Measuring scattering distributions in scanning helium microscopy
本文介绍了一种用于扫描氦显微镜的角度探测器台，可原位测量散射分布，并展示了有序表面的弹性与非弹性散射及无序表面形貌导致的偏离余弦散射，揭示了散射分布中的丰富信息。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Spin pumping and large field-like torque at room temperature in sputtered amorphous WTe$_{2-x}$ films
本文研究了溅射WTe_（2-x）（x=0.8）（t）/Co_（20）Fe_（60）B_（20）（6 nm）异质结在室温下的自旋-电荷和电荷-自旋转换。自旋泵浦测量用于表征自旋-电荷效率，并且计算出的自旋效率大于~0.035。进行二次谐波霍尔测量以估计电荷-自旋转换比。我们发现，该系统表现出较大的类场转矩（自旋转矩效率~ 0.1）和较小的类阻尼转矩（自旋转矩效率~0.001）相比，报告的重金属。高分辨率透射电子显微镜图像显示，WTe 2-x层是非晶的，这可能会通过诱导大的界面自旋轨道散射来增强自旋交换效应，从而有助于产生大的类场扭矩。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Nanoscopy of High-Tc Cuprate Nano-Constriction Devices Patterned by Helium Ion Beams
聚焦到亚纳米尺度的氦离子束（HIB）已经成为高分辨率成像以及纳米尺度光刻、离子铣削或沉积的强大工具。量化辐照效应对于可靠的器件制造是必不可少的，但大多数深度分布信息是由计算机模拟而不是实验提供的。在这里，我们使用原子力显微镜（AFM）结合扫描近场光学显微镜（SNOM）提供三维（3D）的介电特性的高温超导体设备制造的HIB。通过对红外介电响应成像，我们发现由标称0.5 nm HIB引起的非晶化延伸遍及铜氧化物膜的整个26.5 nm厚度，并且横向延伸约500 nm。这种意外广泛的结构和电子损坏可归因于内部设备界面大幅改变的氦气深度分布。我们的研究介绍了AFM-SNOM作为一种定量的纳米级断层扫描技术，用于各种各样的设备中的辐射损伤的非侵入性3D表征。
2017-03-06 cond-mat.mes-hall
Scanning Kerr microscopy of current induced switching in Ta/CoFeB/MgO films with perpendicular magnetic anisotropy
具有垂直磁各向异性的Ta/CoFeB/MgO三层膜有望在下一代电流和电场切换存储器和逻辑器件中发挥关键作用。在这项研究中，我们使用克尔显微镜旁边的电输运测量，以深入了解这种设备的基本开关机制。我们发现开关是一个随机的，畴壁驱动的过程，其速度是强烈依赖于开关电流。克尔成像示出了在器件边缘处的畴成核，建模揭示了可能由奥斯特场的垂直分量辅助。进一步的磁畴生长，导致磁化反转，可以通过自旋扭矩来辅助。
2015-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Néel vector rotation driven by spin-orbit torque in amorphous ferrimagnetic GdCo
该研究在非晶亚铁磁GdCo中首次实现了自旋轨道矩驱动的Néel矢量旋转，通过反常霍尔电阻随机二值切换和GHz频率零差检测验证了动态行为，为自旋超流的实现提供了关键实验基础。
2025-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Determination of the Spin-Hall-Effect-Induced and the Wedged-Structure-Induced Spin Torque Efficiencies in Heterostructures with Perpendicular Magnetic Anisotropy
我们报告，通过测量电流感应磁滞回线位移与面内偏置磁场，自旋霍尔效应（SHE）的贡献，电流感应有效场单位电流密度，$χ_{SHE}$，可以估计为Pt和Ta基的磁性异质结构与垂直磁各向异性（PMA）。我们将这种技术应用到Pt基样品与其铁磁（FM）层被楔形沉积，并发现一个额外的有效场的贡献，$χ_{Wedged}$，由于沉积FM层的不对称性。通过磁光克尔（MOKE）显微镜证实了$χ_{Wedged}$和FM层中磁化翻转过程中的非对称脱钉过程之间的相关性。这些结果表明，工程确定性的自旋-轨道扭矩（SOT）开关的可能性，通过控制域扩展的对称性，通过材料的生长过程。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spatial Mapping of Torques within a Spin Hall Nano-oscillator
