Nanomagnet coupled to quantum spin Hall edge: An adiabatic quantum motor
耦合到量子自旋霍尔边缘的磁性岛的旋进磁化沿着边缘泵送电荷。相反，施加到边缘的偏置电压使磁化进动。我们指出，该装置实现了绝热量子马达，并讨论了其操作的效率的基础上的散射矩阵方法类似于Landauer-B“uttiker理论。散射理论提供了一个微观推导的朗道-Lifshitz-吉尔伯特方程的磁化动力学的设备，包括自旋转移扭矩，吉尔伯特阻尼，和朗之万扭矩。我们发现，该设备可以被看作是一个无刷电机，达到单位效率时，边缘状态的化学势落入磁化诱导的差距。对于更一般的参数，我们的装置的特点是通过一个数字的优点类似于热电的ZT值。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall
Thermoelectrical manipulation of nanomagnets
我们研究了基于磁性多层膜（F/f/F）的介观器件中热力学性质和自旋相关输运之间的相互作用，其中两个强铁磁层（F）通过弱铁磁间隔层（f）交换耦合，居里温度在室温附近.我们从理论上表明，由自旋相关电流产生的焦耳加热允许自旋热电子控制的铁磁到顺磁（f/N）过渡的间隔，从而，在设备中的外部F层的相对取向（自旋热电操纵纳米磁体）。支持这种热控制开关的F/f（N）/F三明治从平行到反平行磁化方向的实验证据。此外，我们从理论上表明，由于磁点接触或纳米柱中的高浓度电流引起的局部焦耳加热可用于可逆地驱动弱铁磁间隔物通过其居里点，从而交换耦合和解耦两个强铁磁F层。对于被设计为在间隔物的居里点以上具有反平行基态的器件，相关的自旋-声子平行到反平行切换引起磁阻振荡，其频率可以通过从基本上DC到GHz的适当偏置来控制。我们详细讨论了实验实现的设备，可以作为一个热磁阻开关或振荡器。
2010-07-08 cond-mat.mes-hall
Tailoring the magnetodynamic properties of nanomagnets using magnetocrystalline and shape anisotropies
纳米磁体的磁动力学性质受到由相同纳米元件产生的退磁场的影响。此外，磁晶各向异性产生的有效场也有助于自旋动力学。在这篇文章中，我们展示了如何磁性元件的尺寸可以用来平衡晶体和形状各向异性，这可以用来定制的磁动力学性能。我们研究铁磁椭圆图案从10 nm厚的外延Fe膜的尺寸范围从50 × 150 nm到150 × 450 nm。该研究将铁磁共振（FMR）光谱与分析计算和微磁模拟相结合，证明了通过改变纳米磁体的尺寸可以有效地控制动力学性质。我们还展示了如何在样品中的边缘缺陷影响的磁化动力学。沿样品边缘局部化的动态边缘模受边缘缺陷的强烈影响，这需要在理解完整的FMR谱时加以考虑
2015-08-27 cond-mat.mes-hall
Nanomagnetic logic with non-uniform states of clocking
纳米磁性逻辑沿着纳米磁体的路径传输信息。驱动这种传输的基本机制，称为时钟，可以通过利用自旋霍尔效应来实现，正如最近在Ta/CoFeB/MgO多层膜的实验中观察到的那样[D. Bhowmik等人，纳诺。9，59（2013）]。本文采用全微磁框架，考虑Ta/CoFeB/MgO和Pt/CoFeB/MgO两种不同的器件，给出了自旋霍尔驱动时钟的基本机制。前者用于直接比较的数值结果与实验，而后者允许预测的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（ESTA）的时钟机制的效果。结果表明，时钟状态是不均匀的，它的特点是由Bloch（Néel）畴壁分离的畴的存在取决于的不存在（存在）的晶体。我们的研究结果指出，对于纳米磁逻辑的设计，一个完整的微磁方法是必要的。
2016-02-08 cond-mat.mes-hall
Nutation spectroscopy of a nanomagnet driven into deeply nonlinear ferromagnetic resonance
磁性纳米结构中的强非平衡态表现出与磁化动力学的非线性性质相关的新特性，这具有重要的基础和实际意义。在这里，我们证明了场驱动的铁磁共振可以发生在前所未有的大角度的磁化进动，这通常是防止由自旋波不稳定性和磁化湍流动力学的发病与大量的空间相干性。我们的研究结果表明，这种限制可以克服纳米磁体，其中的几何约束大大降低了自旋波模式的密度。所获得的深度非线性铁磁共振制度的基础上的应用程序的第二个激发场的一种新的光谱技术进行了探讨。这使得能够谐振地驱动围绕大角度周期性轨迹的慢相干磁化章动。我们的实验结果很好地占了单轴对称系统的分析模型。它们还提供了控制纳米结构中高度非线性磁化动力学的新手段，这在磁性纳米技术的背景下打开了有趣的应用机会。
2019-03-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin dynamics in molecular ring nanomagnets: Significant effect of acoustic phonons and magnetic anisotropies
通过对磁环团簇的微观自旋哈密顿量进行全对角化，计算了磁环团簇的核自旋-晶格弛豫速率1/T_1。无论最近邻交换相互作用J是铁磁的还是反铁磁的，只要离散能级的寿命展宽与T^3^成比例，环形纳米磁体中的1/T_1 ^对温度T的关系可以在k_B_T= |J|附近达到峰值。铁磁和反铁磁Cu^II^环的实验结果与磁各向异性以及声学声子的重要贡献再现。
