Fast, nanoscale addressability of nitrogen-vacancy spins via coupling to a dynamic ferromagnetic vortex
铁磁涡旋域的核心产生了一个强大的局部磁场，可以在纳秒时间尺度上进行操纵，提供了一个平台，用于在室温下以纳米级分辨率寻址和控制金刚石中的单个氮空位中心自旋。首先，我们表明，铁磁涡旋可以驱动到附近的氮空位缺陷使用小的外加磁场，诱导显着的氮空位自旋分裂。其次，我们发现，由涡旋产生的磁场梯度足以解决纳米长度尺度分离的自旋。通过施加微波频率的磁场，我们驱动涡旋和氮空位自旋，从而增强自旋态的相干旋转。最后，我们证明，通过驱动的涡旋上的快速时标，顺序寻址和相干操纵的自旋是可能的$\sim100$ ns时标。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall
Magnetization reversal driven by low dimensional chaos in a nanoscale ferromagnet
高能效的磁化切换是非易失性磁存储和磁神经形态计算的核心问题。在过去的二十年里，几种有效的磁开关方法被证明是包括自旋力矩，磁电和微波辅助开关机制。在这里，我们报告了一个新的机制，引起磁开关的发现。我们的实验结果表明，低维磁混沌诱导的交变自旋力矩可以大大增加在纳米铁磁体的热激活磁开关的速率。这种机制在自旋力矩幅度上表现出明显的阈值特性，其效率随着自旋力矩频率的降低而增加。我们提出的分析和数值计算，定量地解释这些实验结果，并揭示了鞍平衡附近的低维磁混沌在提高开关率所发挥的关键作用。我们的工作揭示了在磁纳米系统的能量辅助切换中混沌和随机性之间的重要相互作用，并为提高自旋扭矩存储器和逻辑的能量效率铺平了道路。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
Hybrid structure with a ferromagnetic film and an array of magnetic molecules for deep-nanoscale reprogrammable magnonics
Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences（波兰科学院核物理研究所）；Faculty of Physics and Astronomy, Adam Mickiewicz University（波兹南亚当密茨凯维奇大学物理与天文学学院）；Institute of Molecular Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院分子物理研究所）
该研究提出了一种基于铁磁薄膜和磁性分子阵列的混合结构，通过磁性分子的排列和外部磁场控制，实现深纳米尺度的可重编程磁学系统，适用于高频自旋波应用。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall
High Frequency Domain Wall Oscillations in Ferromagnetic Nanowire with a Nanoscale Dzyaloshinskii Moriya Interaction (DMI) Region
Dzyaloshinskii Moriya相互作用（Dzyaloshinskii Moriya Interaction，Dzyaloshinskii Moriya Interaction）为许多新的手性结构（如Skyrmions）奠定了基础。在迄今为止的大多数研究中，磁层存在于整个磁性层中。在这里，我们报告我们的调查，铁磁纳米线，铁磁被限制在纳米级区域。我们观察到，磁性能的局部调制的影响下的自旋转移力矩的磁畴壁的振荡。振荡频率在几GHz内可调，这使得这一观察对神经形态计算中的应用可能有用。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnonic crystals - prospective structures for shaping spin waves in nanoscale
本文从理论上研究了一维、二维和三维周期性磁振子晶体中自旋波的能带结构。我们用平面波法、频域有限元法和时域微磁模拟方法求解Landau-Lifshitz方程，得到自旋波的动力学和本征模谱。在线性近似下计算了自旋波谱。在本文中，我们显示这些方法在计算各种类型的自旋波的有用性。本文研究了一维磁振子晶体中Damon-Eshbach自旋波的表面特性及其表面局域化随第一布里渊区带数和波数的变化。自旋波激发的表面性质通过用导体覆盖磁振子晶体的板被进一步利用。二维磁振子晶体中的能带结构由于退磁场引入的附加空间不均匀性而变得复杂。这改变了自旋波色散，使得磁振子晶体的能带结构强烈依赖于夹杂物的形状和晶格类型。内部磁场的不均匀性对于晶格常数小的磁振子晶体变得不重要，其中交换相互作用占主导地位。对于具有小晶格常数的三维磁振子晶体，我们发现了宽的磁振子带隙，并指出可以探索不同材料在磁振子晶体中的空间分布，以实现自旋波的定制有效阻尼。
2017-03-11 cond-mat.mes-hall
Nanoscale imaging of ferromagnetic vortex dynamics with scanning NV magnetometry
Northeastern University（东北大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
该研究利用扫描NV磁力计实现了约50 nm空间分辨率的铁磁涡旋静态场与微波场成像，揭示了无序对微波倏逝衰减的影响，其技术分辨率优于衍射极限技术，可用于磁子器件研发。
2026-08-12 cond-mat.mes-hall