利用时间分辨扫描克尔显微镜（TRSKM）研究了Al $_2$ O $_3$ /Py（5 nm）/Pt（6 nm）/Au（150 nm）自旋霍尔纳米振荡器结构中射频（RF）电流诱导的旋进磁化动力学。Au层形成为两个针状电触点，其将电流集中在直径为4 $μ$ m的Py/Pt台面的中心。由于自旋霍尔效应，Pt层内的电流驱动自旋电流进入Py层，施加自旋转移力矩（STT）。通过注入射频电流，利用TRSKM的相位敏感性和器件结构的对称性，STT和奥斯特场转矩已被分离和空间映射。观察到由于面内奥斯特场的STT和扭矩在器件中心处呈现最小值，这归因于DC电流未观察到的RF电流的扩散。与RF电流相关联的扭矩可以使由DC电流激励的自定位子弹模式的位置不稳定，并且抑制注入锁定。目前的研究表明，需要仔细研究直流和射频电流分布。
2019-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of spin-orbit torques in W/CoFeB bilayers
本文研究了垂直磁化W/CoFeB双层膜中自旋轨道矩随温度和层厚的变化。谐波霍尔电压测量揭示了纵向和横向有效磁场分量的不同温度演变。对于2 nm厚的W缓冲层，横向有效场在250 K时改变符号，表明与例如Ta相比，来自界面自旋-轨道相互作用的贡献强得多。透射电子显微镜测量结果表明，相当大的W和CoFeB之间的界面混合是主要负责这种效果。
2016-04-18 cond-mat.mes-hall
Interfacial Spin-Orbit Torques and Magnetic Anisotropy in WSe$_{2}$/Permalloy Bilayers
过渡金属二硫属化物（TMD）是一种在相邻铁磁层上有效产生电流感生自旋轨道力矩的有前途的材料。许多影响，界面和散装，已被提出来解释以前观察到的不同扭矩。然而，到目前为止，还没有明确的共识，微观起源的基础上观察到这些TMD/铁磁双层的自旋轨道扭矩。为了照亮在发挥作用的微观机制，在这里，我们进行厚度依赖的自旋轨道扭矩测量的半导体WSe $_{2}$ /坡莫合金双层与各种WSe $_{2}$层厚度，下降到单层的限制。我们观察到一个大的面外类场转矩与自旋转矩电导率高达$1\times10^4 ({\hbar}/2e) (Ωm)^{-1}$。对于某些器件，我们还观察到一个较小的面内反阻尼类扭矩，自旋扭矩电导率高达$4\times10^{3} ({\hbar}/2e) (Ωm)^{-1}$，与其他TMD为基础的系统。两个扭矩均显示出对WSe $_{2}$厚度没有明显的依赖性，正如Rashba系统所预期的那样。出乎意料的是，我们观察到一个强大的面内磁各向异性-高达约$6.6\times10^{4} erg/cm^{3}$ -诱导坡莫合金由下面的六方WSe $_{2}$晶体。使用扫描透射电子显微镜，我们确认，磁各向异性的易轴对准扶手椅方向的WSe $_{2}$。我们的研究结果表明，铁磁体和TMD之间有很强的相互作用，并揭示了TMD为基础的设备的自旋轨道力矩的性质。这些发现为优化扭矩和与接口磁体的相互…
2021-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of magnetization dynamics generated by nano-contact spin-torque vortex oscillators
时间分辨扫描克尔显微镜已被用来直接成像纳米接触（NC）自旋扭矩涡旋振荡器（STVO）时，相位锁定到注入的微波（RF）电流的磁化动力学。克尔图像揭示了延伸到NC足迹之外的自由层磁化动态，在那里它们不能被电检测到，但这对共享公共磁性层的锁相STVO至关重要。对于一个单一的NC，动态观察时，不仅STVO频率完全锁定的RF电流，但也为部分锁定状态，其特征在于在RF频率的核心轨迹的周期性变化。对于一对NC，图像揭示了动态的空间特征，电测量显示具有增强的振幅和减小的线宽。从这些图像中获得的洞察力可以提高对多个STVO相互锁相所需条件的理解，从而增强微波功率发射。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An Intrinsic Spin Orbit Torque Nano-Oscillator
