Highly Tunable Spin-Orbit Torque and Anisotropic Magnetoresistance in a Topological Insulator Thin Film Attached to Ferromagnetic Layer
研究了拓扑绝缘体（TI）薄膜和磁性绝缘体混合结构中的自旋-电荷转换现象。我们发现一个各向异性的逆自旋电流效应（ISGE），产生一个高度可调的自旋轨道力矩（SOT）。在准弹道极限下，我们还预测了低掺杂时的巨各向异性磁电阻效应。这些效果，没有对应的厚TI，依赖于同时存在的表面状态和面内磁化之间的杂交。ISGE和AMR都表现出对磁化强度和费米能级位置的强烈依赖性，并且可以用于纳米级的自旋电子学和基于SOI的应用。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall
Narrow-band tunable THz detector in antiferromagnets via Néel spin-orbit torque and spin-transfer torque
我们研究的动力学的反铁磁体的同时应用直流自旋电流和交流充电电流，激发的要求，全电控设备在太赫兹间隙（0.1-30太赫兹）。我们表明，交流电流，通过Néel自旋轨道力矩，可以锁定相位的稳定旋转Néel矢量的进动是由直流自旋电流控制。在相位锁定制度的频率输入交流信号与自振荡的频率，其中典型的反铁磁体落入太赫兹范围。自振荡的频率与进动引起的磁性子晶格的倾斜成正比，这种倾斜与所谓的动态磁化有关。我们展示了如何传入的交流信号可以检测到从测量的直流电流的依赖性的恒定动态磁化。根据反铁磁体的参数和输入信号的特性（频率、幅度、带宽、持续时间）之间的关系，我们推导出了锁相的条件。我们还证明了旋转的Néel矢量可以通过逆Néel自旋轨道力矩产生交流电流。因此，由直流自旋电流驱动的反铁磁体可以用作在太赫兹范围内工作的窄带信号的可调谐探测器和发射器。
2017-12-07 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
Sensitivity of spin-torque diodes for frequency-tunable resonant microwave detection
我们计算的效率与磁性隧道结可以用来作为共振探测器的入射微波辐射通过自旋扭矩二极管效应。我们推导出的表达式是在良好的协议与我们测量的MgO基磁性隧道结与扩展（未图案化）的磁性钉扎层的灵敏度。然而，所测得的灵敏度降低到低于我们的估计为第二组的设备，其中钉扎层是一个图案化的合成反铁磁体（SAF）。我们认为，这种减少可能是由于一个不希望的耦合之间的磁性自由层和蚀刻SAF内的磁性层之一。我们的计算表明，优化的隧道结应实现超过10,000 mV/mW的共振检测灵敏度。
2009-05-12 cond-mat.mes-hall
Influence of interlayer coupling on the spin torque driven excitations in a spin torque oscillator
动态层间相互作用对自旋力矩驱动和阻尼激发的影响示出了一个三层的宏观自旋模型系统，对应于一个标准的自旋力矩振荡器。自旋扭矩振荡器的自由层和合成反铁磁（SyF）钉扎层被面内磁化。为了理解实验结果，考虑三种类型的层间相互作用进行了数值模拟：交换的SyF的两个磁性层之间的相互作用，相互之间的自旋扭矩的SyF的顶层和自由层和所有三个磁性层之间的偶极相互作用。它将表明，动态偶极耦合起着主导作用。首先，它导致自由层和SyF线性模式的杂交，并通过这引起临界电流的强场依赖性。特别地，存在增强阻尼的场范围，其中需要高得多的电流来驱动模式进入稳态。这导致激发光谱中的间隙。第二，动态偶极相互作用也是造成系统的电流驱动稳态模式和阻尼模式之间的非线性相互作用的原因。这里可以区分：（i）导致频率场和频率电流色散中的扭结的共振相互作用，伴随着小的滞后和稳态模式的线宽的减小，以及（ii）导致阻尼模式的强频率红移的非共振相互作用。结果强调了层间耦合对自旋力矩振荡器的激发谱的强烈影响，并在一个简单的三模式模型系统中说明了在非线性制度中稳态和阻尼模式如何相互影响。
2017-01-24 cond-mat.mes-hall
Scattering-induced and highly tunable by gate damping-like spin-orbit torque in graphene doubly proximitized by two-dimensional magnet Cr$_2$Ge$_2$Te$_6$ and WS$_2$