Investigation of ferromagnetic domain behavior and phase transition at nanoscale in bilayer manganites
理解锰氧化物中巨磁电阻的基本机制和现象学主要集中在原子和纳米级物理学上，如双交换，相分离和电荷顺序。在这里，我们认为一个更宏观的观点的锰氧化物材料的物理，报告的铁磁畴行为在一个双层锰氧化物样品的名义组成的La $_{2-2x}$ Sr $_{1+2x}$ Mn $_2$ O $_7$与$x=0.38$，研究使用原位洛伦兹透射电子显微镜。阐明了磁晶各向异性对畴壁结构的作用。在冷却时，在$a-b$平面内的居里温度下，可以看到磁畴对比度首先出现。随着温度的进一步降低，磁畴面积分数的变化被用来估计描述铁磁相变的临界指数。铁磁相变伴随着一个独特的纳米级颗粒对比接近居里温度，我们推断这是与铁磁纳米团簇的存在下，在一个顺磁性的矩阵，这还没有在双层锰氧化物的报道。
2015-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous polarization-dependent transport in nanoscale double-barrier superconductor/ferromagnet/superconductor junctions
研究了纳米尺度超导（S）器件的输运性质，其中两个超导电极由两条平行的铁磁（F）线桥接，形成一个SFFS结，两条线之间的间距小于超导相干长度。这允许发生交叉Andreev反射。我们发现，作为温度的函数的电阻表现出的行为让人想起的再入效应，并在低温和激发能低于超导能隙，对应于铁磁线的磁化的反平行排列的电阻高于平行排列，在相反的交叉Andreev反射预期的行为。我们提出了一个模型的基础上自旋相关的界面散射，解释了这一令人惊讶的结果，并展示了界面参数的结输运性质的敏感性。
2012-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nanoscale Magnetic Compasses
我们成功地合成了纳米磁罗盘。这些铁磁性的碳化铁纳米颗粒被封装在一对平行的碳针中，它们会响应外部磁场而改变方向。电子全息揭示了磁场局限于双锥状颗粒附近，这是由几个铁磁畴。这些纳米罗盘磁性排列并封装在丙烯酸酯聚合物基质中，表现出各向异性的体积磁导率，其易磁化轴垂直于针方向，这可以理解为非球形单畴颗粒的各向异性退磁场的结果。这种具有正交磁轴和结构轴的新型材料可以作为电磁波吸收材料和磁流变液中的磁性成分。
2017-03-03 cond-mat.mes-hall
Revisiting the Analytical Solution of Spin-Orbit Torque Switched Nanoscale Perpendicular Ferromagnet
针对垂直磁体自旋轨道矩翻转中现有模型与实验偏差大的问题，本研究发现磁化强度平滑过渡而非先与自旋极化对齐，并指出进动手性反转是实现确定性翻转的关键，据此建立的新解析模型与实验数据高度吻合。
2024-08-25 cond-mat.mes-hall
Nanoscale magnetic structure of ferromagnet/antiferromagnet manganite multilayers
利用极化中子反射法和磁测量技术，研究了一系列La 2/3 Sr 1/3 MnO 3/Pr 2/3 Ca 1/3 MnO 3（LSMO/PCMO）超晶格在不同反铁磁（AFM）PCMO层厚度（0<= tA <=7.6 nm）下的磁结构.而LSMO在与PCMO的界面处呈现出一些磁阻挫单层，在后者中，发现由于AFM基质中的FM夹杂物的磁性贡献在t_A~3 nm处最大。FM力矩的这种增强发生在层厚度和簇尺寸之间的匹配处，其中FM簇将找到在“非FM”材料内容纳的最佳应变条件。这些结果具有重要的意义，通过显式控制应变调谐相分离。
2007-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Unraveling nanoscale magnetic ordering in Fe3O4 nanoparticle assemblies via x-rays
理解磁性纳米颗粒之间的相关性对于纳米技术非常重要，例如高密度磁纪录和生物医学应用，其中功能化磁性颗粒用作造影剂和药物输送。控制单个粒子的磁状态的能力取决于对粒子组装时的磁相关性的良好了解。无法通过标准的磁力测量技术，纳米级的磁性有序的Fe3O4纳米粒子的自组装在这里通过X射线共振磁散射（XRMS）揭示。在整个磁化过程中测量，XRMS信号揭示了大小依赖的粒子间磁相关性。较小（5 nm）的颗粒显示出很小的磁相关性，即使当紧密堆积时，在没有外场的情况下也会产生大部分磁无序，这是超顺磁性行为的特征。相比之下，较大的（11纳米）粒子往往是强相关的，产生混合的磁性秩序，包括铁磁和反铁磁秩序。这些强的磁关联即使在粒子稀疏分布时也存在。
2020-07-17 cond-mat.mes-hall
Electrical detection of interfacial exchange field at the (ferromagnetic insulator)|(normal metal) interface using spin-dependent scattering
本文通过磁电阻测量探测铁磁绝缘体EuS与正常金属Cu界面的交换场，证明自旋相关散射产生显著面内磁电阻，为低功耗绝缘体自旋电子学器件提供检测方法。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall
An observable effect of spin inertia in slow magneto-dynamics: Increase of the switching error rates in nanoscale ferromagnets
Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程用于模拟铁磁体中的磁动力学，默认地假设当导致旋进的真实或有效磁场关闭时，与自旋旋进相关的角动量可以瞬时松弛。这种忽略“自旋惯性”的做法是不符合物理规律的，而且违反了能量守恒定律。最近，对LLG方程进行了修改，以考虑惯性效应。然而，人们的共识似乎是，这种效应在慢磁动力学中并不重要，慢磁动力学发生在比角动量的弛豫时间长得多的时间尺度上，在铁磁体中，角动量的弛豫时间通常为几fs到大约100 ps。在这里，我们表明，至少有一个非常严重的和可观察到的自旋惯性效应，即使在缓慢的磁动力学。它涉及到开关错误概率与翻转磁化的纳米级铁磁体与外部代理，如磁场。当场强接近开关阈值时，开关可能需要~ns才能完成，这比角动量弛豫时间要长得多，但自旋惯性的影响在开关误差概率中也能感受到。这是因为，当由于自旋惯性引起的章动动力学占主导地位时，切换轨迹的最终命运，即它是否导致成功或失败，受到切换动作的前几个ps中发生的事情的影响。自旋惯性增加了错误概率，这使得切换更容易出错。这具有重要的技术意义，因为它关系到磁逻辑和存储器的可靠性。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Simultaneous nanoscale imaging of local conductivity and chemical potential in a quantum Hall isospin ferromagnet
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；Key Laboratory for Quantum Materials of Zhejiang Province, Department of Physics, School of Science, Westlake University（西湖大学理学院物理学系浙江省量子材料重点实验室）；Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), School of Physics, Renmin University of China（中国人民大学物理学院量子态构建与操控教育部重点实验室）；Department of Physics and Astronomy, University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学系）
提出扫描电导和化学势显微镜（SCCM），结合扫描微波阻抗显微镜和开尔文探针力显微镜，在双层石墨烯中同时映射量子霍尔态的局域电导和化学势，揭示了边缘扭转双双层石墨烯中量子霍尔同位旋铁磁态的级联和重现行为，并构建了完整的量子霍尔相图。
2026-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin torque ferromagnetic resonance with magnetic field modulation
我们提出了一种利用磁场调制的宽带自旋矩铁磁共振（ST-FMR）技术来测量磁性纳米结构中的自旋波性质。这种技术提供了很大的改进，在传统的ST-FMR测量的灵敏度，和应用这种技术的纳米磁性隧道结（MTJ）揭示了一个丰富的频谱的自旋驻波本征模。ST-FMR测量与自旋波谱的微磁模拟的比较，使我们能够解释在纳米MTJ的低频磁激发的字符。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transversal Magnetic Anisotropy in Nanoscale PdNi-Strips
我们研究亚微米铁磁PdNi薄膜带打算作为接触电极的碳纳米管为基础的自旋电子器件。测量了磁各向异性和微磁结构随温度和纵横比的变化。与形状各向异性的预期相反，在包含各种宽度的条带的阵列上的Pd0.3Ni0.7的磁滞测量指向样品平面中的易磁化轴，但横向于条带方向。在单个Pd0.3Ni0.7接触条上测量的各向异性磁阻和磁力显微镜图像证实了这一结论。
2012-12-28 cond-mat.mes-hall
Nanoscale control of perpendicular magnetic anisotropy, interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction and skyrmions in the inversion-symmetry-broken Ru/Co/W/Ru films
铁磁体（FM）和重金属（HM）之间的界面上产生的自旋-轨道效应的增强是可能的，通过在层状膜中的结构反转对称性的强破缺。在这里，我们表明，在Ru/Co/Ru膜中的Co和Ru之间的C3 N4 W中间层的引入能够保持垂直磁各向异性（PMA），同时诱导大的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（iiiT）。我们发现，Ru/Co/W/Ru薄膜的PMA高达0.35 nm的标称厚度的W（tW）。利用布里渊光散射（BLS）技术研究了Damon-Eshbach几何中自旋波的传播，发现随着tW的增加，自旋波的强度值急剧增加。当tW= 0.24nm时，最大吸收峰为-3.1erg/cm ~ 2，是准对称Ru/Co/Ru薄膜的10倍。在对称的HM/FM/HM三层体系中，通过界面工程化的纳米级反转不对称性同时控制PMA和iPhase强度的能力激发了对手性铁磁体的新的基本和实际兴趣，手性铁磁体是磁skyrmions的潜在宿主。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall
Magnetic domains and domain wall pinning in two-dimensional ferromagnets revealed by nanoscale imaging
