Effect of interlayer exchange coupling in spin-torque nano oscillator
从理论上研究了自旋力矩纳米振荡器（STNO）中自由层和钉扎层的磁化强度之间由于层间交换耦合而产生的非共线排列对自由层磁化强度的影响。通过宏观自旋模型计算了自由层和钉扎层的磁化方向，发现它们与实验结果吻合得很好。双线性和双二次耦合强度使电流在两个磁化状态之间切换或稳定振荡。推导出了两个可能发生振荡的临界电流和两个不可能发生振荡的临界双线性耦合强度的表达式。的振荡的频率被示出为被调谐和增加到或超过300 GHz的电流，这是迄今为止最大的纳米柱形状的STNO之间。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Effects of delayed feedback on the power spectrum of spin-torque nano-oscillators
对自旋力矩纳米振荡器模型中的延迟反馈进行了理论研究。反馈作为超临界性的调制，其通过强非线性、幅度调制和长延迟时功率谱中丰富的调制边带结构导致振荡器频率的变化。调制边带在有限的温度下持续存在，但通过振荡的有限相干时间，一些复杂的结构丢失。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin torque nano-oscillators based on antiferromagnetic skyrmions
基于Skyrmion的自旋矩纳米振荡器是潜在的下一代微波信号发生器。然而，基于铁磁skyrmion的自旋扭矩纳米振荡器不能达到高振荡频率。在这项工作中，我们建议使用反铁磁skyrmion的圆周运动，以创建振荡信号，以克服这一障碍。微磁学模拟表明，基于反铁磁skyrmion的自旋力矩纳米振荡器可以产生高频率（几十GHz）。此外，解析地推导出了反铁磁skyrmion在纳米盘中作圆周运动的速度，这与数值模拟的结果吻合得很好。我们的研究结果是有用的反铁磁skyrmion的惯性动力学的理解和未来的skyrmion为基础的自旋扭矩纳米振荡器的发展。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
Intraband and interband spin-orbit torques in non-centrosymmetric ferromagnets
利用Kubo公式，从理论上研究了带内和带间效应对非反转对称磁性材料中电流驱动自旋轨道矩的贡献。除了电流驱动的类场转矩${\bf T}_{\rm FL}= τ_{\rm FL}{\bf m}\times{\bf u}_{\rm so}$（${\bf u}_{\rm so}$是由自旋-轨道耦合的对称性确定的单位矢量），我们探讨了杂质独立的带间跃迁所产生的内在贡献，并产生反阻尼的形式类似扭矩${\bf T}_{\rm DL}= τ_{\rm DL}{\bf m}\times({\bf u}_{\rm so}\times{\bf m})$。在磁性Rashba二维电子气的模型情况下获得了解析表达式，而在稀磁半导体（Ga，Mn）As上进行了数值计算，模拟的Kohn-Luttinger哈密顿量交换耦合到Mn矩。不同的扭矩分量和相似的Rashba二维电子气的分析结果在弱无序极限的参数依赖性进行了描述。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall
Metastable state in a shape-anisotropic single-domain nanomagnet subjected to spin-transfer-torque
我们预测在单轴形状各向异性的单畴纳米磁体中存在一个新的亚稳磁化状态。当一个自旋极化电流，传递一个自旋转移力矩，被注入纳米磁体时，它就出现了。它可以捕获磁化矢量，并防止自旋转移矩从沿易磁化轴的一个稳定状态切换到另一个稳定状态。在一定阈值电流以上，不再出现亚稳态。这对于基于自旋转移矩的磁存储器和逻辑系统具有重要的技术后果。
2011-12-03 cond-mat.mes-hall
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
Tuning spin torque nano-oscillator nonlinearity using He+ irradiation
我们使用He $^+$照射来调整非线性，$\mathcal{N}$，使用He $^+$通量依赖的垂直磁各向异性（PMA）的[Co/Ni]自由层的全垂直自旋扭矩纳米振荡器（STNO）。采用6 ~ 20 $\times10^{14}$ ~He $^{+}$ /cm $^{2}$的注量，我们能够在面内场中将$\mathcal{N}$从强正调谐到中等负。由于STNO微波信号特性主要由$\mathcal{N}$控制，因此可以通过这种方式直接控制阈值电流、频率的电流可调谐性和STNO线宽。特别是，我们可以大大提高后者超过两个数量级。我们的结果与非线性自动振荡器的理论非常一致，证实了非线性作用的理论预测，并展示了改善STNO微波特性的直接途径。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Effects of the Zhang-Li Torque on Spin Torque nano Oscillators