夹在铁磁体Cr $_2$ Ge $_2$ Te $_6$和过渡金属二硫属化物WS $_2$的半导体单层之间的石墨烯获得valley-Zeeman和Rashba类型的自旋轨道（SO）和交换耦合。使用第一性原理结合量子输运计算，我们预测，这种双重接近的石墨烯范德瓦尔斯异质结构将表现出SO扭矩驱动的非极化电荷电流。该系统缺乏自旋霍尔电流，puperimentally被认为是必要的有效的阻尼（DL）SO扭矩，在磁化切换中起着关键作用，演示了如何DL扭矩分量可以产生单独的斜散射自旋无关的势垒或杂质在纯二维电子输运由于存在的接近SO耦合和其自旋织构倾斜面外。这导致出现在所有空间方向的电流驱动的非平衡自旋密度，其交叉产品与邻近磁化产生DL SO扭矩，不像弹道制度，没有散射体中，只有类场（FL）SO扭矩出现。与与三维SO耦合材料接触的常规金属铁磁体上的SO扭矩相比，FL和DL扭矩的比率可以经由组合的顶栅和背栅被调谐超过一个数量级。
2020-09-12 cond-mat.mes-hall
Time Division Multiplexing Ising Computer Using Single Tunable True Random Number Generator Based on Spin Torque Nano-Oscillator
Ising计算机是一种强大的计算方案，可以处理传统计算机无法有效解决的NP-难优化问题。鲁棒概率位（P-Bit）是由一个在时间上在-1和1之间波动的硬件实体实现的，它对Ising计算机的成功起着关键作用。自旋电子学技术，如随机纳米磁体，最近被提出作为一个很好的平台，P位的硬件仿真。在这里，我们报告，第一次，时分复用（TDM）伊辛计算机使用单个可调真随机数发生器，这是由一个自旋力矩纳米振荡器（STNO）。首先，利用STNO的固有频率波动设计了一个简单的数字真随机数发生器（TRNG）。真随机数发生器进一步演变为可调随机数发生器，用作P位。其次，为了在伊辛模型下实现P-Bit的组合优化，提出了一种新的增量耦合规则。利用这种耦合规律，论证了P位阵列、高保真非门和异或门之间的耦合。第三，提出了我们的数字TRNG可以简单地重复使用作为一个P位阵列的时分复用。整个Ising计算机可以由一个STNO实现，整数分解的准确率高达87%。
2022-02-22 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable dipolar interactions between layer-hybridized excitons
本研究基于微观多元粒子理论，揭示了自然堆叠WSe$_2$同质双层中层杂化激子-激子相互作用随外部电场强度呈现低偶极与高偶极两种区间，阐明了原子级薄半导体中激子相互作用的显著电可调性。
2023-05-03 cond-mat.mes-hall
Field- and temperature-modulated spin-diode effect in a GMR nanowire with dipolar coupling
强偶极耦合铁磁双层膜中共振自旋转移矩引起的自旋二极管效应的解析模型提供了场或激光调制下获得的磁场谱的共振频率和线形。激光照射的效果占通过引入的饱和磁化强度和各向异性的温度依赖性，以及热自旋转移扭矩。该模型的预测与实验数据进行了比较，获得与单一的Co/Cu/Co自旋阀，嵌入纳米线和电沉积。温度调制提供出色的信噪比。高的温度调制频率是可能的，因为这些纳米结构具有非常小的热容量并且仅是弱的热沉。这两种形式的调制引起的光谱，占模型的定性差异。
2017-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable spin-charge conversion through topological phase transitions in zigzag nanoribbons
研究了具有六角晶格的锯齿形磁性准一维纳米带在大的自旋轨道耦合下的自旋轨道矩和电荷泵。这样的系统经历拓扑相变从平凡的带绝缘体的量子自旋霍尔绝缘体无论是通过调整磁化方向或内在的自旋轨道耦合。我们发现，自旋-电荷转换效率（即自旋-轨道扭矩和电荷泵）显着增强的拓扑转变，显示出显着的角度各向异性。
2016-04-29 cond-mat.mes-hall
Electrically reconfigurable dipolar polaritons with highly tunable nonlinearity in a homobilayer microcavity
Tsinghua University（清华大学）；University of Washington（华盛顿大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）
本研究通过双门双层MoS2微腔实现电可调双极子极子，利用量子受限史瓦格效应调节色散和光-物质耦合强度，实现七倍极子-极子相互作用增强，为可编程相关many-body状态提供新平台。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Tunable Bose-Einstein condensation and roton-like excitation spectra with dipolar exciton-polaritons in crossed fields