磁畴结构和动力学在理解和控制二维磁体的磁性方面起着重要作用，这对基础研究和应用都很有意义[1-5]。然而，基于自旋相关的光学磁导率[1，2，6]和电导率[7-10]的探针方法既不能提供磁化强度的定量信息，也不能实现纳米级的空间分辨率。这些能力对于成像和理解磁畴的丰富特性至关重要。在这里，我们采用低温扫描磁强计使用单电子自旋的氮空位中心的金刚石探针，明确地证明了磁畴的存在，并研究它们的动力学在原子薄CrBr $_3$。该技术的高空间分辨率使得能够对磁畴进行成像，并且允许分辨被缺陷钉扎的畴壁。通过控制双层CrBr $_3$的磁畴演化，我们发现钉扎效应是主要的磁化机制，其饱和磁化强度约为26~ $μ_B$ /$^2$.通过微磁学模拟验证了磁畴结构和钉扎效应主导的磁畴反转过程。我们的工作突出了扫描氮空位中心磁强计作为一种定量探针，探索在纳米尺度上的二维磁性。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Off-Resonant Manipulation of Spins in Diamond via Precessing Magnetization of a Proximal Ferromagnet
我们报道了当附近的铁磁绝缘体钇铁石榴石被驱动进入进动时，金刚石中氮空位（NV）自旋的操纵。通过光致发光的变化测量的NV自旋极化的变化在幅度上与常规光学检测的磁共振的变化相当，但是依赖于不同的机制，因为它发生在远离NV自旋的磁共振频率的微波频率处。这一观察结果提出了一种新的方法，将铁磁自旋信息转移到顺磁体中，然后将响应转换为鲁棒的光信号。它也为研究纳米尺度下的铁磁性和自旋输运开辟了新的途径。
2014-03-04 cond-mat.mes-hall
Toward room-temperature nanoscale skyrmions in ultrathin films
打破小尺寸和室温稳定性之间的困境是基于Skyrmion的信息技术的必要前提。在这里，我们证明了通过速率理论和原子自旋哈密顿量，孤立skyrmion的稳定性，可以提高磁相互作用的协调变化，而保持skyrmion的大小不变的铁磁薄膜。我们预测的薄膜系统中，亚10纳米skyrmions的寿命可以达到几年在环境条件下。如此小的Skyrmions的长寿命是由于异常大的Arabius指数前和能量势垒的稳定作用在室温下是微不足道的。一个戏剧性的增加，在指数前实现由于软化的磁振子模式的skyrmion，从而增加了熵的skyrmion相对于过渡态的崩溃。增加skyrmion变形模式的数量应该是实现纳米级室温稳定skyrmion的指导原则。
2020-12-15 cond-mat.mes-hall
Nonequilibrium Seebeck and spin Seebeck effects in nanoscale junctions
本文理论研究了强耦合铁磁接触的关联纳米结非平衡热电输运，结合微扰展开与数值重整化群方法计算自旋相关输运，揭示自旋隧穿作用并阐明自旋塞贝克效应行为。
2023-07-19 cond-mat.mes-hall
Probing magnetism in 2D materials at the nanoscale with single spin microscopy
最近在二维范德瓦尔斯（vdw）晶体中发现的铁磁性引起了广泛的兴趣，由于其基础和应用研究的潜力。为了促进对VDW磁体的理解和应用，需要在纳米尺度上定量探测其磁特性的方法。在这里，我们报告的研究原子级薄晶体的vdw磁铁铬I $_3$下降到个人单层使用扫描单自旋磁力仪，并展示定量，纳米成像的磁化强度，局部缺陷和磁畴。我们确定的CrI $_3$单层的磁化强度为$\approx16~μ_B/$ nm $^2$，并发现在奇数层的样品可比值，而磁化消失时，层数是偶数。我们还建立了这种神秘的奇偶效应与材料结构密切相关，并且结构修改可以诱导铁磁和反铁磁层间有序之间的切换。除了揭示原子薄的CrI $_3$晶体中的磁性的新方面之外，这些结果还展示了单自旋扫描磁力仪用于研究2D vdw磁体中的磁性的能力。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal-magnetic noise measurement of spin-torque effects on ferromagnetic resonance in MgO-based magnetic tunnel junctions
铁磁共振热磁噪声（T-FMR）可以用来测量纳米磁性隧道结（MTJ）的磁垂直各向异性。为此目的，T-FMR测量进行了与外部磁场高达14千奥斯特施加垂直于膜表面的MgO为基础的MTJ下的直流偏置。观察到的频率-场关系表明，20 A CoFeB自由层具有比CoFeB的本征体值小得多的有效退磁场，其中4PiMeff =（6.1 +/- 0.3）kOe。这个值是一致的饱和磁场从相同的CoFeB厚度的扩展膜上的磁力测量。另一方面，面内T-FMR对于有效退磁场显示出不太一致的结果，这可能是由于更复杂模式的激发。这些实验表明，垂直T-FMR是首选的纳米MTJ的定量磁表征。
2009-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin polarized STM imaging of nanoscale Néel skyrmions in an SrIrO3/SrRuO3 Perovskite Bilayer