自旋力矩纳米振荡器（STNO）是基于磁共振的微波自动振荡器，其具有与振荡幅度的非线性响应，这为它们提供了包括相互同步的可能性的大的频率可调谐性。STNO中的磁化动力学由来自自旋电流的自旋转移矩（STT）引起，并且可以通过由于巨磁阻或隧穿磁阻引起的电阻变化来检测。STT效应通常被视为一个类似阻尼的项，它减少了磁耗散，促进了磁模式的激发。然而，一个额外的术语，被称为张-李项有磁化梯度，如畴壁的影响，并可能有局部磁模式在STNO的影响。在这里，我们研究了张李扭矩的影响，在STNO与纳米接触几何形状产生的磁激励。通过微磁学模拟，我们发现张李力矩改变了磁模的阈值电流和有效尺寸。此外，我们表明，可以通过改变纳米接触尺寸和层厚度之间的比率来控制效果。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall
Gate-dependent spin-torque in a nanoconductor-based spin-valve
本文讨论了自旋阀中的自旋力矩效应，自旋阀由两个铁磁引线通过一个相干的纳米导体（NC）连接，在限制条件下，一个单一的通道的NC位于附近的费米能量的引线。由于NC内部的量子干涉，自旋力矩相对于多通道无序自旋阀的情况呈现出明显的质的差异。特别地，它可以用NC栅极电压调制。原则上，这种调制可以通过实验观察到，假设自旋扭矩影响与NC直接接触的铁磁纳米畴。
2011-06-17 cond-mat.mes-hall
Analog and digital phase modulation of spin torque nano-oscillators
自旋力矩纳米振荡器（STNO）是具有宽带频率可调谐性的纳米级器件。它们的多功能RF特性非常适合定义使用基本协议进行数据传输的无线通信新方案，例如幅度、频率和相移键控（ASK、FSK、PSK）。与ASK和FSK相比，PSK的实现对于STNO来说更具挑战性，因为它们的相位噪声相对较高。在这里，我们介绍了一种特殊的PSK技术相结合的调制和注入锁定功能。使用基于磁隧道结的涡旋STNO在2f和f/2处进行注入锁定，示出高达2.1rad的相移和高达4 Mbit/s的数据传输速率，验证了该概念。还实现了正交相移键控和模拟相位调制，其中后者用于10米距离上的语音传输。这表明STNO相位噪声和输出功率满足现有通信方案中操作所需的性能。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Faster, farther, stronger: spin transfer torque driven high order propagating spin waves in nano-contact magnetic tunnel junctions
短波长交换主导的传播自旋波将使磁振子器件能够在更高的频率和更高的数据传输速率下工作。1虽然基于GMR的磁性纳米接触是传播自旋波的高效注入器2，3，但产生的波长是纳米接触直径的2.6倍4，并且电信号强度对于实际应用来说仍然太弱。在这里，我们展示了纳米接触的磁性隧道结叠层中的自旋波产生，并观察到大的离散频率阶跃与迄今为止被忽略的波长为120和74 nm的二阶和三阶传播自旋波的可能性一致，即远小于150 nm的纳米接触。这些高阶传播的自旋波不仅使磁振子器件能够在更高的频率下工作，而且还大大增加了它们的传输速率和自旋波传播长度，两者都与更高的群速度成比例。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Sub-nanosecond switching in a cryogenic spin-torque spin-valve memory element with a dilute permalloy free layer
我们提出了一个研究的自旋阀纳米柱的脉冲电流开关特性的平面磁化稀坡莫合金和未稀释的坡莫合金自由层在弹道制度在低温下。稀坡莫合金自由层器件的开关速度快得多：坡莫合金自由（Ni 0.83Fe 0.17）层器件的特征开关时间为1.18 ns，而稀坡莫合金（[Ni 0.83Fe 0.17] 0.6Cu 0.4）自由层器件的特征开关时间为0.475 ns。弹道宏观自旋模型可以捕获数据趋势，其中相对于坡莫合金器件，稀坡莫合金自由层具有减小的自旋扭矩不对称参数、减小的自旋极化和增加的吉尔伯特阻尼。我们的研究表明，减少自由层的磁化增加了开关速度，同时大大降低了开关能量，并显示了一个有前途的路线，甚至更低的功率磁存储器件与超导电子兼容。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Critical current and linewidth reduction in spin-torque nano-oscillators by delayed self-injection