自旋矩和自旋霍尔效应纳米振荡器在纳米尺度上产生高强度自旋波自动振荡，从而使新的微波应用在自旋电子学、磁振子学和神经形态计算中成为可能。对于它们的操作，这些设备需要外部生成的自旋电流，或者来自附加的铁磁层，或者来自具有高自旋霍尔角的材料。在这里，我们展示了高度相干场和电流可调微波信号从nanoconstrictions在单一的15和20纳米厚的坡莫合金层。使用自旋扭矩铁磁共振测量，扫描微布里渊光散射显微镜，和微磁模拟的组合，我们确定的自振荡作为从本地化的边缘模式的nanoconstriction驱动的自旋轨道扭矩。我们的研究结果铺平了道路，大大简化了自动振荡纳米磁系统的设计，只需要一个单一的铁磁层。
2018-08-28 cond-mat.mes-hall
Co-sputtered PtMnSb thin films and PtMnSb/Pt bilayers for spin-orbit torque investigations
由于其在磁存储器中高效写入信息的潜力，最近人们广泛研究了自旋轨道扭矩（SOT）对磁化的操纵。特别注意的是非中心对称系统与空间反转不对称，SOTs出现，即使在单层材料。半金属半Heusler的PtMnSb是一个有趣的候选人，这种内在的SOT的研究。本文采用直流磁控共溅射法在MgO（001）衬底上高温超高真空下生长PtMnSb薄膜和PtMnSb/Pt双层膜，并研究了它们的外延特性。通过X射线衍射、X射线反射率、原子力显微镜和电子显微镜研究了薄膜的性质。PtMnSb薄膜呈现出（001）取向的单晶C1 b相，随着薄膜厚度的增加，C1 b相与（111）织构的多晶相共存。薄于约5 nm的膜以岛状生长，而较厚的膜逐层生长，形成完美的MgO/PtMnSb界面。薄的PtMnSb/Pt双层膜也表现出岛状生长和有缺陷的过渡区，而较厚的膜逐层生长，Pt在半Heusler化合物上外延生长而没有显著的相互扩散。
2016-12-22 cond-mat.mes-hall
Generating unconventional spin-orbit torques with patterned phase gradients in tungsten thin films
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
通过在钨薄片中图案化相梯度，实现无需外加磁场的自旋轨道扭矩调控，利用相变控制局部电子电流密度和自旋轨道扭矩效率，为高效自旋电子器件设计提供新途径。
2026-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-adiabatic spin torque investigated using thermally activated magnetic domain wall dynamics
利用透射电子显微镜，我们研究了室温下坡莫合金（Ni 80 Fe 20）纳米线中两个位置之间的畴壁（DWs）的热激活运动。我们表明，这种纯粹的热运动是很好地描述了阿罗修斯定律，允许描述的DW作为一个准粒子在一维潜在的景观。通过注入小电流，电势被修改，允许确定非绝热自旋扭矩：横向DW的非绝热系数为0.010 +/- 0.004，涡旋DW的非绝热系数为0.073 +/- 0.026。较大的值归因于存在较高的磁化梯度。
2010-05-07 cond-mat.mes-hall
Super-harmonic injection locking of nano-contact spin-torque vortex oscillators
研究了微波小电流作用下单纳米接触（NC）自旋力矩涡旋振荡器（STVO）的超谐波注入锁定。在微波磁电子测量中，在STVO基频$f_{0}$的四次谐波处观察到频率锁定。STVO相对于$f_{0}$的大的频率可调谐性允许装置通过调谐DC电流被锁定到微波频率$f_{RF}$的多个次谐波，或者锁定到在宽范围的$f_{RF}$上的相同次谐波。在一般情况下，锁定范围，线宽和振幅的分析表明，锁定效率随着谐波数的增加而降低，如预期的非线性振荡器的谐波同步。时间分辨扫描克尔显微镜（TRSKM）显示锁定到基频和谐波频率的状态的磁化动力学的空间特征的显着差异，这表明在同一设备内的核心轨迹的显着差异。NC-STVO的超谐波注入锁定可以为诸如纳米级分频器之类的设备开辟可能性，而芯轨迹的差异可以通过调谐共享磁层内的动态的空间特性来允许在多振荡器网络中实现相互同步。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Parameter space for thermal spin-transfer torque
热自旋转移力矩描述了通过施加热流来操纵磁化。Jia等人在2011年对该效应进行了理论计算。它被发现需要大的温度梯度在开尔文的顺序跨越超薄MgO屏障。在本文中，我们提出的结果的制造和表征的磁性隧道结与3单层薄氧化镁障碍。通过高分辨率透射电子显微镜成像定量研究了不同生长条件下的界面质量。我们证明隧穿磁阻比高达55%至64%的3至4单层势垒厚度。具有垂直磁化各向异性的磁性隧道结显示自旋转移力矩开关，临界电流为0.2 MA/cm $^2$。热产生的扭矩从头计算使用Korringa-Kohn-Rostoker和非平衡格林函数方法。使用COMSOL模拟了飞秒激光脉冲产生的温度梯度，揭示了20 K的梯度，使热自旋转移扭矩开关。