自旋极化扫描隧道显微镜（SPSTM）被用来直接成像纳米级Néel skyrmions在SrIrO 3/SrRuO 3双层系统，是迄今为止在任何系统中报道的最小的。离轴磁控溅射被用来盖外延膜的氧化物铁磁体SRO与2个单位电池的SrIrO 3，旨在提供界面自旋轨道耦合。原子分辨率STM成像和隧道光谱被用来识别岛状SrIrO 3晶粒和小区域的裸SrRuO 3。孤立的skyrmions只观察到SrIrO 3覆盖的区域的膜，并表现出的平均直径为3 nm的大小和形状的分布。我们发现，skyrmions必须完全包含在内，但可能小于，任何给定的SrIrO 3区域。此外，skyrmions观察到SrIrO 3岛的不同厚度的SPSTM对比度没有损失，这表明磁纹理位于SrIrO 3岛，而不是下面的铁磁SrRuO 3。密度泛函理论计算表明，这可能是由于一个小的感应磁矩与IrO层在SrIrO 3膜。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial orbital torques excite nanoscale terahertz magnons
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
本文构建原子级框架分离界面自旋与轨道力矩贡献，发现界面轨道力矩是激发纳米级太赫兹磁振子的主通道，为磁性多层膜的太赫兹自旋动力学调控提供微观基础。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Nanomagnetism of magnetoelectric granular thin-film antiferromagnets
反铁磁体最近成为自旋电子学应用的有吸引力的平台，与铁磁体相比，提供了全新的功能。虽然纳米薄膜材料是未来反铁磁自旋电子学技术发展的关键，但在纳米尺度上探索这种薄膜的实验工具仍然很少。在这里，我们提供了一个解决这个技术瓶颈，通过解决无处不在的表面磁化的磁电反铁磁体的颗粒状薄膜样品在纳米尺度上使用单自旋磁强计结合自旋敏感的运输实验。具体来说，我们定量成像了200 nm Cr $_2$ O $_3$薄膜中单个纳米级反铁磁畴在真实空间中以及顺磁到反铁磁相变中的演变。这些实验使我们能够辨别的Cr $_2$ O $_3$薄膜的关键性能，包括域形成的机制和组成膜的各个晶粒之间的交换耦合的强度。我们的工作为Cr $_2$ O $_3$的磁有序机制提供了新的见解，并建立了单自旋磁测量作为一种新的，广泛适用的反铁磁薄膜纳米级寻址的工具。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall
Proximity induced room-temperature ferromagnetism in graphene probed with spin currents
在石墨烯中引入和控制铁磁性为基础和应用研究开辟了一系列新的方向。到目前为止，已经采用了几种方法，例如引入缺陷，用吸附原子官能化，以及将石墨烯成形为具有明确定义的锯齿形边缘的纳米带。一种更鲁棒且侵入性更小的方法利用通过与石墨烯接近的铁磁绝缘体引入交换相互作用。在这里，我们提出了一个直接测量的交换相互作用在室温下的铁磁石墨烯。我们研究了在钇铁石榴石衬底上剥离的石墨烯中的自旋输运，其中观察到的自旋进动清楚地表明了交换场的存在和强度，这是诱导铁磁性的明确证据。我们用一个修正的Bloch扩散方程描述了结果，并提取了一个0.2T量级的平均交换场。此外，我们证明了邻近感应的2D铁磁体可以有效地调制自旋电流通过控制交换场的方向。这些结果可以为单原子厚自旋电子器件中的磁栅可调自旋输运提供基础。
2016-01-05 cond-mat.mes-hall
Current-field diagram of magnetic states of a surface spin valve in a point contact with a single ferromagnetic film
本文研究了外加磁场H和电流I对铁磁薄膜（F）与金属尖（N）之间自旋阀（SV）效应的影响。为了解释我们的观察，我们提出了一个模型的局部表面SV，这是在这样的N/F接触形成。在该模型中，N/F界面处的铁磁团簇在该SV中扮演自由层的角色。这个集群表现出更大的矫顽场比大部分的铁磁膜，大概是由于其纳米级的性质。最后，我们构造了表面SV作为I和H的函数的磁状态图。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall
Electrical domain writing and nanoscale potential modulation on LaVO$_3$/SrTiO$_3$
在某些绝缘钙钛矿氧化物之间的界面处形成的高迁移率2DEG已经被认为是奇异物理秩序（如超导性和铁磁性及其相互耦合）的新游乐场。人们一直在努力通过表面的纳米结构化在氧化物异质结构的这种界面处实现甚至更奇特的性质。在本文中，我们报告的写入和擦除这样的氧化物异质结构LaVO $_3$ /SrTiO $_3$使用导电AFM悬臂梁的电荷域。我们以周期性的方式图案化这些域，以便在表面上创建人工晶格。通过Kelvin探针显微镜、静电力显微镜和电导率测绘，我们发现这种人工晶格不仅能捕获载流子，而且能在表面形成一个可控的电势景观，这与局部电导率的调制相一致。可逆地图案化这种纳米结构的能力提供了在高迁移率氧化物异质结构中实现超高存储密度器件的前所未有的机会。
2016-09-29 cond-mat.mes-hall
Local electrical control of magnetic order and orientation by ferroelastic domain arrangements just above room temperature
铁磁性材料（铁磁、铁电、铁弹）通常分为具有不同序参量取向的畴。耦合不同的铁性系统产生了新的功能，例如对宏观磁性（包括磁化和矫顽场）的电控制。在这里，我们表明，铁弹域可以用来控制在纳米级的电压的磁秩序和磁化方向。我们使用特定元素的X射线成像映射的磁畴作为温度和电压的函数在外延FeRh的铁弹性钛酸钡。利用FeRh的纳米级相分离，我们在室温以上的小电场下局部地在铁磁性和反铁磁性之间相互转换。我们的研究结果强调了纳米铁性畴结构的重要性，以实现人工多铁性增强耦合。