基于理论模型，自旋扭矩纳米振荡器的动力学可以通过在一些延迟之后将发射的信号重新注入到振荡器的输入端来显著地修改。对涡旋磁隧道结的数值模拟表明，在合理的参数下，该方法可以使临界电流降低25%，线宽减小4倍。分析计算表明，这些结果可以推广到任何类型的自旋力矩振荡器，并与模拟结果吻合良好。
2015-05-15 cond-mat.mes-hall
Non-linear antidamping spin-orbit torque originating from intra-band transport on the warped surface of a topological insulator
最近的实验观察到的三维拓扑绝缘体表面上的一个大的反阻尼自旋轨道力矩（SOT）的启发，我们调查的起源电流诱导的SOT超出线性响应理论。我们发现，一个强大的反阻尼SOT产生的带内跃迁的非线性响应，并不需要带间跃迁的情况下，在线性传输机制。翘曲和面内磁化的联合效应产生非线性抗阻尼SOT，其可以超过本征的几个数量级，这取决于翘曲参数和费米能的位置，并表现出复杂的依赖于磁化的方位角。这种非线性的SOT为最近实验中观测到的巨SOT提供了另一种解释。
2021-11-05 cond-mat.mes-hall
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
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
Nano-Torsional Resonator Torque Magnetometry
磁转矩是用来驱动纳米扭转谐振器，这是制造的坡莫合金涂层氮化硅膜的聚焦离子束铣削。光学干涉法被用来测量两个扭转模式在共振，这是成比例的纳米磁性体积的磁化矢量的机械响应。通过改变偏置磁场，可以以优异的灵敏度（$\approx 10^8 μ_B$）测量单个磁性元件的磁性行为。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall
Reservoir computing with the frequency, phase and amplitude of spin-torque nano-oscillators
自旋扭矩纳米振荡器可以模拟纳米尺度的神经元。最近的工作表明，可以利用它们的振荡幅度的非线性来实现对以输入电压的幅度编码的输入信号的波形分类。在这里，我们表明，振荡器的频率和相位也可以用来识别波形。为此，我们将振荡器锁相到输入波形，该输入波形以其调制频率携带信息。通过这种方式，我们大大降低了幅度、相位和频率噪声。我们表明，这种方法允许分类正弦和方波的准确度超过99%时，从振荡器的振幅，相位或频率解码的输出。我们发现，识别率是直接相关的噪声和非线性的每个变量。这些结果证明，自旋力矩纳米振荡器提供了一个有趣的平台，以实现不同的计算方案，利用其丰富的动力学功能。
2018-11-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph
A Spin-Mechanical Device for Detection and Control of Spin Current by Nanomechanical Torque
我们提出了一种利用机械力矩控制和检测自旋电流的自旋机械器件。我们的混合纳米机电装置，它包含一个纳米线与铁磁-铁磁界面，设计用于测量或诱导自旋极化电流。由于自旋携带角动量，自旋翻转或自旋转移过程涉及角动量的变化-因此，扭矩-这使得能够对自旋翻转进行机械测量。相反，施加的扭矩可以导致自旋极化和自旋电流。
2005-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A quasi-linear spin-torque nano-oscillator via enhanced negative feedback of power fluctuations
我们报告了一种提高自旋力矩纳米振荡器（STNOs）性能的方法，该方法利用功率相关的负反馈来实现显着增强的动态阻尼。与频率随功率的足够慢的变化相结合，这可以导致准线性STNO，在偏置电流和场的范围内具有非常弱的功率和相位波动的非线性耦合。利用非均匀自旋扭矩的这种方法的实现表明，可以实现高度相干的室温STNO，同时保持显著的可调谐性。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall
Stochastic resonance of a nanomagnet excited by spin transfer torque