2006-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Chern Numbers for Spin Models of Transition Metal Nanomagnets
我们认为，铁磁过渡金属纳米粒子少于约100个原子可以描述一个有效的哈密顿与一个单一的巨大的自旋自由度。有效哈密顿量的总自旋$S$由表征纳米颗粒的多电子波函数对磁化方向的拓扑非平凡依赖性的Berry曲率陈数指定。Berry曲率和相关的陈数对纳米颗粒中的自旋-轨道耦合具有复杂的依赖性，并影响描述磁化取向动力学的半经典Landau-Liftshitz方程。
2003-03-26 cond-mat.mes-hall
The Nuclear Spin Nanomagnet
在单个量子点中，被调谐到略低于带负电的激子（trion）的光学跃迁的线性偏振光导致接近100%水平的自发核自旋极化（自极化）。自旋极化核的有效磁场使光学跃迁能与光子能共振。共振增强的Overhauser效应使原子核自极化的稳定性得以维持，即使在量子点电子没有自旋极化的情况下，光学选择的单个量子点也表现为一个具有铁磁有序核自旋的微小磁体--原子核自旋纳米磁体。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall
Multidimensional instability and dynamics of spin-avalanches in crystals of nanomagnets
我们得到了一个基本的不稳定性的磁化开关前在超顺磁性和铁磁性材料，如纳米磁体，铁磁性纳米线，和系统的量子点与大自旋的晶体。我们发展了线性和非线性阶段的不稳定性理论。通过数值模拟，我们研究了纳米磁体晶体中自旋雪崩的不稳定性。这种不稳定性自发地扭曲了锋面，导致了复杂的多维锋面动力学。我们发现不稳定性具有普遍的物理性质，与各种物理系统有着深刻的关系，如燃烧中爆燃前沿的Darrieus-Landau不稳定性，惯性约束聚变和热核超超新星，以及有机半导体中掺杂前沿的不稳定性。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Low power continuous-wave all-optical magnetic switching in ferromagnetic nanoarrays
全光磁开关承诺超快，高分辨率的磁化控制与技术的吸引力，需要没有磁场。现有的全光开关方案是由超快瞬态效应驱动的，通常需要高功耗的飞秒脉冲激光器和复杂的磁性材料。在这里，我们证明了确定性，在简单的铁磁纳米磁体（Ni $_{81}$ Fe $_{19}$，Ni $_{50}$ Fe $_{50}$）与子衍射极限尺寸使用聚焦低功率，线性偏振连续波激光器的全光磁开关。隔离的纳米磁体在一系列尺寸、激光波长和功率之间切换。所有的正方形几何人工自旋冰顶点配置写入，包括基态和能量不利的“类抛物面”的国家在功率低至2.74毫瓦。通常，线性偏振光的磁开关是禁止的;然而，这里的激光光斑具有与纳米磁体相似的尺寸，产生依赖于相对纳米岛光斑位移的吸收分布。我们将所观察到的确定性开关归因于这种不对称吸收的瞬态动力学。没有切换中观察到的Co样品，这表明NiFe合金的多物种的性质起着逆转的作用。这里提出的结果带来了廉价，低功耗的光控设备，对数据存储，神经形态计算和可重构磁振子产生了影响。
2022-04-12 cond-mat.mes-hall
Simulated annealing with time-varying strain in a dipole-coupled array of magnetostrictive nanomagnets
在具有面内磁各向异性的紧密间隔的椭圆形纳米磁体的二维排列中，其长轴沿着列对齐，短轴沿着行对齐，偶极耦合将使磁排序沿着列为“铁磁性”，沿着行为“反铁磁性”。噪声和其它扰动可以驱动系统离开该基态配置并且将其钉扎在磁化取向将不遵循该模式的亚稳态中。足够大于热能kT的内能垒将阻止系统离开亚稳态并自发地衰减到基态。如果纳米磁体是磁致伸缩的，则这些势垒可以通过用时变应变对纳米磁体进行全局应变而暂时被侵蚀，这将允许系统在应变被移除之后返回到基态。这是一个多体系统相互作用的模拟退火的硬件仿真。在这里，我们通过实验证明了这一功能。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ferromagnetic resonance of a two-dimensional array of nanomagnets: Effects of surface anisotropy and dipolar interactions
我们开发了一种分析方法来研究FMR频率偏移由于偶极相互作用和表面效应在二维阵列的纳米磁体与（有效）单轴各向异性沿磁场。为此，我们建立了一个一般的形式主义的基础上的微扰理论，适用于稀释组件，但超越了点偶极子近似，因为它考虑到的纳米元素的大小和形状，除了他们的分离和空间排列。由于纳米元件的形状和尺寸的频率偏移的贡献已经获得在他们的纵横比，他们的分离和晶格几何形状。我们还改变了阵列本身的大小，并将结果与半分析模型进行了比较，并达成了一致，随着阵列大小的增加而改善。我们发现，由于偶极相互作用的铁磁共振的红移减小较小的阵列。表面效应可以引起FMR频率的蓝移或红移，这取决于纳米元件本身的晶体和磁性。特别地，纳米元件组件的一些配置可以导致表面效应和偶极相互作用之间的完全补偿。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of atomistic simulation of spin-transfer torque in nanomagnets