2013-03-17 cond-mat.mes-hall
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
Magneto-optical and micromagnetic simulation study the current driven domain wall motion in ferromagnetic (Ga,Mn)As
利用空间分辨的极磁光克尔效应显微镜和微磁学模拟研究了具有垂直各向异性的Ga_（0.95）Mn_（0.05）As霍尔棒结构中电流驱动的畴壁运动。无论初始磁位形如何，畴壁的传播方向与临界电流为1~ 2 × 10^5A/cm ^2的电流方向相反。考虑自旋转移矩项以及各种有效磁场项后，微磁学模拟结果与实验结果一致。我们的模拟和实验结果表明，自旋力矩，而不是奥斯特场是在这种材料中的电流驱动的畴壁运动的原因。
2008-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fieldlike and antidamping spin-orbit torques in as-grown and annealed Ta/CoFeB/MgO layers
本文对垂直磁化Ta/CoFeB/MgO多层膜中的电流感生自旋轨道力矩进行了全面的研究。将样品在高达300摄氏度的步骤中退火，并使用X射线吸收光谱、透射电子显微镜、电阻率和霍尔效应测量进行表征。通过进行绝热谐波霍尔电压测量，我们表明，横向（类场）和纵向（反阻尼类）的自旋轨道转矩组成的恒定和磁化依赖的贡献，这两者都强烈地随退火。这种变化与饱和磁化强度和磁各向异性的变化相关，并被分配到层的化学和结构修改。恒定和各向异性扭矩项作为退火温度的函数的相对变化是相反的类场和antidamping扭矩。用亚μs电流脉冲测量开关几率表明，临界电流随层的磁各向异性增加而增加，而开关效率（以磁各向异性能量与脉冲能量之比表示）则减小。实现最大磁各向异性、饱和磁化强度和开关效率的最佳退火温度被确定为在240摄氏度和270摄氏度之间。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
The spin-switch scanning tunneling microscopy: an architecture to probe electron-phonon interactions in the atomic scale
提出自旋开关扫描隧道显微镜架构，利用FM/SG/FM结构中的电阻开关行为，通过隧道电子诱导自旋转移力矩或自旋-声子相互作用，实现对任意材料原子尺度电子-声子相互作用的成像。
2025-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of the spin transfer torque efficiency in magnetic STM junctions
介绍了一种结合计算磁扫描隧道显微镜（STM）中弹性隧穿电子的电荷和矢量自旋输运的方法。该方法是基于三维Wentzel-Kramers-Brillouin（3D-WKB）的方法结合电子结构的计算，使用第一性原理密度泛函理论。作为应用，我们分析了STM对比度反转的Fe/W（110）表面上的电荷电流依赖于偏置电压，针尖样品之间的距离和相对磁化方向之间的铁尖。对于自旋转移力矩（STT）矢量，我们发现，它的面内分量一般大于面外分量，我们确定了一个纵向自旋电流分量，然而，这并不有助于扭矩。我们的研究结果表明，在磁性STM结的转矩电流的关系遵循幂律，而不是一个线性函数。因此，我们表明，STT和自旋极化的电荷电流之间的比例不是恒定的，更重要的是，它可以通过调整的偏置电压，针尖样品的距离和磁化旋转。我们发现，通过选择适当的偏置电压，STT效率可以提高约7倍。因此，我们证明了可能的提高STT效率的磁性STM结，这可以利用在技术应用。我们讨论了我们的结果，鉴于间接测量的STT以上的Fe/W（110）表面的Krause等人报道的物理评论Lett。107，186601（2011）中所述。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
On the characteristics of helium filled nano-pores in amorphous silicon thin films
本文结合理论计算与STEM/EELS实验，研究非晶硅中充氦纳米孔的密度和压力等关键性质，并证明其行为与硅中氦气泡及块体凝聚氦基本一致，主要由氦密度决定。
2024-07-05 cond-mat.mes-hall