2014-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Magnetic Domain Memory
磁畴存储器（MDM）是由某些磁性材料展现的再现完全相同的纳米级磁畴图案的能力，即使在其已被外部磁场完全擦除之后。在本章中，我们将回顾这种不寻常现象发生的各种情况。我们解释了部分MDM是如何第一次观察到在粗糙的Co/Pt多层膜与垂直磁化的结构缺陷的结果。然后，我们展示了如何实现100%MDM，即使在光滑的铁磁薄膜，通过耦合Co/Pd多层膜的反铁磁IrMn模板通过交换相互作用。我们描述了如何高MDM，几乎贯穿整个磁化过程中，得到零场冷却时，其阻断温度以下的材料交换耦合发生。我们还审查了MDM的持久性，通过现场循环，而温暖的材料一直到阻断温度。此外，我们讨论了MDM的空间依赖性，突出有趣的振荡行为，表明在纳米尺度的磁相关性和旋转对称性。最后，我们回顾了MDM对冷却条件的依赖性，揭示了如何通过调整冷却场的大小来完全控制MDM，打开和关闭MDM。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall
Strain tunability of perpendicular magnetic anisotropy in van der Waals ferromagnets VI3
具有高矫顽力的层状铁磁体在电子电路中的纳米级存储元件中具有特殊的应用，例如数据存储。因此，寻找新的硬铁磁体并有效地调节或提高磁性是当今层状磁体研究的热点。在这里，我们报告的应变调谐垂直磁各向异性范德华（vdW）铁磁体VI 3使用磁性圆二色性测量。对于未应变的薄片，M-H曲线显示具有垂直磁各向异性和大的矫顽力（在10 K时高达1.775 T）的矩形磁滞回线。在10 K下，当面内应变为2.9%时，材料的矫顽力最大可达2.6 T.我们的DFT计算表明，磁各向异性能（MAE）可以显着增加后，施加在平原拉伸应变，这有助于在VI 3薄片的磁性增强。同时，具有相似晶体结构的CrI 3的结晶度的应变可调谐性是有限的。其主要原因是与Cr ~（3+）相比，V ~（3+）在Ⅵ 6八面体中具有较强的自旋-轨道耦合。VI 3薄片的应变可调谐性突出了其集成到VDW异质结构中的潜力，为未来的纳米自旋电子器件和应用铺平了道路。
2022-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge-Induced Spin Torque in Anomalous Hall Ferromagnets
我们证明了当化学势在磁场中被调制时，在没有电流流动的情况下，磁掺杂系统中的自旋轨道耦合电子对局部磁化强度施加自旋力矩。自旋矩与反常霍尔电导率成正比，其有效场强可克服塞曼场。利用这种效应，通过薄膜中的栅极控制来切换局部磁化的方向。与传统的电流感应自旋-轨道转矩相比，该电荷感应自旋转矩基本上是平衡效应，因此，使用该操作原理的器件可能具有比传统器件更高的效率。除了一个全面的唯象推导，我们提出了一个物理理解的基础上的一个Dirac-Weyl半金属，可能实现在一个磁掺杂的拓扑绝缘体的模型。这种效应也可能在纳米过渡材料、复合氧化物铁磁体和稀磁半导体中实现。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall
Magnetocaloric effect and nature of magnetic transition in nanoscale Pr0.5Ca0.5MnO3
在10 nm的Pr0.5Ca0.5MnO3纳米粒子（PCMO 10）的磁热效应和性质的磁转变的转变温度附近进行系统的测量。麦克斯韦关系被用来估计磁熵的变化。在居里温度TC，83.5 K，磁熵的变化揭示了一个典型的变化与值0.57 J/kg K，并被发现是磁场依赖。从Δ S对T曲线下的面积，计算出在TC，83.5 K时的制冷量，发现为7.01 J/kg。Arrott图推断，由于铁磁和反铁磁相互作用之间的竞争，PCMO 10中的磁性相变在温度和磁场坐标中广泛分布。在调整颗粒尺寸、尺寸分布、形态和磁性相的相对分数后，可以进一步增强PCMO 10中的磁热效应。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emission and Propagation of Multi-Dimensional Spin Waves with nanoscale wavelengths in Anisotropic Spin Textures
自旋波为计算和信号处理提供了有趣的新视角，因为它们的阻尼可以低于传统CMOS电路中的欧姆损耗。为了控制自旋波在实际芯片上的空间范围和传播，磁畴壁显示出相当大的潜力作为磁振子波导。然而，具有纳米级波长的自旋波的低损耗引导，特别是围绕有角度的轨道，仍有待展示。在这里，我们的实验表明，这种先进的控制传播自旋波可以获得使用自然功能的磁序层间交换耦合，各向异性铁磁双层。使用扫描透射X射线显微镜，我们图像生成的自旋波和它们的传播跨越的距离超过数倍的波长，在扩展的平面几何形状，以及沿一维域壁，这可以是直的和弯曲的。在250 MHz ~ 3 GHz的相应激发频率下，观测到的波长范围在1 μm ~ 150 nm之间。我们的研究结果表明，在未来的自旋波逻辑和计算电路的磁振子波导采用畴壁的实际实施路线。
2018-11-27 cond-mat.mes-hall
Sub-nanoscale atom-by-atom crafting of skyrmion-defect interaction profiles