本文发展了交叉场下偶极激子-极化子的多体理论，揭示了极化子与激子凝聚间的可调谐转变，预测了激发谱的旋子-麦克斯特征，并发现伴随光致发光猝灭的关联增强现象。
2023-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Tunable Coupling, Topology, and Chirality by Antimagnons in Magnetic Multilayer
本研究提出2D-SSH4类SSH二维模型，通过反磁振子重构磁振子系统能带拓扑，实现可调自旋波耦合与手性，解释铁磁多层膜拓扑表面态起源，为拓扑磁振子器件提供设计框架。
2025-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically tunable ultrafast dynamics and interactions of hybrid excitons in a 2D semiconductor bilayer
本研究在电调控范德华同质双层中实现对偶极层杂化激子非线性特性的可控调节，揭示其库仑相互作用规律与动力学可调性，为二维材料中激子相关量子现象研究提供支撑。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable mode coupling in nano-contact spin torque oscillators
最近的自旋力矩振荡器的实验已经揭示了多个磁动力学模式之间的相互作用，包括模式共存，模式跳跃，和温度驱动的模式之间的交叉。初始多模理论已经表明，由子动力系统与磁振子浴的相互作用产生的几个主导模式之间的线性耦合在各种多模行为的产生中起着至关重要的作用，例如模式跳跃和模式共存。在这项工作中，我们推导出一组速率方程来描述纳米接触自旋扭矩振荡器中耦合的磁动力学模式的动力学。得到了线性和非线性耦合项的表达式，从而分析了模式耦合动力学行为对外部实验条件和内禀磁性的依赖关系。对于最小双模系统，我们进一步将两个模的能量和相位差映射到二维相空间，并在相图中展示了周期轨道和不动点的流形如何随外部磁场以及温度的变化。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques and tunable Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Co/Cu/Co trilayers
基于第一性原理密度泛函理论计算，研究了Co/Cu/Co磁性三层薄膜中的自旋轨道矩（SOT），其中外加电场位于面内，即与接口平行。我们假设底部Co层具有固定的面内磁化，而顶部Co层可以被切换。我们发现，由于该系统中SOT的非局域性，顶部铁磁体上的SOT可以被底部铁磁体控制。因此，SOT是各向异性的，即，其大小随所施加的电场的方向而变化。我们表明，在顶层的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（π）也是各向异性的，即，顶层中的自旋螺旋的自旋螺旋波长取决于它们的面内传播方向。这种效应表明，在磁性三层中，通过底层的磁化方向可以很容易地调节磁电阻。为了了解底部铁磁体对SOT的影响和顶部铁磁体的磁化率，我们研究了Co/Cu磁性双层膜中的这些效应以进行比较。我们发现的SOTs和的cnc是令人惊讶的大，尽管小的自旋轨道相互作用的铜。
2018-05-14 cond-mat.mes-hall
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
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
Current-induced magnetization control in dipolar-coupled nanomagnet pairs and artificial spin ice
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences（保罗谢尔研究所中子与μ子科学中心）；University of Salamanca（萨拉曼卡大学）；Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）
研究通过电流诱导自旋轨道扭矩控制纳米磁体磁化方向，揭示电流方向与磁体取向关系对切换阈值的影响，为可编程磁控提供新方法。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall
Spin torque resonant vortex core expulsion for an efficient radio-frequency detection scheme
自旋极化的射频电流的频率等于旋振模的频率，它将激发磁隧道结中磁涡旋的核心。当涡核的激励半径大于结半径时，观察到涡核驱逐，导致电阻的大变化，因为层进入主要均匀的磁化状态。与传统的自旋力矩二极管效应不同，这种高度可调的共振效应将产生一个不随射频功率而降低的电压，并有可能形成新一代可调纳米级射频探测器的基础。
2015-05-20 cond-mat.mes-hall
Strong damping-like spin-orbit torque and tunable Dzyaloshinskii-Moriya interaction generated by low-resistivity Pd$_{1-x}$Pt$_x$ alloys
尽管它们在提供用于在纳米级非常有效和快速地操纵磁化的路径方面具有很大的前景，但是由于每单位电流偏置的低阻尼类SOT效率和/或自旋霍尔材料的非常高的电阻率，自旋轨道转矩（SOT）操作目前是能量效率低的。在这里，我们报告了一种有利的自旋霍尔材料，Pd 1-xPtx，它结合了低电阻率与巨大的自旋霍尔效应证明通过使用三个独立的SOT铁磁探测器。最佳的Pd0.25Pt0.75合金具有大于0.47的巨大内部自旋霍尔比（对于所有三种铁磁体的阻尼类SOT效率为~ 0.26）和在4 nm厚度下~57.5 μΩ cm的低电阻率。此外，我们还发现了Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，这是操纵手性自旋排列的关键因素（例如，磁Skyrmions和手性畴壁），与Ta/Fe_（0.6）Co_（0.2）B_（0.2）或W/Fe_（0.6）Co_（0.2）B_（0.2）界面相比，Pd_（1-x）Pt_x/Fe_（0.6）Co_（0.2）B_（0.2）界面处的Pt_（0.6）界面处的Pt_（0.2 Fe0.6Co0.2B0.2界面，并且可以通过经由重金属组合物控制界面自旋-轨道耦合来调节因子5。这项工作建立了一个非常有效的自旋电流发生器，结合了显着的高能量效率与一个非常强大的和可调的先进的手征自旋电子学和自旋力矩应用的驱动器。
2019-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable plasmon polaritons in arrays of interacting metallic nanoparticles
我们考虑一个简单的立方体阵列的金属纳米粒子支持扩展的集体等离子体激元，产生于近场偶极相互作用之间的局部表面等离子体激元在每个纳米粒子。我们开发了一个充分的分析量子理论的强耦合制度之间的这些集体等离子体激元和光子导致等离子体激元的纳米粒子阵列。值得注意的是，我们表明，极化激元带隙和超材料的介电函数可以显着调制光的偏振。我们揭示了等离子体超材料中的这种各向异性行为是如何通过纳米颗粒之间的偶极相互作用来介导的，尽管底层晶格是对称的。因此，我们的研究结果铺平了道路，实现可调谐量子等离子体超材料呈现相互作用驱动的双折射。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Single device offset-free magnetic field sensing principle with tunable sensitivity and linear range based on spin-orbit-torques
本文提出一种基于自旋轨道矩和差分测量的单器件无偏移磁场传感器，通过调节磁各向异性或注入电流实现灵敏度与线性范围可调，并用宏自旋模拟和高次谐波实验验证了其性能。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnetic-Field Control of Emergent Order in a 3D Dipolar Pyramid Artificial Spin Ice
本研究制备了基于方金字塔结构的三维Pyramid人工自旋冰，通过模拟揭示其丰富相图与涌现方冰态，结合实验实现低能态调控，为三维人工自旋冰研究提供新平台。
2025-09-01 cond-mat.mes-hall
Tunable Magnonic Chern Bands and Chiral Spin Currents in Magnetic Multilayers
本研究发现反平行磁性多层膜中长程手性偶极相互作用可产生非零陈数体带与手性自旋流表面态，且表面态可通过外磁场切换相态，为可调拓扑磁振子表面态与低耗散自旋流输运提供了易实现的系统。