Single-spin spectroscopy of spontaneous and phase-locked spin torque oscillator dynamics
本研究利用 N-$V$ 磁测量技术探测自旋轨道力矩驱动的坡莫合金纳米线杂散场动力学，观察了自发与相位锁定磁振荡的 ODMR 特征，并构建宏观自旋模型进行解释，为 N-$V$-自旋波耦合机制提供了新见解与扫描探针显微镜新模态。
2023-07-29 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
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
Direct observation of magnetic droplet solitons in all-perpendicular spin torque nano-oscillators
磁液滴是一种非拓扑的动力学孤子，在具有垂直各向异性自由层的纳米接触型自旋矩纳米振荡器（NC-STNOs）中可以成核和维持.虽然最初在全垂直NC-STNO中预测，但到目前为止，所有实验演示都依赖于具有面内偏振层的正交装置，该偏振层需要强磁场以用于液滴成核。在这里，我们反而显示了在适度的垂直领域和广泛的纳米接触尺寸的所有垂直NC-STNO中的磁性液滴的成核和持续操作。电液滴被观察到作为一个中间电阻状态伴随着宽带低频微波噪声。使用倾斜场，其在自由层和固定层之间引入非零相对角度，也可以确定实际的液滴进动频率。最后，液滴的大小，其周长宽度，和其完全反转的核心直接观察下的80纳米直径的纳米接触，使用扫描透射X射线显微镜上的Ni和Co的边缘。液滴直径为150 nm，即几乎是纳米接触的标称尺寸的两倍，并且液滴具有约70 nm的周长宽度。
2017-07-05 cond-mat.mes-hall
Topological spin-torque diode effect in skyrmion-based magnetic tunnel junctions
本研究提出并验证了基于斯格明子的磁性隧道结中的拓扑自旋扭矩二极管，实现了室温下对斯格明子动力学的电激发与检测，为节能微波器件提供了新方案。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall
Control of Majorana Edge Modes by a g-factor Engineered Nanowire Spin Transistor
我们提出了操纵马约拉纳边缘状态通过杂化和自旋电流在纳米线自旋晶体管。自旋晶体管基于异质结构纳米线，该异质结构纳米线包括具有分别形成拓扑和非拓扑区域的大g因子和小g因子的半导体。束缚边缘态的杂化导致自旋电流和$4π$ -周期性扭矩，作为相对磁场角的函数-一种与分数约瑟夫森效应对偶的效应。在磁场几乎为零且自旋沿自旋轨道场方向守恒的非拓扑区域，我们建立了力矩与自旋流之间的关系。角动量转移可以通过灵敏的磁共振力显微镜技术检测。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
AFM Cantilever Magnetometry for Measuring Femto-Nm Torques Generated by Single Magnetic Particles for Cell Actuation
本研究开发了一种基于原子力显微镜悬臂梁的磁力测量方法，成功量化了单个合成反铁磁纳米片在磁场下产生的飞牛·米级力矩，为机械生物学中的细胞驱动和微小机械刺激提供了有效手段。
2024-12-23 cond-mat.mes-hall
Antiferromagnetic coupling across silicon regulated by tunneling currents
我们报告的增强反铁磁耦合外延Fe/Si/Fe结构的电压驱动的自旋极化隧穿电流。使用弹道电子磁显微镜，我们建立了热电子集电极电流反映磁化取向和磁电流超过200%，在室温下。对应于平行排列的磁化的集电极电流的饱和磁场随着隧穿电流而上升，从而证明了反平行排列的稳定性和增加的反铁磁耦合。我们将反铁磁耦合的增强与隧穿电子介导的局域动态自旋力矩联系起来
2011-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Microwave soft x-ray microscopy for nanoscale magnetization dynamics in the 5-10 GHz frequency range