在用于技术应用的自旋转移矩（STT）中，磁体的小型化可能达到需要完全量子力学处理的阶段。我们提出了一个STT理论，它使用的纳米磁体的量子宏观自旋基态和激发态（磁振子）。这允许当前电子和纳米磁体之间的能量和角动量交换。我们发展了一种磁化动力学模拟的方法，它捕获的自旋极化电流和温度依赖性的STT在磁体上的加热效果。我们还讨论了静磁效应对薄膜中铁磁弛豫的磁振子散射的影响。我们的工作表明了一个现实的一步，在纳米尺度的磁体量子自旋转移矩物理模拟。
2013-03-07 cond-mat.mes-hall
Topological phase transitions and Berry-phase hysteresis in exchange-coupled nanomagnets
磁性材料中的拓扑相位对霍尔效应产生了量子化的贡献，称为拓扑霍尔效应，这通常是由skyrmion引起的，每个skyrmion都会产生一个磁通量量子h/e。控制和理解纳米结构材料中的拓扑性质是基础科学和技术应用，特别是自旋电子学中的巨大兴趣的主题。本文对平均粒径为13.7 nm的交换耦合钴纳米粒子的电子输运性质和自旋结构进行了实验和理论研究。磁性和霍尔效应测量识别交换耦合的钴纳米颗粒中的拓扑相变，并用于发现拓扑霍尔效应中的一种定性的新型滞后，即贝里相位滞后。微磁学模拟揭示了拓扑霍尔效应的起源，即手征畴，畴壁手征由整数Skyrmion数量化。这些自旋结构不同于B20晶体和多层薄膜中由于DzyaloshinskiiiMoriya相互作用而形成的Skyrmions，也不同于交换耦合钴纳米颗粒中由于协同磁化反转而形成的Skyrmions。一个分析模型的发展，以解释基本的物理贝里相位滞后，这是惊人的不同，从标志性的磁滞，并构成了一个方面的21世纪重塑我们的自然观在物理，化学，数学和材料科学的边界。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall
Anti-vortex state in cross-like nanomagnets
我们报告的结果，计算机微观模拟的反涡旋状态的非对称交叉状铁磁纳米结构和它们的实际实现。采用电子束光刻和离子刻蚀技术制备了具有1 mkm分支、100 nm分支宽度和40 nm厚度的钴十字阵列。十字架的每一个分支在一端是锥形的，在另一端是球状的。在这些纳米结构中的反涡旋磁性状态的稳定形成在磁化反转过程中，实验证明使用磁力显微镜。
2009-11-10 cond-mat.mes-hall
Sub-Nanosecond Spin-Transfer Torque in an Ensemble of Superparamagnetic-Like Nanomagnets
自旋电流可以在磁性系统上施加自旋转移力矩，即使在极小的净磁化强度的极限下，反铁磁体也是如此。在这里，我们的实验表明，自旋转移力矩是在一个弱的，短程磁序的材料-即，超顺磁性的Co纳米磁体的宏观系综。我们采用元素和时间分辨的X射线铁磁共振（XFMR）光谱直接检测子ns的动力学的Co纳米磁体，通过振荡的自旋电流与锥角$\geq$ 0.003 $^{\circ}$旋进激发。XFMR测量结果表明，随着系综的净力矩的减少，自旋转移力矩的强度相对于磁场力矩的增加。我们的研究结果指出，自旋转移力矩作为一种有效的方式来操纵纳米磁体合奏的状态在亚纳秒的时间尺度。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall
Comment on "Theoretical design of molecular nanomagnets for magnetic refrigeration" [Appl. Phys. Lett. 103, 202410 (2013)]
Garlatti等人[Appl.Phys.Lett. 103，202410（2013）]报道了理论模拟，旨在表明用于T = 10 K和亚开尔文区域之间的磁制冷的最佳分子纳米磁体是由强铁磁耦合的磁性离子制成的那些。本评论修正了这样的结论的基础上的结果，显然，与既定的信念在这一研究领域。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanism of parametric pumping of magnetization precession in a nanomagnet. Parametric mechanism of current-induced magnetization reversal
提出了一种基于参量共振的电流感生磁化反转机制。磁化反转的源是垂直于铁磁纳米磁体的磁各向异性的易磁化轴施加的电流感应磁场。在FeCoB纳米磁体中测量的电流感应磁场在65 mA/μ m 2的电流密度下为60高斯。两种机制的磁化反转的描述和计算。第一种机制是通过RF电流的反转，该RF电流以接近纳米磁体的进动频率的频率调制。第二种机制是通过DC电流的反转，其中磁阻和感应磁场的电流依赖性产生正反馈回路，其将随机微小的热波动放大成导致磁化反转的大磁化进动。将所提出的机制与传统的磁化反转机制如自旋力矩和自旋轨道力矩相结合，可以提高磁性随机存取存储器的性能。
2021-04-27 cond-mat.mes-hall
Proposal to recover an extensive ground state degeneracy in a two-dimensional square array of nanomagnets