2022-01-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Describing synchronization and topological excitations in arrays of magnetic spin torque oscillators through the Kuramoto model
磁自旋力矩振子（STO）群体的集体动力学是现代磁学研究的热点。在这里，我们表明，通过偶极场耦合的STO阵列可以使用仓本模型，一个著名的数学模型，在非线性动力学的变体建模。通过研究STO阵列中的集体动力学，我们发现，在这样的系统中的同步是一个有限的尺寸效应，并表明临界耦合-一个完整的同步状态-标度与振子的数量。使用现实的值之间的偶极耦合强度STO，我们表明，这施加了一个上限的最大数量的振荡器，可以同步。此外，我们表明，缺乏长程序是与拓扑缺陷的形成相场类似的二维XY模型的铁磁性。我们的研究结果揭示了新的光同步的STO，其中控制几个振荡器的相互同步被认为是至关重要的应用。
2016-08-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall nlin.AO
Spin-orbit torque on nuclear spins exerted by a spin accumulation via hyperfine interactions
本文通过超精细相互作用（费米接触和偶极）展示了自旋积累对核自旋施加自旋轨道力矩，为稳定控制核磁矩和实现核自旋电子学奠定基础。
2023-09-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Topologically Driven Spin-Orbit Torque in Dirac Matter
本文研究磁性石墨烯器件中拓扑边缘态驱动的自旋轨道力矩，发现量子反常霍尔相中的类阻尼力矩平台及狄拉克点处的大类阻尼力矩，并可通过自旋-赝自旋纠缠调控。
2025-10-07 cond-mat.mes-hall
Valley-dependent spin-orbit torques in two dimensional hexagonal crystals
本文研究了石墨烯、硅烯、锗烯和锡烯等二维六方晶体的自旋轨道矩。该力矩具有两个分量，一个是由反自旋电流效应引起的类场项，另一个是由混合自旋- $k$空间中的Berry曲率引起的反阻尼力矩。在交错位和交换场的存在下，谷简并可以解除，我们得到一个谷依赖的Berry曲率，导致一个可调的反阻尼力矩通过控制谷自由度。通过调节偏置电压或磁化角，可以使谷值不平衡度达到100%。这些发现为通过结构设计来发展电流驱动的自旋轨道力矩开辟了新的途径。
2015-09-27 cond-mat.mes-hall
Magnetic Yoking and Tunable Interactions in FePt-Based Hard/Soft Bilayers
评估和控制磁性纳米结构中的磁相互作用是至关重要的纳米磁性和自旋电子学的探索，如磁纪录介质，永磁体，磁存储器和逻辑器件等。在这里，我们展示了一个非常敏感的磁轭效应和可调的相互作用在FePt基的硬/软双层介导的软层。低于交换长度，一个薄的软层强烈交换耦合到硬层的垂直力矩;在交换长度以上，仅厚几纳米，软层力矩转向平面内，并从相邻的硬层垂直域的偶极场的轭。从交换偶极占主导地位的相互作用的演变实验捕获的一阶反转曲线，Δ-M方法，和极化中子反射计，并证实了微磁学模拟。这些发现表明了一种有效的轭合方法来设计和控制各种磁性纳米结构和器件中的磁相互作用。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Local Sensing of Correlated Electrons in Dual-moiré Heterostructures using Dipolar Excitons
莫尔异质结正迅速成为研究相关电子现象的可调平台。在莫尔系统中发现奇异量子相位需要电荷和自旋序的新探测器。与在几个莫尔单元上平均的检测方案不同，本地传感器可以提供更丰富的信息和更高的灵敏度。我们研究了WSe $_2$ /MoSe $_2$ /WSe $_2$异质三层结构，该结构在不同的莫尔晶格中承载激子和电子，并表明局域偶极激子是敏感的邻近电荷传感器，在多轨道莫尔晶格的分数填充处揭示了许多相关的电子态。此外，发射极化可以揭示不同填充物的局域电子自旋组态。我们的研究结果确立了偶极激子作为研究具有更高空间分辨率的莫尔晶体中涌现的量子物质和量子磁性的有希望的候选者。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall
Energy-efficient field-free unconventional spin-orbit torque magnetization switching dynamics in van der Waals heterostructures