我们提出了一种扫描透射X射线显微镜设置结合一种新的微波同步方案，以研究高频磁化动力学在同步光源。所需的灵敏度，以检测小的变化，在短的时间尺度和纳米空间尺寸的磁化强度是通过结合开发的激发机制与单光子计数电子被锁定到同步加速器的工作频率。所需的机械稳定性通过显微镜的紧凑设计来实现。我们的仪器能够在5-10 GHz范围内创建动态现象的直接图像，分辨率为35 nm。当与圆偏振X射线一起使用时，上述功能可以结合起来研究微波频率下的磁现象，例如铁磁共振（FMR）和自旋波。我们展示了我们的技术的能力，通过呈现相位分辨图像的6 GHz的纳米级自旋波所产生的自旋扭矩振荡器，以及均匀的铁磁旋进与~0.1度振幅在9 GHz的微米尺寸的钴条。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Skyrmionic device for three dimensional magnetic field sensing enabled by spin-orbit torques
本研究提出一种基于[W/CoFeB/MgO]多层膜和自旋轨道矩的斯格明子器件，通过差分测量方案实现三维磁场传感，揭示了斯格明子拓扑转变导致电阻变化的传感机制。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall
Impact of intra-grain spin wave reflections on nano-contact spin torque oscillators
我们研究了实验观察到的纳米接触自旋力矩振荡器中传播的自旋波模式的变化的电流-频率非线性的起源。名义上相同的设备与100纳米直径的特征在于电微波测量，并显示大的变化，在所产生的频率作为驱动电流的函数。这种定量和定性的设备到设备的变化被描述在线性电流间隔之间的连续和不连续的非线性过渡。使用原子力和扫描电子显微镜确定我们样品中的薄膜颗粒微观结构为30纳米尺度。微磁学模拟表明，自旋波在晶界上的反射导致了驻波共振组态。对于具有单个人造颗粒的模拟器件，频率随着驱动电流线性增加，直到减小的波长最终迫使形成另一个自旋波腹。这种转变导致频率与电流关系中的不连续阶跃。完整的，随机生成的晶粒微观结构的模拟还显示出连续的非线性和由此产生的设备到设备的频率变化，这是类似的实验水平。从4 K到300 K的温度上的谐振模式转换的非线性和频率噪声的影响进行了研究，使用模拟和它被发现，作为驱动电流的函数的谱线宽度的峰值电平在定量上同意在室温下的实验中发现的典型水平。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ferromagnetic resonance phase imaging in spin Hall multilayers
利用时间分辨反常能斯特效应显微镜（TRANE）对自旋霍尔多层膜样品的磁旋进相位进行了实验成像，研究了样品的射频驱动场矢量。我们的铁磁共振（FMR）测量量化的相位和振幅的磁进动和电流，这使我们能够建立总的驱动场的方向和自旋霍尔效应的强度。在均匀宽度的沟道中，我们观察到横向穿过沟道的FMR相位的空间变化。我们解释我们的研究结果的背景下，使用自旋转移矩铁磁共振技术的电测量，并表明，所观察到的相位变化引入了系统的校正到自旋霍尔角，如果空间相位和振幅的变化不考虑在内。
2015-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental observation of the interaction of propagating spin waves with Néel domain walls in a Landau domain structure
研究了由Heusler化合物Co $_2$ Mn $_{0.6}$ Fe $_{0.4}$ Si构成的正方形微结构中传播的偶极自旋波与磁畴壁的相互作用。利用磁力显微镜，证实了由Néel畴壁分隔的四个磁畴的Landau态的可逆制备。在其中一个域中实现了使用微结构天线的局部自旋波激发。布里渊光散射显微镜（BLS）研究表明，剩磁态的畴结构对自旋波的激发和传播有很大的影响。畴壁强烈地反射自旋波，可以用作自旋波反射器。与微磁模拟的比较表明，强反射是由于长程偶极相互作用，这具有重要的意义，使用这些自旋波施加全磁子自旋转移力矩。
2015-06-07 cond-mat.mes-hall
Spin Transfer of Quantum Information between Majorana Modes and a Resonator
我们发现，机械共振器和majorana束缚态之间的共振耦合和纠缠可以通过自旋电流在具有强自旋轨道相互作用的一维量子线中实现。由振动磁体和静止磁体引起的束缚态可以杂交，从而导致作用在谐振器上的自旋电流引起的$4π$ -周期性扭矩，其作为相对场角的函数。我们研究了利用磁共振力显微镜技术检测和操纵马约拉纳束缚态的可行性。
2013-06-10 cond-mat.mes-hall