我们数值研究了一个人工正方形自旋系统的微磁学性质和低能物理，在这个系统中，纳米磁体在晶格顶点处物理连接。微磁学模拟表明，存储在顶点位置的能量强烈依赖于由四个连接的纳米磁体形成的磁畴壁的类型。因此，顶点类型之间的能隙可以通过改变纳米磁体的几何参数（例如它们的宽度和厚度）来部分地修改。基于微磁学模拟给出的能级，我们用蒙特卡罗模拟计算了相应自旋模型的热力学性质。我们发现了两个制度，其特征在于由一个广泛的基态歧管，与类似的晶格与断开的纳米磁体形成鲜明对比。对于窄而薄的纳米磁体，低能自旋配置由穿过整个晶格的独立铁磁直线组成。因此，基态流形是高度简并的，尽管这种简并是次显性的。在厚而宽的纳米磁体的限制下，我们的研究结果表明，著名的方形冰模型可以通过实验从一个简单的方形晶格的连接元素制造。这些结果表明，人工自旋系统的微磁性质涉及另一个自由度，可以微调，以探索物质的强相关无序磁态。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin orbit torque in a single domain nanomagnet
我们目前的理论研究的内在自旋轨道力矩（SOT）在一个单畴铁磁层与Rashba自旋轨道耦合（SOC）使用非平衡格林函数形式主义的模型哈密顿量。我们发现，在SOC的一阶，本征SOT只有类场的扭矩对称性，可以解释为纵向自旋电流感应的充电电流和Rashba场。我们分析的结果中的电子结构，如带填充，带宽，交换分裂，以及Rashba SOC强度的材料相关的参数。在此基础上，我们讨论了SOT的大小和符号。我们的研究结果表明，在相同的铁磁层与不同的支撑层，如Co/Pt和Co/Ta，SOT的不同的迹象，可以归因于静电掺杂的铁磁层的支持。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectral-fingerprinting: Microstate readout via remanence ferromagnetic resonance in artificial spin systems
人工自旋冰是磁性超材料，包括几何平铺的相互作用纳米磁体。由于其广阔的微观景观，这些系统的可重构磁振子有显着的兴趣。迄今为止的研究主要集中在现场GHz自旋波响应，卷积效应从应用领域，纳米制造缺陷（“淬火无序”）和微观状态依赖的偶极场景观。在这里，我们研究人工自旋冰在纯和无序微观状态，并评估其零场谱。去除外加场使我们能够对反转动力学和自旋波谱进行去卷积，直接测量偶极场的形貌和淬火无序。模式振幅提供纳米磁体磁化方向的群体读出，并且因此提供净磁化以及局部顶点群体。我们通过模拟支持的具有相同（零）磁化强度的三个微观状态的不同光谱读出来展示微观状态指纹。这些结果建立剩磁“光谱指纹”作为一个快速的，可扩展的芯片上读出的磁状态和纳米级偶极场纹理，在实现下一代功能磁振子器件的关键一步。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall
Complex field reversal dynamics in nanomagnetic systems
本文采用Glauber平均场模型研究纳米磁体系统在外部磁场下的反转动力学，发现一维链和树形结构可解析表达并产生谐波谱，二维和三维则形成依赖场强和相互作用调谐的分形反转簇。
2023-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Strong-field interactions between a nanomagnet and a photonic cavity
我们分析了在完全量子力学处理中纳米磁体与微腔的单个光子模式的相互作用，发现可以实现非常大的量子相干磁-光子耦合。超过几个太赫兹的耦合项预计可以实现在一个球形腔的~1 mm半径与纳米磁体的~100 nm的半径和铁磁共振频率为~200 GHz。磁-光子系统的本征态对应于自旋取向和光子数的纠缠态，其中每个量子数的值都超过10^5;相反，具有确定自旋和光子数的初始（相干）态动态演化，以产生微波功率（和纳米磁体自旋取向）的大振荡，并且具有异常长的失相时间。
2009-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Magnetic oscillations driven by the spin Hall effect in 3-terminal magnetic tunnel junction devices
我们发现，钽微带中的直流电流可以通过自旋霍尔效应（SHE）的自旋力矩在相邻的纳米磁体中诱导稳态磁振荡。通过接触纳米磁体的磁性隧道结（MTJ）电检测振荡。可以使用MTJ偏置来控制振荡频率以调谐磁各向异性。因此，在该3端器件中，SHE扭矩和MTJ偏置提供了对振荡幅度和频率的独立控制，从而实现了用于开发可调谐自旋扭矩纳米振荡器的新方法。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetic Magnons in Dipolar Nanomagnet Arrays
Universität Münster（明斯特大学）；Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨凯泽斯劳滕-兰道技术大学）；Radboud University（拉德堡德大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）
该研究在仅由偶极相互作用耦合的纳米磁体阵列中实现了交错磁磁振子，通过宏自旋理论与微磁模拟验证了自旋劈裂能带及d波自旋图案，为各向异性磁振子输运提供了可调平台。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall
Measurement of magnetic field induced by spin-accumulated electrons in a FeCoB nanomagnet
由于自旋霍尔效应而在纳米磁体的边界处累积的自旋感生磁场，该磁场使纳米磁体磁化偏离其易磁化轴。即使该磁场相对较小（约20高斯），如果其与磁化旋进共振地调制并且满足参数共振的条件，则其可以反转纳米磁体的磁化。因此，这种磁场可用于优化记录机制并使MRAM的记录能量最小化。提出了一种高精度测量自旋积累磁场的方法。测量了FeCoB纳米磁体中的磁场，并对其性质进行了研究。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Voltage and Energy-Delay Performance of Giant Spin Hall Effect Switching for Magnetic Memory and Logic
在这封信中，我们表明，巨自旋霍尔效应（GSHE）MRAM可以实现更好的能量延迟和电压性能比传统的MTJ为基础的自旋扭矩器件在缩放纳米磁体尺寸（10-30 nm）。首先，我们推导了尺寸缩放对自旋注入效率、电压延迟和能量延迟的影响，并确定了低工作电压（<0.1 V）、高速（>10 GHz）操作的最佳电极几何形状。我们表明，有效的自旋注入效率> 100%，可以获得使用最佳的自旋霍尔电极厚度为30 nm的纳米磁体宽度。最后，我们推导了GSHE和MTJ器件的能量延迟轨迹，计算了GSHE和MTJ器件在磁体特征时间处能量最小的能量延迟积。优化的GSHE器件在与PMA结合时可以使MRAM具有缩放的纳米磁体（30 nm X 60 nm）、超低电压操作（< 0.1 V）、快速开关时间（10 ps）和低至100 aJ/位的开关能量。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Template nanowires for spintronics applications: nanomagnet microwave resonators functioning in zero applied magnetic field
为了将自旋电子学的概念应用到实际的工业应用中，需要在零外加磁场下工作的低成本自旋电子器件。在这里，我们提出了第一个微波测量纳米磁体设备内的多孔膜电沉积制造。本文详细讨论了一种由三块纳米磁体组成的微波谐振腔，该谐振腔工作在零外磁场中。通过施加特定频率的微波信号，中间纳米磁体的磁化经历铁磁共振（FMR），并且该器件输出可测量的直流电流（自旋扭矩二极管效应）。或者，纳米器件可以用作在零场中起作用的微波振荡器。为了在微波频率下测试谐振器，我们开发了一种简单的测量装置。
2008-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Voltage controlled core reversal of fixed magnetic skyrmions without a magnetic field
使用微磁学模拟，我们证明了核心反转的一个固定的磁skyrmion调制的垂直磁各向异性的纳米磁体与电场。通过垂直磁各向异性的顺序增加和减少，我们可以在两个Skyrmion态和两个铁磁态之间可逆地切换，即具有指向下/上的核心磁化和指向上/下的外围磁化的Skyrmion态和具有指向上/下的磁化的铁磁态。这些状态之间的切换被解释为对应于这些稳定状态中的每一个的自旋织构最小化磁各向异性、退磁、Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）和交换能的总和的事实。这可能导致在不使用磁场并且不使用电流移动skyrmions的情况下利用固定skyrmions实现的节能纳米磁性存储器和逻辑器件的可能性。
2016-03-02 cond-mat.mes-hall
A model for structural defects in nanomagnets
提出了一个描述纳米铁磁材料中点状缺陷的模型。它的细节显式开发时，相互作用的涡旋状状态包括在一个薄的纳米盘。除此之外，我们的模型产生的影响下，随着外部磁场的几个缺陷与实验的定性一致的旋涡平衡位置的结果。我们还讨论了这种缺陷如何影响涡旋运动，如它的旋向振荡和动态极化反转。
2009-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally activated magnetization reversal in a FeCoB nanomagnet. High-precision measurement method of coercive field, delta, retention time and size of nucleation domain
利用Néel模型研究了FeCoB纳米磁体的热激活磁化翻转特性。提出了一种高精度测量矫顽场、保留时间、Δ和开关成核畴尺寸的方法，并使用霍尔探针装置进行了实验验证。该方法具有测量精度高、重复性好、可靠性高等特点。研究了热激活磁化开关参数与栅压和偏置电流的关系。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Magnetic Anisotropy and Spin-Orbit Interaction by Electrical Current in FeCoB Nanomagnets
本研究提出测量纳米磁体中电流调制磁各向异性与自旋轨道相互作用的新方法，识别出平方电流（源于自旋霍尔效应）和线性电流（源于霍尔效应）两种贡献，前者在多层结构中显著增强，可实现高效数据记录，为MRAM优化提供新途径。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent topological quasiparticle kinetics in constricted nanomagnets
本研究发现受限纳米磁体在皮秒尺度上因手性涡旋环形拓扑准粒子弛豫而展现出快速动力学，该行为与底层磁性材料性质无关，具有普适性。
2024-02-17 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic-electrodes-induced Hall effect in topological Dirac semimetals
我们提出了一种非传统类型的霍尔效应在拓扑狄拉克半金属铁磁电极。拓扑狄拉克半金属本身具有时间反演对称性，而附加的铁磁电极打破了它，导致大的霍尔响应。这种诱导的霍尔效应是拓扑材料（例如拓扑狄拉克半金属或量子自旋霍尔绝缘体）中出现的螺旋表面/边缘状态的特征。我们计算的霍尔电导/电阻和霍尔角，通过使用晶格模型与四端几何。对于具有四个电极的拓扑狄拉克半金属，无论电流电极或电压电极是铁磁的，都发生感生霍尔效应。当电极中的自旋几乎完全极化时，霍尔角变得与量子霍尔态或理想磁性外尔半金属一样大。我们展示了诱导的霍尔效应对杂质的鲁棒性，并讨论了自旋注入和自旋衰减问题。该霍尔响应可用于检测两个铁磁电极的磁化是平行还是反平行。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic resonance response in square artificial spin ice: roles of geometry in vertex dynamics and magnetic configurations
本文通过微磁学模拟研究方形人工自旋冰中纳米磁体纵横比对铁磁共振和振荡模式的影响，揭示不同顶点能量态具有独特的FMR响应，为利用FMR技术识别ASI能量态提供了新方法。
2024-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optimal design of nanomagnets for on-chip field gradients
针对片上纳米磁体局域磁场梯度设计依赖经验的问题，本文基于微磁最优化方法分析铁磁层几何与饱和条件，给出纵向和横向梯度下的均匀饱和纳米磁体最优设计。
2022-12-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Non-planar geometrical effects on the magnetoelectrical signal in a three-dimensional nanomagnetic circuit
本研究通过实验与模拟结合，揭示了三维纳米磁电路中非平面几何导致反常霍尔效应异常角度依赖及非共线退磁场引发磁振子磁电阻，对理解三维自旋电子学至关重要。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall
Spin wave imaging in atomically designed nanomagnets
所有铁磁材料的自旋动力学都受两种类型的集体激发控制：自旋波和畴壁。这些集体模式的基本过程，如交换相互作用和磁各向异性，都起源于原子尺度;然而，传统的探测技术，基于中子和光子散射，在倒易空间提供高分辨率，从而差的空间分辨率。在这里，我们提出了直接成像的自旋波在单个链的铁磁耦合$S=2$ Fe原子，组装一个接一个的Cu $_2$ N表面使用扫描隧道显微镜。我们能够以两种互补的方式，以原子分辨率映射这些设计师纳米磁体的自旋动力学。首先，利用非弹性电子隧穿谱研究了理论预测的量子化自旋波激发振幅的原子间变化。其次，我们观察到两个相反的磁化状态，其速率变化强烈依赖于沿链的尖端的位置之间的缓慢随机切换。我们的观察，结合模型计算，揭示了开关的链启动的自旋波激发态，其波腹在链的边缘，其次是域壁移动通过链从一端到另一端。这种方法开辟了其他类型的自旋激发，如自旋子和分数端态，在工程自旋链原子尺度成像的方式。
2014-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Reversal of nanomagnets by propagating magnons in ferrimagnetic yttrium iron garnet enabling nonvolatile magnon memory
本文提出利用钇铁石榴石自旋波总线中传播的磁振子，在纳瓦级功率下反转铁磁纳米条带阵列，实现角动量流的非易失性存储，为突破冯·诺依曼瓶颈的磁振子内存计算奠定基础。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Anomalous Hall effect in ferromagnetic semiconductors
本文提出了铁磁（Mn，III）V半导体反常霍尔效应的理论。我们的理论涉及到一个均匀的铁磁体的异常霍尔电导的Berry相获得的准粒子波函数后，穿越封闭的路径上的自旋分裂费米表面的铁磁状态。它同样适用于任何巡回电子铁磁体。我们的理论和实验数据之间的定量协议在（In，Mn）As和（Ga，Mn）As系统表明，这种无序独立的贡献异常霍尔电导率占主导地位的稀磁半导体。
2001-10-22 cond-mat.mes-hall
Vortex precession frequency and its amplitude-dependent shift in cylindrical nanomagnets
在各种尺寸的圆形软铁磁纳米柱（磁点）中的自由磁涡旋进动频率是用于自旋电子器件（例如自旋扭矩微波纳米振荡器）的设计和磁性纳米结构的表征的重要参数。在这里，使用最近开发的集体变量的方法，在平面纳米磁体的磁性纹理的非线性动力学，这个频率和它的振幅依赖性的位移计算分析和绘制的全范围的圆柱体的几何形状。在大的平面点中，频移是正的，但在更小和更细长的点中变为负的。在某些点尺寸下，实现了零频移，这对于增强磁性纳米振荡器的频率稳定性是重要的。
2013-12-20 cond-mat.mes-hall nlin.PS
The Berry phase in ferromagnetic spin systems and anomalous Hall Effect
我们已经表明，在铁磁自旋系统的基础几何拓扑方面的研究引起了一个内在的Berry相。这种实空间Berry相是由于导电电子的自旋旋转而产生的，这可以表现为对反常霍尔效应的进一步贡献。
2007-01-18 cond-mat.mes-hall
Extended Landau--Lifshitz equation for nanomagnets: a path-integral derivation of surface-induced magnetization nutation
Université de Perpignan Via Domitia, Laboratoire PROMES-CNRS (UPR 8521)（佩皮尼昂维亚马蒂亚大学，PROMES-CNRS实验室）；CEA, DAM, Le Ripault（法国原子能和替代能源委员会，DAM，勒里波）
研究纳米磁体表面诱导磁化章动问题，通过自旋相干态路径积分形式，从原子自旋哈密顿量推导有效动力学方程，经两步推导及绝热近似等处理，得到扩展朗道-里夫希茨方程，为该现象建立微观基础并提供修正估计框架。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall
Comparison of measured and simulated spin-wave mode spectra of magnetic nanostructures
出于纳米磁体中磁化动力学对于磁性器件和传感器的开发和优化的重要性，我们测量并建模了图案化椭圆形纳米磁体中的自旋波谱。利用外差磁光微波显微镜测量了由电子束光刻法制备的具有200 nm或100 nm标称短轴的多个Ni80Fe20纳米磁体的铁磁共振谱。扫描电子显微镜图像拍摄的相同的纳米磁体被用来定义微磁模拟元件的形状。测量的光谱显示名义上相同的纳米磁体之间的显着差异，这只能部分归因于图案化过程中不受控制的形状变化，作为证据的测量和模拟的光谱之间的有限的协议。通过在模拟中的纳米磁体的边缘处包括降低的磁化和交换的区域，改善了测量和模拟之间的一致性。我们的研究结果表明，减少个别磁性随机存取存储器元件之间的形状变化可以潜在地提高其性能。然而，基于自旋波光谱的分析和建模的纳米磁体中的材料参数的明确确定仍然是有问题的。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inverse Spin Hall Effect in Ferromagnetic Metal with Rashba Spin Orbit Coupling
本文报道了具有Rashba自旋轨道耦合（RSOC）的铁磁（FM）金属中的逆自旋霍尔效应（ISHE）的本征形式，该效应由正常的电荷电流驱动。与传统形式不同，ISHE可以在不需要从外部源注入自旋电流的情况下被诱导。我们的理论结果表明，霍尔电压产生时，FM力矩垂直于铁磁层。霍尔电压的极性在将FM力矩切换到相反方向时被反转，从而有望成为存储器或逻辑应用的有用的回读机制。
2012-02-29 cond-mat.mes-hall
Landau-Zener quantum tunneling in disordered nanomagnets
我们研究了含有100个原子数量级的铁磁金属纳米颗粒中的Landau-Zener宏观量子跃迁。我们考虑的模型是由一个有效的巨自旋哈密顿量，耦合到一个随机的横向磁场模仿准粒子激发和结构无序的自旋集体模式的间隙结构的影响。我们发现不同类型的时间演化取决于横向场的无序和系统的初始条件之间的相互作用。在没有无序的情况下，如果系统从低能态开始，则存在一个主要的相干量子隧穿事件，其中初始态振幅完全耗尽，有利于几个离散态，附近有自旋量子数;当从最高激发态开始时，我们观察到磁化通过特殊的“反向级联演化”完全反转。在随机的情况下，低能量的初始状态的无序平均跃迁概率成为一个平滑的分布，但仍然是尖锐的峰值周围的一个过渡中存在的无序的情况下。另一方面，相干后向级联现象转变为阻尼级联，并伴随着磁反转的阻挫。
2004-09-22 cond-mat.mes-hall
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
Anomalous Hall effect in two-phase semiconductor structures: the crucial role of ferromagnetic inclusions
本文从理论和实验两方面研究了InMnAs层中含有20-50 nm MnAs夹杂时的霍尔效应。我们发现，反常的霍尔效应可以用铁磁夹杂物的磁场引起的洛伦兹力和层中电流密度的不均匀分布来解释。铁磁性夹杂物的平均磁化强度对外部磁场的滞后依赖性导致RH（Hext）的滞后依赖性。因此，我们显示的滞后RH（Hext）的依赖性（即观察到的异常霍尔效应）在薄的导电层中的铁磁夹杂物的载流子自旋极化的情况下的可能性。