本研究在Fe3GaTe2/TaIrTe4范德华异质结构中实现了节能、无外场的自旋轨道矩磁化翻转，并揭示了其非常规电荷-自旋转换机制，为低功耗自旋电子器件提供了新途径。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Antiferromagnetic Single-layer Spin-Orbit Torque Oscillators
我们展示了如何通过一个单一的反铁磁层的电荷电流可以激发和控制自振荡。具有可调振幅和频率的持续振荡在各种几何形状中使用表现出有限耗散自旋轨道扭矩的某些类别的非中心对称材料是可能的。我们计算的稳态相图的电流和自旋轨道力矩大小的函数。各向异性磁阻导致所得到的AF振荡转换为太赫兹AC输出电压。这些发现为在简单的单层结构中设计太赫兹反铁磁自旋轨道力矩振荡器提供了一条有吸引力的新途径。
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
Dipolar and magnetic properties of strongly absorbing hybrid interlayer excitons in pristine bilayer MoS$_2$
由过渡金属二硫属化物单层（TMD）组成的范德华异质结构的特征在于其真正丰富的激子性质，这些性质由其结构、几何和电子性质决定：与纯单层相比，电子和空穴可以在不同的材料中托管，从而产生高度可调谐的偶极多粒子复合物。然而，对于真正的空间间接激子，偶极性质通常伴随着激子振子强度的显着淬灭。通过电场和磁场相关的测量，我们证明，一个稍微偏置的原始双层MoS $_2$主机强偶极激子，保持了很强的振荡强度。我们仔细研究了它们的巨大的偶极矩，并通过偏置相关的磁场测量进一步阐明了它们的轨道和谷物理。
2020-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Reservoir Computing on Spin-Torque Oscillator Array
我们数值研究水库计算的自旋力矩振荡器（STO）阵列，描述的非线性振子模型的STO阵列的磁化动力学。由于磁偶极场的耦合，STO表现出同步振荡。我们表明，水库计算可以使用同步振荡状态。可以通过增加STO的数量来改善性能。在同步态和无序态之间的边界处性能最高。使用STO阵列，我们可以实现更高的性能比回声状态网络具有类似的数量的单元。这一结果表明，STO阵列是有前途的油藏计算的硬件实现。
2019-09-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Tunable inertia of chiral magnetic domain walls
将物体从零加速到给定速度所需的时间取决于所施加的力和环境。如果力停止，完全减速所需的时间完全相同。磁畴壁（DW）是已经观察到遵循这种行为的拓扑对象。在这里，我们表明，由电流驱动的手征尼尔壁的加速和减速时间是不同的低阻尼和中等Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）交换常数的系统。通过自旋霍尔转矩用电流加速DW所需的时间比一旦电流被关断就减速所需的时间快得多。减速时间由DM交换常数定义，而加速时间取决于自旋霍尔扭矩，从而实现手性DW的可调惯性。手性DW的这种独特特征可以用于以较低电流移动和定位DW，这是存储类存储器器件开发的关键。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Supercurrent-induced Skyrmion dynamics and Tunable Weyl points in Chiral Magnet with Superconductivity
最近的研究表明，超导性为自旋电子学提供了新的视角。我们研究了由s波超导体和立方手征磁体组成的异质结构，它可以稳定拓扑自旋织构，即skyrmion。我们提出了一个超导引起的自旋力矩，起源于自旋轨道耦合，我们表明，自旋力矩可以驱动一个skyrmion在一个有效的方式，减少焦耳加热。我们还研究了Bogoliubov准粒子的能带结构，并证明了Weyl点的存在，其位置可以由磁化方向控制。这导致在自旋织构存在下作用于准粒子的有效磁场。此外，外尔锥的倾斜也可以通过自旋轨道耦合的强度来调节，我们提出了一种可能的实现II型外尔点。
2016-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Driven energy transfer between coupled modes in spin-torque oscillators