Mapping of Spin-Wave Transport in Thulium Iron Garnet Thin Films Using Diamond Quantum Microscopy
该研究结合金刚石 NV 磁力测量与自旋波电传输谱，实现 TmIG 薄膜自旋波的亚微米空间成像，并测得其振幅、约50 μm衰减长度及0.8–2 μm波长。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall
Deterministic generation of skyrmions and antiskyrmions by electric current
磁skyrmions是纳米级的自旋量子池，有望在未来的自旋电子学应用中取得突破。通过电流来控制磁skyrmions的产生对于这一目的至关重要。虽然先前的研究已经证明了这种操作，但所产生的skyrmions的拓扑电荷由外部磁场的方向决定，因此是固定的。在这里，我们报告的电流诱导Skyrmions创建手性磁铁FeGe纳米结构使用\emph{in-situ}洛伦兹透射电子显微镜。我们证明，只需控制零磁场下电流的方向，磁skyrmion或反磁skyrmion都可以从磁螺旋基态转移。力的分析和对称性的考虑，支持微磁模拟，很好地解释了实验结果，其中磁skyrmions或antiskyrmions创建由于边缘不稳定性的螺旋状态中存在的自旋转移力矩。按需产生skyrmion和控制其拓扑结构的电流，而不需要磁场将使新的纯电控skyrmion设备。
2021-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cryogenic Magneto-Terahertz Scanning Near-field Optical Microscope (cm-SNOM)
本文构建可在1.8 K、5 T下工作的cm-SNOM平台，集成磁低温恒温器、AFM与飞秒激光放大器，实现超导和拓扑材料的磁-太赫兹近场纳米光谱与成像。
2022-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Direct observation and imaging of a spin-wave soliton with $p-$like symmetry
通过自旋转移矩效应由电流驱动的磁激发的预测和实现，使得能够实现新颖的磁性纳米器件，其中自旋波可以用于处理和存储信息。这种器件的功能控制依赖于对非线性自旋波激发特性的理解。研究表明，自旋波既可以表现出巡游特性，也可以表现为局域孤子。到目前为止，人们一直认为局域孤子具有圆柱形的$s-$对称性。使用新开发的高灵敏度时间分辨磁X射线显微镜，我们反而观察到一种新的局域孤子激发的出现与节线，即与$p-$一样的对称性。微磁学模拟确定了控制从$s-$到$p-$的转变的物理机制。我们的研究结果提出了一个潜在的新途径，设计人工原子与可调的动力学状态，使用纳米磁性器件。
2015-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct current control of three magnon scattering processes in spin-valve nanocontacts
利用布里渊光散射显微镜研究了在微波和直流电流驱动下，具有纳米级点接触的扩展自旋阀结构的自由层中自旋波的产生.与直接激发的自旋波同时，观察到强非线性效应，即相对于激发频率\emph{f}产生具有整数倍频率（2 \emph{f}、3 \emph{f}、4 \emph{f}）的本征模和具有非整数因子（0.5 \emph{f}、1.5 \emph{f}）的模。这些非线性模式的起源可以追溯到三个磁振子散射过程。直流电流对频率为\emph{f}的基模的产生的影响可以与自旋转移矩有关，而三磁振子散射过程的效率由奥斯特场控制，作为直流电流的附加效应。
2009-05-04 cond-mat.mes-hall
Imaging and writing magnetic domains in the non-collinear antiferromagnet Mn$_{\text{3}}$Sn
利用非共线反铁磁体（AFM）的独特性质对于充分利用反铁磁自旋电子学的潜力至关重要。事实上，许多实现铁磁自旋电子器件的效应在具有非共线自旋结构的材料中具有对应的对应物。此外，在非共线AFM中实验观察到了磁自旋霍尔效应等新现象，并从理论上预测了通过自旋极化电流实现的铁磁自旋转移力矩的等价存在。尽管有这些发展，在非共线反铁磁体中观察到的丰富的物理现象的解释是具有挑战性的，因为微观自旋排列，磁畴分布和畴取向已被证明是非常难以实验访问。由于成像和写入磁畴对于应用来说是至关重要的，因此这就更成问题了。成功的成像是一个基本的要求，以实验证实自旋转移扭矩作用于非共线畴壁，因此突出的兴趣。在这里，我们证明了非共线AFM Mn3Sn薄膜的局部磁结构可以通过扫描热梯度显微镜（STGM）成像。该技术基于在样品表面上扫描激光点，并记录随后的热电压。我们在一系列不同的温度下的磁结构的图像，并表明，在室温下，域结构是不受影响的应用程序的中等磁场。除了成像，我们建立了一个计划，热辅助磁纪录，使用局部激光加热结合磁场有意写入反铁磁域图案。