来自自旋极化电流的自旋转移力矩可以在纳米尺度的金属铁磁体中激发大幅度的磁化动力学。由于纳米磁体的磁各向异性能与热能尺度相当，因此温度可以对由自旋转移矩驱动的纳米磁体的动力学具有深远的影响。在这里，我们报告的观察不寻常类型的微波频率非线性磁化动力学共同激发交替自旋转移力矩和热波动。在这些动力学中，温度放大了磁化强度的GHz范围进动的幅度，并通过弱的交变自旋转移力矩激发磁化强度的高度非线性动态状态。我们解释这些热激活动力学的非绝热随机共振的自旋转移矩驱动的磁化。这种类型的磁随机共振可能会在敏感的纳米级微波信号探测器中找到用途。
2009-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin torque driven mode hybridization and band engineering in nanopatterned magnonic crystals
National Institute of Technology Calicut（卡利卡特国家技术学院）
该研究通过在Permalloy/重金属双组分磁子晶体中展示可调的模式耦合和带杂化，利用平面波方法和线性化的Landau Lifshitz方程，展示了自旋电流诱导的自旋扭矩如何产生磁波频率的周期性调制，从而实现动态控制磁波色散，并通过观察局部化与传播Damon Eshbach模式之间的避避交点，实现了可调的杂化间隙、带变形和增强的模式混合。
2026-05-21 cond-mat.mes-hall
Controlling the synchronization properties of two dipolarly coupled vortex based spin-torque nano-oscillators by the intermediate of a third one
在本文中，我们提出了通过在两个偶极耦合的基于涡旋的自旋矩纳米振荡器之间放置一个中间振荡器来控制它们之间的锁相强度。我们通过微磁模拟表明，锁相的强度可以在很大程度上由中间振荡器中的电流的微小变化来调谐。我们开发了简化的数值模拟的基础上的涡核轨迹的解析表达式，这将是有用的调查大阵列的密集包装的自旋扭矩振荡器通过其杂散场相互作用。
2017-01-31 cond-mat.mes-hall
Nanomagnetic Logic and Magnetization Switching Dynamics in Spin Torque Majority Gates
自旋力矩多数门建模和几个制度的磁化切换（一些导致故障）被发现。确定了STMG和基于STMG的加法器的开关速度和噪声容限，在80 μ A电流下开关时间为3ns，加法器的计算吞吐量与CMOS加法器相当。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Reply to Comment on "Acoustically assisted spin-transfer-torque switching of nanomagnets: An energy-efficient hybrid writing scheme for non-volatile memory" [Appl. Phys. Lett., 103, 232401 (2013)]
这是对最近在arXiv上发表的关于我们工作的评论的回复。据我们所知，这篇评论没有在其他任何地方发表。我们证明评论中提出的观点是无效的
2015-03-13 cond-mat.mes-hall
Mutual synchronization of spin torque nano-oscillators through a non-local and tunable electrical coupling
自旋力矩驱动的高频磁化动力学的概念已经打开了自旋电子学领域的非线性物理，潜在的复杂网络的动力学系统。在同步自旋力矩振荡器的罕见演示中，所使用的磁耦合的局部性质在很大程度上阻碍了对同步过程的良好理解和控制。在这里，我们利用电耦合的非局域性质，通过自发射微波电流使自旋扭矩振荡器相互同步。同步状态的控制是在纳米尺度上通过两个主动组件的自旋转移扭矩，但也通过外部的电延迟线。这些额外的同步能力控制水平提供了新的方法来支持复杂网络中的各种纳米级集体动力学。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric torque and edge currents in spin-orbit coupled graphene nanoribbons
对于具有Rashba自旋轨道耦合的石墨烯纳米带，在紧束缚模型中分析了由于磁化和几何约束的存在而引起的奇特的磁响应。我们观察到一个相当大的横向磁化率，可以被认为是门电压引起的磁电扭矩，而不需要一个偏置电压，锯齿形和扶手椅带不同的方向。局部转矩在两个边缘之间和/或沿着带产生非共线自旋极化，并且如果磁化是均匀的，则净转矩平均为零。然而，非零净扭矩可以出现在部分磁化的纳米带或不规则形状的纳米片中。在纳米带中也出现了由自旋轨道耦合产生的平衡自旋电流，但在约束方向上流动的分量被强烈抑制。即使没有磁化，也会产生面外极化手征边缘自旋电流，类似于量子自旋霍尔效应。此外，垂直于边缘指向的磁化产生边缘电荷电流的层流，其流动方向在两个边缘之间是对称的（非手性的）还是反对称的（手性的）取决于磁化指向平面内还是平面外。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques in Co/Pd multilayer nanowires