自旋力矩振荡器的不同本征模之间的相互作用可以导致从跳模到多模产生的各种各样的物理机制，这通常会降低它们作为射频器件的性能。为了解决这个问题，为未来的应用，我们研究了一个模型的自旋扭矩振荡器，这是由两个耦合的涡旋与一个涡旋在每个振荡器的两个磁性层的属性。在这样的双涡系统中，耦合模之间的能量传递的显著特性，一个由自旋转移力矩激发，而第二个被阻尼，导致阻尼参数的改变。因此，振荡器的非线性行为伴随着剧烈的影响。这种有效的耦合机制，主要是由动态偶极场产生的自旋转移扭矩诱导的运动的旋涡驱动，引起了一个意想不到的动力学制度的自共振激发。这些结果表明，模式耦合可以用来控制同步过程以及自旋力矩振荡器的频率可调谐性。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
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
Spin-torque diode radio-frequency detector with voltage tuned resonance
我们报道了一种基于磁性隧道结（MTJ）的电压可调谐射频（RF）探测器。自旋扭矩二极管效应用于激励和/或检测MTJ的磁性自由层中的RF振荡。为了降低自由层的整体面内磁各向异性，我们利用铁磁层和绝缘层之间界面处的垂直磁各向异性。所施加的偏置电压示出的磁各向异性，从而对设备的谐振频率有显着的影响。这种影响还取决于电压极性。所得到的结果占的自旋转移力矩和电压控制的磁各向异性效应的相互作用。
2014-06-26 cond-mat.mes-hall
Creating and Deleting a Single Dipolar Skyrmion by Surface Spin Twists
通过表面自旋扭转变换实现单个双极性Skyrmion的确定性创建与删除，为Skyrmionic设备中的可靠单比特操作提供新方法。
2025-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite size effects on spin-torque driven ferromagnetic resonance in spin-valves with a Co/Ni synthetic free layer
利用自旋矩驱动铁磁共振（ST-FMR）研究了纳米结中Co/Ni合成层的磁激发。场扫描ST-FMR测量在垂直于层表面施加磁场的情况下进行。共振线是在低振幅激励下以线性响应方式测量的。所得到的共振场进行了比较与使用传统的射频场驱动的FMR扩展膜具有相同的Co/Ni层结构。一个较低的共振场被发现在受限的结构。讨论了偶极场对Co/Ni层的影响以及有限尺寸效应对自旋波谱的影响。
2008-02-14 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
Spin-orbit torque emerging from orbital textures in centrosymmetric materials
本研究揭示了中心对称二维过渡金属硫族化合物中由轨道自由度驱动的新型自旋轨道力矩机制，该机制源于轨道织构的空间局域化，能产生高效可调的力矩，有望超越传统Rashba型效应。
2023-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bright dipolar excitons in twisted black phosphorus homostructures
本研究通过堆叠90°扭曲黑磷结构发现新型亮红外偶极激子，其具有高振子强度、线偏振可调控偶极方向、厚度可调谐偶极矩与共振能量的特点，为探索可调谐关联偶极激子提供了新平台。
2024-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Torque Generated by Valley Hall Effect in WSe2
单层过渡金属二硫属化物由于其稳健的自旋谷锁定价态而成为自旋电子学的有前途的材料，使得能够通过谷霍尔效应进行有效的电荷到自旋转换，其中非平衡自旋具有数百纳米的长自旋扩散长度。在这项工作中，我们表明，注入一个纯粹的谷电流，诱导谷霍尔效应在WSe 2单层，赋予自旋力矩上的磁化覆盖的Fe或CoFe的隧道结构。扭矩效率被发现是在传统的垂直磁隧道结，可以进一步优化与谷霍尔角在WSe 2。自旋扭矩的谷性质在电流平面内配置中产生平面外阻尼类扭矩，消失了平行于平面的电荷传输以及通过门控可调的扭矩效率。
2022-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-free switching of magnetic tunnel junctions driven by spin-orbit torques at sub-ns timescales
我们报告的时间分辨测量的磁化翻转的自旋轨道转矩在没有外部磁场的垂直磁化的磁性隧道结（MTJ）。无场切换由集成在MTJ堆叠上方的面内磁化层的偶极场实现，其取向确定切换极性。实时单次测量提供了磁化反转和开关分布的直接证据。接近临界开关电压，我们观察到随机反转事件，由于有限的孵化延迟之前的磁化反转。当脉冲幅度增加到临界电压的两倍时，反转变得准确定性，从而在零外部场中以亚ns时间尺度实现可靠的双极开关。我们进一步调查的开关概率作为MTJ和外部磁场的直流偏置的函数，提供洞察力的参数，确定临界开关电压。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin-Orbit-Torque Driven Propagating Spin Waves
自旋-轨道力矩（SOT）可以驱动一类新兴微波器件中的持续自旋波（SW）自振荡，称为自旋霍尔纳米振荡器（SHNO），其具有高度非线性特性，在直接服从高速神经形态计算的频率下控制鲁棒的相互同步。然而，所有的演示都依赖于通过偶极耦合和/或直接交换相互作用的局部SW模式。由于纳米磁需要传播SW用于数据传输，并且可以使用SW干涉来实现附加的计算功能，所以SOT驱动的传播SW将是非常有利的。在这里，我们演示了垂直磁各向异性如何将磁纳米收缩中SOT驱动的自振荡频率提高到远高于SW间隙的水平，从而有效地产生场和电流可调的传播SW。我们的演示极大地扩展了SHNO的功能和设计自由度，使长距离SOT驱动的SW传播的纳米磁，SW逻辑和神经形态计算，直接与CMOS技术兼容。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ideal memristor based on viscous magnetization dynamics driven by spin torque
我们表明，理想的忆阻器-设备的电阻是成比例的电荷流过他们-可以实现使用自旋力矩驱动的粘性磁化动力学。后者可以在具有受抑交换的薄膜异质结构的自旋液体状态中实现，其中忆阻响应通过接近玻璃化转变而可调，而电流诱导的焦耳加热促进非易失性操作和有利于神经形态应用的二阶忆阻功能。理想的忆阻行为可以在以物理、电子或磁自由度的粘性动力学为特征的其他系统中实现。
2020-06-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate Tunable In- and Out-Of-Plane Spin-Orbit Coupling and Spin Splitting Anisotropy at LaAlO3/SrTiO3 (110) Interface
控制自旋轨道耦合（SOC）对于诸如基于自旋轨道矩的存储器的器件是重要的，并且理解它对于回答三重态超导、拓扑绝缘体和Majorana费米子中的几个基本开放问题是必要的。在这里，我们报告了在电流密度为1.4 × 104 A/cm 2时，在LaAlO 3/SrTiO 3（110）界面处的面内自旋的25 meV的自旋分裂，这与半导体异质结构或LaAlO 3/SrTiO 3（100）界面中发现的自旋分裂相比是大的，此外，它是各向异性的。各向异性是由[001]和[1-10]方向上电子有效质量的差异引起的。我们的研究预测在107 A/cm 2的电流密度下，自旋分裂能量> 1000 meV，这与金属系统相比是巨大的，将是理想的自旋极化源。除了面内效应之外，当自旋位于面外时，由于界面平面中的对称性破缺，在LaAlO 3/SrTiO 3（110）界面处存在意外的栅极可调谐面外SOC。我们证明，这可以通过改变LaAlO 3的厚度来操纵，这表明该界面可以设计用于自旋轨道扭矩器件。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall
Janus Monolayers of Magnetic Transition Metal Dichalcogenides as an All-in-One Platform for Spin-Orbit Torque
我们从理论上预测，钒基Janus dichalcogenide单层构成一个理想的平台，自旋轨道扭矩存储器。利用第一性原理计算，我们证明了磁交换和磁各向异性能量更高的较重的硫族元素原子，而在Janus形式的反转对称性破缺导致出现Rashba的自旋轨道耦合。的自旋-轨道扭矩效率进行了评估，使用优化的量子传输方法，并发现是可比的重金属。磁性和自旋-轨道耦合在这种材料中的共存与可调费米能级开辟了新的可能性，监测磁化动态的角度来看，非易失性磁性随机存取存储器。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Every-other-layer Dipolar Excitons in a Spin-Valley locked Superlattice
本研究在2H堆叠过渡金属二硫化物的自旋-谷锁定超晶格中发现隔层偶极激子，并通过电场调谐、反射反交叉及层数依赖精细结构揭示其可调光-物质耦合平台。
2022-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