2019-05-31 cond-mat.mes-hall
High-resolution tunneling spin transport characteristics of topologically distinct magnetic skyrmionic textures from theoretical calculations
在自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）的框架下，采用3D-WKB标量电荷和矢量自旋输运理论，研究了拓扑结构不同的实空间磁性Skyrmionic织构的高分辨率隧穿电子自旋输运性质（纵向自旋流（LSC）和自旋转移矩（STT）图）.在我们的理论研究中，我们考虑了（Pt $_{0.95}$ Ir $_{0.05}$）/Fe/Pd（111）双磁性薄膜中具有不同拓扑电荷（$Q=-3,-2,-1,0,1,2$）的亚稳Skyrmionic自旋结构.使用面外磁化SP-STM尖端，发现作用于磁纹理自旋的LSC矢量和所有STT矢量分量的映射表现出与skyrmionic对象相同的拓扑结构。相比之下，平面内磁化尖端通常不会导致自旋输运矢量图，其在拓扑上等同于底层自旋结构，除了在样品和尖端的自旋极化之间的特定关系处作用于skyrmionic纹理的自旋的LSC矢量。自旋输运矢量的大小表现出密切的关系，无论skyrmionic拓扑结构的电荷电流SP-STM图像。此外，我们发现，STT的效率（扭矩/电流比）作用于自旋的skyrmions可以达到大的值高达$\sim$ 25 meV/ $μ$ A（$\sim$ 0.97 $h/e$）以上的边缘的磁性物体，但它显着变化之间的大和小的值取决于SP-STM尖端以上的拓扑自旋纹理的横向位置。一个简单的表达式的STT效率的介绍，以解释其变化。我们计算的自旋输运矢量可用于研究自…
2020-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Electric-Field Control of Quantum Tunneling Regimes in Focused He-Ion-Beam-Irradiated Oxide Interfaces
CNR-SPIN（意大利国家研究委员会自旋物理学研究所）；University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Physikalisches Institut, Center for Quantum Science (CQ) and LISA+, University of Tübingen（蒂宾根大学物理学院量子科学中心与LISA+）；Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC–Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所（CSIC-萨拉戈萨大学））；Physikalisches Institut, University of Tübingen（蒂宾根大学物理学院）
通过聚焦氦离子束辐照氧化物界面，实现二维电子系统隧道场效应晶体管的制备，利用电场调控实现量子隧穿态的精准控制，为复杂氧化物界面功能工程提供新方法。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall
Direct Imaging of Electrical Switching of Antiferromagnetic Néel Order in $α$-Fe$_2$O$_3$ Epitaxial Films
本文报道了利用光电子能谱电子显微镜直接观察到微米级Pt/ $α$ O $_3$霍尔棒中反铁磁畴的Néel矢量随电脉冲的变化.电流脉冲导致可逆和可重复的切换，电流方向决定最终状态，与仅探测空间平均响应的霍尔效应实验一致。电流脉冲也会在电流路径内甚至电流路径外的磁畴结构中产生不可逆的变化，在这两种情况下，只有一小部分磁畴响应脉冲而发生转变。此外，对不同X射线偏振下拍摄的图像的分析表明，AFM Néel阶在平衡时具有平面外分量，这在分析开关数据时需要考虑。这些结果表明，除了与自旋轨道扭矩从Pt层，这可以产生可逆的开关的影响，在AFM顺序的变化可以引起纯粹的热效应。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall
