比产生了角位移.研究了左右铁磁体分子场对自旋矩的影响。发现$τ^{Rx}/I_{e}$（$τ^{Rx}$是作用在右铁磁体上的自旋转移矩，$I_{e}$是隧穿电流）随分子场的变化而变化。在两个特定的角度，$τ^{Rx}/I_{e}$是独立的右铁磁体的分子场，导致在$τ^{Rx}/I_{e}$曲线上的两个交叉点对不同的分子场的相关取向。
2003-03-12 cond-mat.mes-hall
Spin Torque in Anisotropic Tunneling Junctions
从理论上研究了在界面自旋轨道相互作用（SOI）存在的情况下，磁性隧道结中的自旋输运。由于界面SOI的存在，即使在没有外部自旋极化器的情况下，也可以在SOI中产生二阶电流驱动的自旋矩。该扭矩具有两个分量，面内和垂直于旋转平面，其可以诱导电流驱动的{ \em磁化切换}从面内到面外配置或{ \em磁化旋进}，类似于自旋阀中的自旋转移扭矩。因此，似乎可以通过改变偏置电压或在界面处电修改SOI来控制磁化稳定状态和动态。
2011-10-16 cond-mat.mes-hall
Current-induced switching of magnetic tunnel junctions: Effects of field-like spin-transfer torque, pinned-layer magnetization orientation and temperature
我们研究了在有限温度下，在高电流极限下，存在类场自旋转移矩和倾斜钉扎层磁化的磁性隧道结（MTJ）中的电流诱导开关。我们认为这两个Slonczewski和类场转矩系数$a_J$和$b_J $，分别。在有限温度下，与$σ= 0$相比，$σ= b_J/a_J = \pm1$导致更小的平均开关时间。在类场项的存在下开关时间的减少是由于对准效应（对于$σ> 0$）和初始转矩效应。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
A three-dimensional self-consistent spin transport model is developed, which includes both tunnelling transport, as well as metallic transport. Using the spin accumulation computed either side of a tunnel barrier, spin torques are obtained, and it is shown the model reproduces both damping-like and field-like spin-transfer torques, with the expected sinusoidal angular dependence, and inverse ferromagnetic layer thickness dependence. An explicit solution to the drift-diffusion model is derived, which allows analysing the effect of both the reference and free layer thickness on the spin-transfer…
2022-09-10 cond-mat.mes-hall
Spin-torque ac impedance in magnetic tunnel junctions
使磁性隧道结（MTJ）受到自旋电流和/或电压的作用会引起磁旋进，从而可以通过电路往复泵送电流。这导致交流阻抗，其对施加到MTJ的磁场敏感。测量此阻抗可用于表征磁性自由层与电流之间的耦合以及MTJ的磁性配置的读出。
2012-09-05 cond-mat.mes-hall
Single-shot time-domain studies of spin-torque-driven switching in magnetic tunnel junctions
我们报告的电阻与时间的单次测量的热辅助自旋扭矩驱动的磁性隧道结开关。我们实现了足够的灵敏度，以解决导致开关的电阻信号，包括个别开关事件之间的变化。开关前的热波动的分析允许详细测量的相干时间和磁化旋进幅度的变化。我们发现，与一个小的面内难磁化轴磁场的磁化动力学空间相干比零场的情况下。
2009-06-13 cond-mat.mes-hall
Enhancing the spin transfer torque in magnetic tunnel junctions by ac modulation
自旋转移矩（STT）现象因其在实际自旋电子学器件中的应用前景而引起了人们的极大兴趣。在本文中，我们报告的STT在交流调制下的非共线磁隧道结的非平衡格林函数形式的基础上的理论研究，并推导出一个封闭的公式预测的时间平均STT。利用该公式，分析了碳纳米管基磁性隧道结的交流STT。在交流调制下，面内（面外）扭矩对偏置的低偏置线性（二次）依赖性仍然成立，并且$\sinθ$对非共线角度的依赖性也保持不变。通过光子辅助隧穿，偏置引起的面内和面外力矩分量可以显著增强，分别约为12倍和75倍。我们的分析揭示了实现最佳STT增强的条件，并表明交流调制是一种非常有效的方法，电操纵STT。
2017-05-07 cond-mat.mes-hall
Reduction of spin transfer by synthetic antiferromagnets
将合成反铁磁层（SAF）结合到自旋转移纳米柱中，得到层组成[Co（底部）/Ru/Co（固定）]/Cu/Co（自由），其中方括号表示SAF。Co（底部）和Co（固定）层通过经由Ru间隔物的强间接交换耦合反平行（AP）对准。所有三个磁性层都被图案化，因此这种AP对准减少了Co（自由）层上的不期望的偶极场。添加Co（底部）/Ru层降低了通过纳米柱的电子电流的自旋极化，导致入射在Co（自由）层上的每单位电流的自旋扭矩降低。这对于需要减小自旋扭矩效应的器件应用（例如纳米级CPP-GMR读取头）可能是有利的。
2004-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Time-Dependent Spintronic Transport and Current-Induced Spin Transfer Torque in Magnetic Tunnel Junctions
利用含时非平衡格林函数技术研究了磁隧道结中电流和电流诱导自旋转移矩（CISTT）对交流偏置和直流偏置的响应。时间平均电流（时间平均CISTT）的公式为直流电流（dc CISTT）乘以贝塞尔函数与能级移动$m\hbar ω_{0}$的乘积的总和。隧穿电流可以看作发生在两个铁磁体的光子边带之间。电子在高频下很容易通过势垒，但在低频下很难通过。隧道磁电阻几乎不随交流磁场变化。研究发现，自旋转移力矩在交流偏压下仍与电流成正比，但可以通过改变频率来改变。低频率可以产生自旋转移力矩的快速减小，而大的交流信号导致电流和自旋力矩的减小。如果只存在交流偏压，自旋转移力矩在交流偏压的特定幅度和频率下急剧增强。观察到这样的振幅和频率之间的近似线性关系。
2004-06-11 cond-mat.mes-hall
Spin transfer torques in magnetic tunnel junctions
本章对磁性隧道结中的自旋转移矩进行了综述。在第一部分中，我们提出了一个概述的实验和理论研究，解决在磁性隧道结电流感生磁化激发。最显着的结果，并讨论了主要的可观察到的特性。最后对铁磁体中的自旋转移机制进行了描述。在第二部分中，发展了非晶势垒磁性隧道结中自旋输运的量子描述。自旋相关的反射，以及电子入射和自旋过滤的障碍的作用进行了说明。我们表明，这些机制引起的特定性质的自旋转移隧道结中，非常不同的金属自旋阀的情况下。在第三部分中，我们导出了磁性隧道结中自旋转移的理论观测特征，并讨论了这些结果的有效性，并与最近的实验结果进行了比较。为了结束本章，我们研究了半金属隧道结中的自旋转移机制，期望模仿MgO基磁性隧道结。
2008-02-26 cond-mat.mes-hall
Size dependence of spin-torque switching in perpendicular magnetic tunnel junctions
我们模拟了零温下具有垂直各向异性的薄圆盘中自旋矩引起的磁化反转。直径通常小于20 nm的纳米粒子表现出相干反转。在较大的磁盘中包含畴壁。我们推导出这种转变的临界直径。通过对临界电压的适当定义，宏观自旋模型可以很好地解释相干反转时的反转动力学。无论开关路径如何，相同的临界电压似乎与微磁性开关电压相匹配。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall
Current and Spin-Torque in Double Tunnel Barrier Ferromagnet - Superconductor - Ferromagnet Systems
计算了对称双隧道势垒铁磁-超导-铁磁（F-S-F）系统中的电流和自旋矩。当自旋翻转弛豫时间大于输运停留时间时，超导体上的自旋积累决定了输运性质。在弹性输运区，证明了F-S-F系统的电流（自旋矩）的相对变化等于F-N-F系统的电流（自旋矩）的相对变化，改变两个铁磁体的相对磁化方向。这与非弹性输运区的结果不同，在非弹性输运区中，自旋积累抑制了超导能隙并显著改变了磁阻[S.高桥，H. Imamura和S. Maekawa，Phys. Rev. Lett. 82，3911（1999）]。实验相关的弹性和非弹性的运输制度，分别，以及在运输性能的变化的原因进行了讨论。
2002-08-14 cond-mat.mes-hall
Current-induced dynamics in non-collinear dual spin-valves
从理论上研究了自旋阀纳米柱中自由磁性层位于两层固定磁矩的磁性薄膜之间时的自旋转移矩和电流诱导自旋动力学。计算了自旋扩散输运极限下的自旋转移矩随磁位形的变化。结果表明，最外层磁性层的非共线磁结构对中心自由层的自旋力矩和自旋动力学有很大的影响。利用宏观自旋模拟，我们对由不同磁性层组成的自旋阀中的自由层自旋动力学作了一些预测。我们还提出了一个非共线磁位形下的临界电流公式，它表明临界电流的大小可以比典型的单自旋阀小几倍。
2009-09-25 cond-mat.mes-hall
Giant thermal spin torque assisted magnetic tunnel junction switching
自旋极化电荷电流通过自旋转移矩（STT）诱导磁性隧道结（MTJ）开关。最近，通过利用磁性材料的自旋相关热电性质，已经提出了从温度梯度产生自旋电流及其相关联的热自旋力矩（TST）的新方法，但是到目前为止，这些TST还没有大到足以影响MTJ切换。在这里，我们展示了显着的TST在MTJ通过产生大的温度梯度在很大程度上影响的MTJ的开关领域的MgO隧道势垒。我们把TST的起源归因于MTJ的零偏置电压上的隧穿电导的不对称性。值得注意的是，我们通过磁塞贝克电压测量估计，由于温度梯度而产生的电荷电流将产生STT，STT太小了一千倍，无法解释我们观察到的开关场的变化。
2015-06-11 cond-mat.mes-hall
Skyrmion Based Spin-Torque Nano-Oscillator
利用微磁学模拟方法，研究了铁磁圆形纳米点中磁性skyrmion在圆形纳米柱参考层产生的自旋力矩驱动下的自激振荡.我们证明，通过降低单轴各向异性常数（$K_u$）的值，skyrmion的速度可以增加，利用这一性质，skyrmion振子的回转频率可以提高。skyrmion在较高电流密度下的湮灭限制了振荡器的回转频率，而通过修改纳米点边缘处的$K_u$值，我们能够保护skyrmion在较高电流密度下不被湮灭，这又增加了基于skyrmion的振荡器的回转频率。通过对纳米带中Skyrmion运动速度的线性拟合，我们还预测了纳米点中Skyrmion的旋转频率，直观地证明了我们想法的正确性。我们还改变了纳米盘的半径，以观察其对skyrmion的影响。
2019-05-09 cond-mat.mes-hall
Multi-scale modelling of current-induced switching in magnetic tunnel junctions using ab initio spin transfer torques
在开发用于非易失性存储器装置的具有低写入电流的有效磁性隧道结方面存在重大挑战。为了分析有效的电流操作磁结的潜在材料，我们已经开发了一种多尺度的方法，结合自旋转移力矩的从头计算与大规模的时间依赖性模拟，使用原子自旋动力学。在这项工作中，我们介绍了我们的多尺度方法，包括讨论了一些可能的映射方案的从头计算自旋力矩到自旋动力学。我们证明了这种方法的原型Co/MgO/Co/Cu隧道结显示的自旋力矩主要作用在Co自由层和MgO之间的界面。使用自旋动力学，然后我们计算的自由层的反转开关时间和这种开关所需的临界电压和电流。我们的工作提供了一个有效的，准确的和通用的框架，设计新颖的电流驱动的磁性器件，其中所有的材料细节都考虑在内。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Fast, low-current spin-orbit torque switching of magnetic tunnel junctions through atomic modifications of the free layer interfaces
自旋轨道扭矩的未来应用将需要新的机制来提高切换纳米级磁性隧道结（MTJ）的效率，同时还控制磁动力学以实现具有低写入错误率的快速纳秒级性能。在这里，我们展示了一种策略，同时提高界面的磁各向异性能量和抑制界面的自旋记忆损失，通过引入亚原子和单原子层的铪在顶部和底部界面的铁磁自由层的面内磁化的三端MTJ器件。当与产生自旋-轨道扭矩的beta-W自旋霍尔沟道结合时，累积效应是5.4 x 106 A/cm 2的切换电流密度，比室温下任何其他自旋-轨道-扭矩磁存储器件中所展示的低3倍以上，并且具有仅2 ns长的电流脉冲的高度可靠的切换。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Thermal spin-transfer torque in magnetic tunnel junctions
热自旋转移矩（TSTT）是一种仅通过温度梯度来切换磁性隧道结中的磁性自由层的效应。我们提出了从头计算的TSTT。特别是，我们讨论了磁层成分的影响，考虑$\text{Fe}_\text{x}\text{Co}_{\text{1-x}}$合金。此外，我们比较了TSTT的偏置电压驱动的STT，并讨论了可能的热开关的要求。例如，仅对于3个单层MgO的非常薄的阻挡层，热切换是可以想象的。然而，即使对于如此薄的势垒，TSTT对于目前的切换来说仍然太小，并且需要进一步优化。特别是，TSTT强烈依赖于铁磁层的组成。在我们目前的研究中，事实证明，在所选择的铁磁层的厚度，纯铁给出了最高的热自旋转移扭矩。
2013-11-06 cond-mat.mes-hall
Time-resolved spin-torque switching in MgO-based perpendicularly magnetized tunnel junctions
研究了垂直磁化隧道结（pMTJ）中ns量级的自旋力矩感应开关。虽然开关电压与宏自旋不稳定性阈值相匹配，但反转的电签名表明各种尺寸的结中存在畴壁。在反平行（AP）到平行（P）的切换中，成核阶段之后是壁以40 m/s的平均速度通过样品的不可逆流动，其中来回振荡运动指示Walker传播状态。一个模型与一个单壁局部响应的自旋扭矩再现的基本动力学签名的逆转。P到AP的转变具有复杂的动力学，具有动力学反向跳跃，其概率随电压增加。我们把这种反向跳跃归因于名义上固定层的不稳定性。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