磁skyrmions是由于其拓扑性质和纳米尺寸的自旋电子器件的信息载体的主要候选人。然而，任何材料固有的不可避免的不均匀性导致skyrmion的钉扎或排斥，类似于生物学概念，定义了skyrmion-缺陷相互作用的表型，在它们的运动中产生复杂性，并挑战它们作为未来信息位的应用。在这里，我们表明，原子的原子制造的多原子缺陷，反铁磁性或铁磁性，允许他们的能量分布，我们建立一个示意性的庞氏正方形的繁殖。根据第一性原理，在Ir（111）表面上的PdFe双层中产生skyrmions，由此产生的相互作用表型是丰富的。它可以是相反的原始一个，并最终是双重钉扎排斥性质产生的能源景观托管多域。这是由堆叠网站，几何形状，尺寸和化学性质的吸附缺陷，控制所涉及的磁相互作用。这项工作提供了新的见解，对破坏性的设备架构的发展，将缺陷纳入其设计，旨在控制和引导skyrmions。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall
Probing magnetism via spin dynamics in graphene/2D-ferromagnet heterostructures
最近发现的二维磁绝缘体产生了很大的兴奋，其潜在的纳米操纵自旋或磁性。这些材料的一个有趣的用途是将它们与石墨烯接触，目的是使石墨烯具有磁性，同时保持其独特的电子特性。这样的系统可以证明在磁存储器等应用中是有用的，或者可以作为奇异物质状态的宿主。接近磁性绝缘体将改变石墨烯的自旋输运性质，这种相互作用的强度可以用Hanle自旋进动实验来探测。为了帮助分析这样的实验，在这项工作中，我们推导出一个明确的表达Hanle自旋旋进的石墨烯与铁磁绝缘体的磁化点垂直于石墨烯平面。我们发现，这种接口的结果在一个移动和不对称的汉勒响应，我们讨论了如何使用这种行为可以用来解释在这些系统中的自旋输运测量。
2019-08-26 cond-mat.mes-hall
Electrical tuning of spin current in a boron nitride nanotube quantum dot
通过施加电场来控制自旋电流和磁交换耦合，同时在耦合到铁磁电极的纳米结构中实现高自旋注入效率一直是纳米自旋电子学的突出挑战。人们正在不懈地寻找具有可调自旋相关性质的新的低维材料来解决这些挑战。在此，我们预测，从第一性原理，横向电场诱导开关的交换耦合和隧道磁电阻的符号在氮化硼纳米管量子点连接到铁磁镍接触。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
Josephson junction with a magnetic vortex
我们研究了圆极化的微米或亚微米大小的软铁磁材料圆盘的约瑟夫森隧穿。这样的磁盘包含一个漩涡，表现出丰富的经典动力学，最近被提议作为一种工具来研究量子动力学的纳米级涡核。在约瑟夫森电流的变化，这是一个微小的位移的涡核已被计算分析和绘制数值用于实验中使用的坡莫合金磁盘。结果表明，约瑟夫森结与磁盘在涡旋状态可以是一个有趣的物理系统，可以用来测量纳米级的磁涡旋运动。
2014-07-21 cond-mat.mes-hall
Manipulation of magnetic domain wall by ferroelectric switching: Dynamic magnetoelectricity at the nanoscale
使用电压控制磁性对于应用是高度期望的，但是由于极性和磁性之间的根本矛盾而仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一种机制，操纵磁畴壁亚铁磁或铁磁多铁性使用电场。与基于静态畴级耦合的研究不同，本文的磁电耦合依赖于畴壁周围的协同自旋动力学。伴随着极化反转驱动的自旋手征反转，在纳米尺度上实现了畴壁的“滚下坡”运动，从而局部调谐了磁化强度。该机制为通过自旋动力学实现实用、快速的逆磁电函数开辟了一条新的途径。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Shaping, imaging and controlling plasmonic interference fields at buried interfaces
以纳米（nm）和飞秒（fs）分辨率在掩埋界面处成膜和控制等离子体激元尚未实现，并且对于下一代等离子体激元/电子器件至关重要。在这项工作中，我们使用光来激发和形状的等离子体干涉图案在埋在纳米结构的薄膜中的金属-电介质界面。等离子体激元从光激发的纳米腔阵列中发射，其传播通过光子诱导近场电子显微镜（PINEM）拍摄。由此产生的电影直接捕捉等离子体动力学，允许量化它们的群速度约为0.3c，与我们的理论预测一致。此外，我们表明，光的偏振和纳米腔的设计可以定制形状瞬态等离子体光栅在纳米尺度。这些结果表明，动态成像与PINEM，铺平了道路的fs/nm可视化和先进的异质结构的等离子体场的控制的基础上的新型2D材料，如石墨烯，MoS $_2$，金属薄膜。
2016-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of electron beams with optical nanostructures and metamaterials: From coherent photon sources towards shaping the wave function
研究电子束与材料和光的相互作用已经是一个多世纪以来的研究领域。量子力学的兴起使这一领域在理论上得到了发展，电子显微镜和加速器的出现使这一领域在技术上得到了发展。如今，通过全息术、断层摄影术和最近的光子诱导近场电子显微镜等先进技术，可以从物质中的电子诱导激发中发现大量信息。问题是，是否可以以更有效的方式控制相互作用，以便通过执行具有更好的空间，时间和能量分辨率的实验来解决电子诱导极化的模式分解等重要问题。本文综述了在纳米尺度上控制电子和光相互作用的最新进展。将讨论电子与纳米结构和超材料相互作用的理论和数值方面，目的是了解电子与更复杂结构相互作用的辐射机制。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Nucleation and Arrangement of Abrikosov Vortices in Hybrid Superconductor-Ferromagnetic Nanostructure
Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）
研究通过模拟揭示了混合超导-铁磁纳米结构中涡旋在不均匀磁场下的动态行为及稳态配置，揭示了复杂钉扎机制对超导系统优化的意义。
2024-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Near-field magneto-caloritronic nanoscopy on ferromagnetic nanostructures
近场光学显微术是近年来发展迅速的一种新技术。在这封信中，我们介绍了一个近场诱导的对比度机制时产生的导电表面，表现出磁矩，暴露于纳米级的热源。样品对局部热梯度的近场激发的磁热响应导致由局部磁化状态确定的对比度。通过比较测量的磁参考样品的电响应与数值模拟，我们得出的估计的场增强和相应的温度分布在样品表面上诱导。
2018-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring the magnetic moment density in patterned ultrathin ferromagnets with submicron resolution
提出了一种新的方法来推断垂直各向异性铁磁薄膜中磁矩$I_s$的面密度。它依赖于定量杂散磁场测量与原子大小的磁力计的基础上的氮空位中心的钻石。该方法适用于在1 nm厚的CoFeB膜图案化的微结构。我们报告的测量$I_s$与百分之几的不确定性和空间分辨率的范围内$(100$纳米）$^2$，改进了几个数量级的现有方法。作为应用的一个例子，我们测量了由He $^+$离子局部照射引起的$I_s$的修饰。该方法为研究纳米尺度下磁性的变化提供了一条新的途径。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant thermoelectric effects in a proximity-coupled superconductor-ferromagnet device
在超导异质结中，由于自旋分裂和自旋过滤的同时作用，通常可以忽略不计的热电效应可以被显著地增强。建立在我们早期工作的想法[物理。$\textbf{110}$，047002（2013）]，我们提出了现实的介观设置来观察具有铁磁界面或端子的超导体异质结构中的热电效应。我们专注于塞贝克效应是一个直接的测量的本地热电响应，并发现，热功率的顺序为$\sim200$ $μV/K$可以实现在一个晶体管的结构，其中第三个终端允许漏的热电流。热电势的测量可以进一步用于定量地确定引起自旋分裂的自旋相关的界面参数。对于纳米级冷却的应用，我们讨论了品质因数，我们发现温度$\lesssim 1$ K的巨大值超过1。
2014-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Imaging three-dimensional nanoscale magnetization dynamics
本文提出时间分辨磁层析成像技术，以50纳米分辨率成像两相块体磁体的三维磁化动力学，揭示畴壁进动与均匀磁畴间的转变，为研究三维纳米磁体动态新功能奠定基础。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous exchange bias effect in ferromagnetic VI3 flakes
本研究通过磁圆二色显微镜在层状范德华铁磁体VI3中发现稳健的交换偏置效应，在10K下观察到约0.1T的交换场及可调控的偏移方向，揭示了强磁各向异性导致的磁畴对磁滞回线偏移的作用，增进了对纳米磁相互作用的理解。
2023-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of a localized microwave magnetic field by coherent phonons in a ferromagnetic nanograting
在快速发展的纳米磁学领域中，定位于纳米尺度的高振幅微波磁场是各种应用的理想工具。在这里，我们驱动磁化旋进的相干声子在金属铁磁纳米光栅和产生交流磁感应具有极高的振幅（高达$10$ mT）和纳米尺度的本地化的光栅凹槽。我们通过激光脉冲激发局部表面声波来触发磁化。所开发的技术在几个研究和技术领域具有潜在的用途，包括空间分辨量子技术的自旋态访问。
2017-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Pressure-enhanced ferromagnetism in layered CrSiTe3 flakes
范德华层状铁磁体的研究促进了纳米自旋电子学及其应用的发展。然而，这些材料的低温铁磁特性极大地阻碍了它们的应用。在这里，我们报告的压力增强的铁磁行为在层状CrSiTe 3薄片揭示了高压磁圆二色性（MCD）测量。在环境压力下，CrSiTe 3在32.8 K时发生顺磁-铁磁相变，磁滞回线可忽略不计，表明具有软铁磁行为。在4.6GPa压力下，软铁磁体转变为硬铁磁体，在零磁场下表现为矩形磁滞回线。有趣的是，随着压力的进一步增加，矫顽场（H_c）从4.6GPa时的0.02T急剧增加到7.8GPa时的0.17T，居里温度（Tc ^h：磁滞回线闭合的温度）也从4.6GPa时的~36 K增加到7.8GPa时的~138 K。通过密度泛函理论计算进一步研究了压力对交换相互作用的影响，发现面内最近邻交换相互作用和磁晶各向异性随着压力的增加而同时增加，从而导致实验中H_c和T_c^h的增加.磁耦合与外压之间的有效相互作用为室温层状铁磁体的研究和压敏磁功能器件的设计提供了新的契机。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