2013-07-16 cond-mat.mes-hall
Experimental Demonstration of an Extreme Sub-Wavelength Nanomagnetic Acoustic Antenna Actuated by Spin-Orbit Torque from a Heavy Metal Nanostrip
一种新型的片上极端亚波长“声天线”，其辐射效率是谐振驱动天线的理论极限的约50倍。该天线由沉积在压电衬底上的磁致伸缩纳米磁体组成。纳米磁体与重金属（Pt）纳米带部分接触。通过纳米带的交流电流的通道在纳米磁体上施加交替的自旋轨道扭矩，并周期性地旋转它们的磁化。在旋转过程中，磁致伸缩纳米磁体膨胀和收缩，从而在下面的压电衬底中建立交替的拉伸和压缩应变。这导致在衬底中产生表面声波，并使纳米磁体组件充当声学天线。该声学天线在检测频率下的测量辐射效率为~ 1%，而波长与天线尺寸之比为~ 67：1。对于以声共振驱动的标准天线，效率将被限制为~（1/67）^2 = 0.02%。通过启动天线，而不是通过声共振，而是通过使用一种完全不同的机制，包括源自Pt中的巨自旋霍尔效应的自旋轨道扭矩，有可能超过该限制（约50倍）。
2020-03-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Controllable intrinsic DC spin/valley Hall conductivity in ferromagnetic silicene: Exploring a fully spin/valley polarized transport
本文研究了在垂直于硅烯片的电场作用下，掺杂铁磁硅烯的本征直流自旋和谷霍尔电导。通过计算它的能谱和波函数，并利用Kubo形式，我们得到了横向霍尔电导率的一般关系式，它可用于计算自旋霍尔电导率和谷霍尔电导率。在交换场的零极限下，我们的结果退化为以前的结果。进一步讨论了铁磁硅烯中自旋和谷极化电调谐输运，得到了观察到完全自旋或谷极化输运的必要条件。
2015-10-07 cond-mat.mes-hall
Field-tunable interactions and frustration in underlayer-mediated artificial spin ice
人工自旋冰系统通过控制纳米磁体矩之间的相互作用，为一系列模型磁系统打开了实验窗口。这种控制先前已经通过改变纳米磁体的尺寸和它们的放置的几何形状来实现。在这里，我们证明了人工自旋冰的相互作用可以进一步控制，包括下面的时刻的软铁磁底层。这样的基底在磁化时也破坏了阵列中的对称性，从而向相关性引入了方向分量。利用空间分辨磁光克尔效应显微镜对退磁后的基态进行成像，发现退磁态的相关性依赖于底层磁化方向。此外，最近邻和次最近邻的相对相互作用强度随阵列几何形状而显著变化。我们利用这一功能，诱导挫折在一个固有的未受挫的正方形晶格几何形状，展示了新的可能性，在二维纳米磁性系统的有效几何形状。
2021-03-31 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic resonance of a magnetic dimer with dipolar coupling
我们开发了一个一般的形式主义分析的磁二聚体的铁磁共振特性的磁二聚体组成的两个磁性元素（在一个水平或垂直配置）偶极相互作用耦合，考虑到他们的有限尺寸和纵横比。我们研究了外加磁场（在幅度和方向上）、元件间耦合以及各种配置中的单轴各向异性对谐振频率和谐振场的影响。我们得到了层间耦合的各种制度的谐振频率的解析表达式。我们（数值）调查在相应的制度的共振场的行为。所施加的磁场的共振频率消失的临界值可以是二聚体的耦合的增加或减少的函数，这取决于各向异性配置。在面内各向异性的情况下，它也是纳米磁体纵横比的函数。这项工作的这一点和其他几个结果，当与实验相比，使用标准的铁磁共振与固定频率，或网络分析仪与不同的频率和施加的磁场，提供了一个有用的手段，用于表征有效的各向异性和耦合内的堆叠或组装的纳米磁体系统。
2014-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Current and Spin-transfer Torque in Ferromagnetic Metal
基于线性响应理论，研究了铁磁金属中杂质自旋-轨道相互作用（SOI）时的自旋转移矩。除了通常的自旋转移力矩外，我们还得到了SOI中一阶自旋霍尔电流的新贡献$\sim {\bm j}_{\rm SH}^{\phantom{\dagger}} \cdot \nabla {\bm n}$，其中${\bm j}_{\rm SH}^{\phantom{\dagger}}$是由外电场驱动的自旋霍尔电流.这是铁磁体中自旋动力驱动的逆自旋霍尔效应的反应。
2009-05-28 cond-mat.mes-hall
Anomalous Hall effect in granular ferromagnetic metals and effects of weak localization
本文从理论上研究了金属态铁磁颗粒系统中的反常霍尔效应。利用最近发展起来的颗粒金属中常规霍尔效应的形式，我们计算了斜散射和侧跳机制下的剩余反常霍尔电导率$σ_{xy}$和电阻率$ρ_{xy}$以及对它们的弱局域化修正。我们发现，不像均匀无序金属，$ρ_{xy}$和纵向电阻率$ρ_{xx}$之间的标度关系不成立。弱的本地化修正，然而，被发现是一致的均匀金属。根据所得到的结果，我们讨论了多晶铁膜中反常霍尔效应的最新实验数据。
2009-07-27 cond-mat.mes-hall