研究了由20 nm厚的Co/Pd多层膜制成的具有垂直磁各向异性的铁磁纳米线的电流感生自旋轨道力矩。使用霍尔电压和锁定测量，发现在注入电流时，在平面内（Slonczewski样）和垂直（场样）扭矩在纳米线中建立。的扭矩效率被发现是高达1.17 kOe和5 kOe在108 A/cm 2的面内和垂直分量，分别为，这是令人惊讶地与以前的研究中的磁性双层膜（~ 1 nm）。我们发现，这一结果不能解释单独的自旋霍尔效应引起的扭矩在外界面，表明可能的贡献的大部分的Co/Pd多层。
2013-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robust synchronization of an arbitrary number of spin-torque driven vortex nanooscillators
在自旋极化的直流电流作用下，铁磁纳米元件的非线性磁化动力学是固态磁学中研究最多的现象之一。尽管付出了巨大的努力，在几个这样的纳米元件（自旋扭矩驱动的纳米振荡器，或STNO）中引起的振荡的同步仍然代表着从基础和技术的角度来看的一个重大挑战。在本文中，我们提出了一个系统，其中任何数量的STNO的同步，由磁化涡旋内平方纳米元件，可以很容易地实现。使用全尺寸的微磁模拟，我们表明，这些STNO的同步是非常动态稳定的，由于它们的磁偶极相互作用提供了非常大的耦合能量。最后，我们证明，我们的概念允许强大的同步任意数量的STNO（排列为一维链或二维阵列），即使当电流供应纳米接触具有广泛的尺寸分布。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall
Charge-to-spin conversion efficiency in ferromagnetic nanowires by spin torque ferromagnetic resonance: Reconciling lineshape and linewidth analysis methods
自旋轨道矩对于改变纳米结构的磁化方向、移动Skyrmion和激发自旋波等都有重要意义。确定其效率的标准方法是通过自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR），这是一种涉及分析共振线宽或线型的技术。在微观结构上，这两种分析方法相当一致。在这里，我们提出了坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）纳米线的ST-FMR结果-宽度从$150$到800 nm不等-这表明，用于分析共振线宽和线型的标准模型给出了不同的结果;当使用线型方法时，纳米线的效率大大提高。一个ST-FMR模型，适当占样本形状，并显示出更好的一致性，这两种方法之间。微磁模拟被用来验证模型。这些结果和更准确的纳米线模型的表征和优化的电荷到自旋的转换效率的纳米结构是非常重要的。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall
Energy dissipation and switching delay in spin-transfer torque switching of nanomagnets with low-saturation magnetization in the presence of thermal fluctuations
在形状各向异性单畴纳米磁体的自旋转移矩驱动的磁化切换中减小切换电流和能量耗散的常见策略是采用具有低饱和磁化强度$M_s$和高形状各向异性的磁体。高形状各向异性补偿低$M_s$以保持静态切换错误率恒定。然而，这种策略增加了开关延迟，其在热噪声存在下的方差，以及动态开关错误率。使用随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程与随机转矩仿真热噪声，我们表明，在开关过程中泵入一些多余的自旋极化电流到纳米磁体将保持平均开关延迟和它的方差不变，因为我们减少$M_s$，同时仍然减少能量耗散显着。
2011-12-03 cond-mat.mes-hall
Theoretical study of spin-torque oscillator coupled with a nano-magnet by dipole-dipole interaction
针对自旋力矩振荡器（STO）作为硬盘读头传感器的应用，采用宏自旋模型，对STO与纳米磁体通过偶极-偶极相互作用耦合的动力学行为进行了数值研究.我们发现，电流，这是需要诱导的STO的自由层（FL）的振荡，强烈地依赖于FL和纳米磁体之间的距离，以及它们之间的磁化的相对取向。为了确定STO的动力学，必须考虑偶极耦合纳米磁体的动力学。我们表明，我们可以检测到的纳米磁铁，或记录位的磁化方向，通过调制的振荡频率的STO。
2013-01-28 cond-mat.mes-hall
Skyrmion spin transfer torque due to current confined in a nanowire
在这项工作中，我们计算的扭矩场在铁磁体与金属纳米线接触时，skyrmion是存在的。如果纳米线足够窄，则电流由单个导带承载。在这个制度的经典扭矩模型打破了，我们表明，自旋转移扭矩驱动的skyrmion移动在一个不同的方向比经典模型预测。然而，在单带制度中以一定速度移动skyrmion所需的电荷电流量类似于经典的扭矩模型，其中隐含地假设电流传输由许多导带。由于单带的完美极化，单带机制更有效地从电荷电流产生自旋电流，但从自旋电流产生转矩的效率较低。然而，即使在器件接触之间没有净电荷或自旋电流流动的情况下，也可以利用单带机制来移动skyrmions。我们也已经能够恢复的经典极限考虑合奏只有几个电子状态。在这个限制，我们已经发现，电子扩散需要考虑，即使在弹道纳米线由于skyrmion结构上的电子电流的影响。
2020-06-25 cond-mat.mes-hall
Current-driven ferromagnetic resonance, mechanical torques and rotary motion in magnetic nanostructures
我们从理论上研究的检测和可能利用电流引起的机械扭矩的铁磁正常的金属异质结所产生的自旋翻转散射或吸收的横向自旋电流的铁磁。为此，我们分析了由交流电流驱动的自旋阀的直流电压信号。与最近的研究一致，这种“整流”，作为交流频率和施加的磁场的函数测量，包含关于静磁学和-动力学的重要信息。随后，我们表明，自旋转移到晶格激发的振动可以检测到的DC电压共振分裂。最后，我们提出了一个自旋转移驱动的电纳米管的概念的基础上集成金属纳米线与碳纳米管，其中的电流感应扭矩产生旋转运动。
2010-01-01 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque-driven magnetization switching and thermal effects studied in Ta\CoFeB\MgO nanowires
我们证明了通过沿纳米线注入电流脉冲，在有和没有与电流方向共线的恒定且均匀的磁场的情况下，平面外磁化的Ta \CoFeB \MgO纳米线中的磁化切换。我们推断，一个有效的扭矩所产生的自旋轨道效应的多层驱动器的开关机制。虽然沿电流方向的磁化分量的生成对于发生切换是至关重要的，但我们观察到，即使没有纵向场，热生成的磁化波动也会导致切换。使用广义Néel-Brown模型的分析可以估计热诱导自旋轨道转矩切换过程的关键参数，例如尝试频率和有效能垒。
2014-05-02 cond-mat.mes-hall
Low-non-linearity spin-torque oscillations driven by ferromagnetic nanocontacts
自旋力矩振荡器是纳米级微波发生器和探测器的有力候选者。然而，由于大的幅相耦合（非线性），相位噪声比其他线性自动振荡器增强。降低非线性的一种方法是使用铁磁层作为谐振器，并在局部点激发它们，形成谐振器-激励器对。我们研究了偶极耦合铁磁层中的振荡激发，由铁磁纳米接触处的局部电流驱动。振荡具有光模自旋波的特性，并且在低场（$\approx$ 200 Oe）下具有高频率（15 GHz）、中等旋进幅度（2- 3 $^\circ$）和窄光谱线宽（$<$ 3 MHz），这是由于纳米接触处的局部激发。微磁学模拟显示，纳米接触处畴壁振荡产生的扰动会发射谐振腔的特征光模自旋波。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Spin-Torque and Spin-Hall Nano-Oscillators
本文综述了自旋矩和自旋霍尔效应驱动纳米振荡器的研究现状。在简要介绍了基础物理之后，作者讨论了这些振荡器的不同实现，它们在频率范围，输出功率，相位噪声和调制速率方面的功能特性，以及它们相互同步的固有倾向。最后，这些振荡器在广泛的应用，从微波信号源和探测器的neuromorphic计算元素的潜力，讨论了与特定的电子电路，迄今为止已被设计为利用这种潜力。
2015-12-10 cond-mat.mes-hall
Non-Adlerian synchronization of dipolar coupled vortex Spin-Torque Nano-Oscillators
本文用解析和数值方法研究了不同柱直径的偶极耦合涡旋型自旋力矩纳米振荡器（STNO）的同步动力学。我们确定的关键柱间距离同步发生作为其直径不匹配的函数。我们得到数值相图显示非同步和同步状态之间的过渡，并比较它的分析预测，我们使用Thiele方法。我们的研究表明，对于相对较小的直径差异的同步动力学可以定性地描述用阿德勒方程。然而，当直径差异显着增加时，系统变得强烈的非阿德勒。
2013-08-17 cond-mat.mes-hall
Giant resonant nonlinear damping in nanoscale ferromagnets
磁阻尼是基于磁性纳米颗粒的新兴技术的关键指标，例如自旋扭矩存储器和高分辨率生物磁成像。尽管它的重要性，在纳米级铁磁体的磁耗散的理解仍然难以捉摸，阻尼往往被视为一个现象学常数。在这里，我们报告的发现，一个巨大的频率依赖性的非线性阻尼，强烈地改变了纳米铁磁体的自旋扭矩和微波磁场的响应。这种新颖的阻尼机制起源于三磁振子散射，该散射通过磁振子在纳米磁体中的几何限制而强烈增强。我们发现，巨大的非线性阻尼可以反转自旋扭矩的影响，导致一个令人惊讶的电流引起的增强阻尼的antidamping扭矩的纳米磁体。我们的工作推进了对纳米铁磁体和自旋扭矩器件中磁动力学的理解。
2018-03-29 cond-mat.mes-hall
Transition from one- to two-mode generation regime in spin-torque nano-oscillator mediated by thermal noise
研究了热噪声作用下自旋力矩纳米振荡器（STNO）的双模模型。从一般的非线性振子模型出发，导出了模振幅的朗之万方程。利用Fokker-Planck方程得到了描述平均模式产生功率的稳态概率分布函数。结果表明，热噪声可以导致STNO中双模的产生。热噪声功率的增加导致系统中的第二模式的激发，并且当两个模式仅在所施加的电流的一定范围内共存时，通过中间态导致双模产生机制。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall
Self-generated spin-orbit torque driven by anomalous Hall current
本文发现铁磁导体中由反常霍尔电流驱动的巨自旋轨道力矩，其幅度足以抵消磁阻尼并实现微波纳米振荡器，且在耦合振荡器阵列中具独特优势。
2024-01-10 cond-mat.mes-hall
Quantum kinetic theory of spin-transfer torque and magnon-assisted transport in nanostructures
从理论上研究了自旋涨落在磁结电荷输运中的作用。最近的实验，测量的电流对电偏压的非线性依赖性的动机，我们开发了一个系统的理解纳米磁性结中的电荷和自旋动力学的相互作用。我们的模型捕捉到了两个不同的功能所产生的这些波动：磁振子辅助运输和自旋转移力矩的磁导的影响。后者源于自旋电流波动引起的结中的磁失准。随着温度的降低，非弹性量子散射取代了热波动，表现出的特征使其很容易与磁振子辅助传输区分开来。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall
Role of Magnetic Field in Self-Oscillation of Nanomagnet Excited by Spin Torque
通过求解Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程，研究了由垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层组成的自旋力矩振荡器（STO）的自激振荡临界电流.我们发现，临界电流发散在某些领域的方向，表明自振荡不发生在这些方向。还发现临界电流的符号随外加磁场方向而变化。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Analytic expression of the temperature increment in a spin transfer torque nanopillar structure
研究了纳米柱自旋转移力矩系统中焦耳热引起的温度增量。通过对问题进行一些简化后，利用格林函数方法，我们得到了纳米柱几何形状下热传导方程的一个时间依赖的解析解。虽然Holm方程仅适用于金属系统中的稳态，但我们的解决方案描述了时间依赖性，并且也适用于具有绝缘体阻挡层的纳米柱形磁性隧穿结。通过数值有限元模拟和与Holm方程的比较，证实了解析解的有效性。
2009-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Spin-transfer torque in magnetic multilayer nanopillars
我们考虑一个准一维的配置由两个小块的铁磁材料分开的金属之一，并通过两个金属导线接触。自旋极化电流从一根引线注入。我们的目标是研究自旋转移矩引起的两个铁磁体的磁化强度之间的相关性。这个力矩是由电流的磁化和自旋极化之间的相互作用引起的。我们讨论了单个铁磁体的动力学，推广到两个铁磁体的情况，并给出了一些基于实验的参数估计。
2006-10-31 cond-mat.mes-hall
Effect of resistance feedback on spin torque-induced switching of nanomagnets
在大磁阻器件中，自旋力矩引起的电阻变化可以产生GHz的电流和电压振荡，这可以影响磁化反转。此外，大电阻器件中的电容分流可以进一步减小电流，从而不利地影响自旋扭矩切换。在这里，我们同时解决的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的自旋力矩和传输线电报员的方程研究的自旋阀和磁性隧道结的磁化反转的电阻反馈和电容的影响。虽然对于自旋阀，由于自旋力矩的饱和，平行（P）到反平行（AP）的切换受到电阻反馈的不利影响，但在低电阻磁性隧道结中，P-AP切换被增强。我们研究了电阻反馈对MTJ的开关时间的影响，并表明磁化开关只受pF范围内的电容分流的影响。
2009-05-15 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable, rapid spin-orbit torque induced modulation of colossal magnetoresistance in Mn$_3$Si$_2$Te$_6$ nanoflakes
本研究发现Mn₃Si₂Te₆纳米片具备响应快、电流密度低、电可调的磁电阻特性，揭示其物理机制，为自旋电子学应用及相关物理研究提供了新平台。
2024-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dancing Synchronization in Coupled Spin-Torque Nano-Oscillators
我们报道了一种新型的同步，称为舞蹈同步，通过自旋波耦合的两个自旋力矩纳米振荡器（STNO）之间。与已知的两个STNO以各种固定的相对相位锁定的同步不同，在这种新的同步状态下，两个STNO具有相同的频率，但它们的相对相位在公共周期内周期性地变化，从而导致动态波动图案。振荡相对相位的幅度取决于两个STNO的耦合强度以及驱动电流。舞蹈同步是普遍存在的，并且可以存在于两个非线性Van der Pol振子之间的反应性和耗散性耦合。我们的发现为新的功能性STNO设备打开了大门。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall
Selective control of vortex polarities by microwave field in two robustly synchronized spin-torque nano-oscillators
控制耦合自旋力矩纳米振荡器（STNO）的工作状态，包括它们的同步，对于诸如复杂振荡器网络的应用是必不可少的。在这项工作中，我们实验证明了选择性控制两个耦合涡STNO通过微波辅助切换其涡核极性。首先，这两个振荡器同步，由于偶极相互作用在一个广泛的频率范围内调谐的外部偏置场。相干输出被证明与强大的线宽减少。然后，我们展示了每个振荡器的单独涡旋极性控制，这导致同步/去同步化，由于伴随的频率偏移。我们的方法可以很容易地扩展到多元件耦合振荡器网络。
2017-11-07 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
Optimal protocol for spin-orbit torque switching of a perpendicular nanomagnet
它表明，通过最优控制理论的能量成本的自旋-轨道转矩诱导反转的纳米磁体与垂直各向异性可以大大减少通过适当的成形的电流脉冲的两个面内组件。的时间依赖性的最佳开关脉冲，最大限度地减少与焦耳加热相关的能量成本的解析推导出所需的反转时间和材料特性。得到了在开关速度和能量效率之间提供折衷的最佳反转时间。一个甜蜜点之间的平衡的类场和阻尼类组件的自旋轨道扭矩被发现，它允许一个特别有效的开关由下啁啾旋转电流脉冲的持续时间不需要被精确地调整。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Chaotic dynamics in a macrospin spin-torque nano-oscillator with delayed feedback
对自旋力矩纳米振荡器中的延迟反馈进行了理论研究。被认为是一个macrospin几何形状，自我维持的振荡是可能的自旋转移转矩与自旋电流垂直流动的膜平面。通过调整自注入信号的延迟和放大，我们确定在这个系统中的动力学制度，如混沌，复杂的瞬态进动模式之间的切换，和振荡器死亡。这种延迟反馈方案为这种振荡器开辟了一个新的探索领域，其中复杂的瞬态可能在信息处理中找到重要的应用。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall nlin.CD
