Spin-orbit torque in completely compensated synthetic antiferromagnet
合成反铁磁体（SAF）已被提出来取代磁存储器件中的铁磁体，以减少杂散磁场，提高存储密度和改善热稳定性。本文研究了垂直磁化的Pt/[Co/Pd]/Ru/[Co/Pd] SAF结构中的自旋-轨道矩，该结构具有完全补偿的磁化强度和高达2100 Oe的交换耦合场，两层Co/Pd的磁化强度可以通过自旋-轨道矩同时在两个反平行态之间切换.由于底部Pt/[Co/Pd]界面处的自旋轨道耦合比没有Pt的上部对应物强得多，因此可以读出磁化翻转。实验和理论分析表明，反铁磁耦合堆栈的转矩效率显着高于铁磁对应物，使SAF的临界开关电流相比，传统的单一铁磁体。除了增加自旋轨道力矩的重要维度之外，完全补偿的SAF的有效切换可以推进具有高密度、高速度和低功耗的磁存储器件。
2018-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Writing and Reading antiferromagnetic Mn$_2$Au: Néel spin-orbit torques and large anisotropic magnetoresistance
反铁磁体是磁性有序的材料，其不表现出净磁矩，因此对磁场不敏感。反铁磁自旋电子学的目的是利用这种不敏感性来增强稳定性，同时可以进行高达反铁磁体的自然THz动态速度的主动操纵，从而结合了卓越的存储密度和超快开关。然而，Néel矢量（交错矩）方向的主动操纵和读出具有挑战性。最近的预测已经开辟了一条基于新的自旋轨道力矩的道路，它直接与Néel序参量耦合。这种Néel自旋轨道力矩首先在使用半金属CuMnAs的开创性工作中实验证明。在这里，我们证明Mn $_2$金，一个良好的导体，具有高的有序温度适用于应用程序，可靠和可再现的开关，使用电流脉冲和读出的磁阻测量。的扭矩的对称性与理论预测和一个大的读出大于$\simeq 6$ ~ $\%$的磁阻效应是由从头计算输运计算再现。
2017-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz spin-orbit torque as a drive of spin dynamics in the insulating antiferromagnet Cr$_{2}$O$_{3}$
Ioffe Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院 IOFFE 研究所）；Institute of Molecule and Crystal Physics, Ufa Federal Research Center, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院乌法联邦研究中心分子与晶体物理研究所）；Ufa University of Science and Technology（乌法科学技术大学）；Institute for Molecules and Materials, Radboud University（拉德堡德大学分子与材料研究所）；New Spintronic Technologies LLC（新自旋技术有限责任公司）；Prokhorov General Physics Institute, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普罗霍罗夫普通物理研究所）；Amirkhanov Institute of Physics, Dagestan Federal Research Center, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院达吉斯坦联邦研究中心阿米汉诺夫物理研究所）
研究揭示太赫兹电场驱动的位移电流在绝缘反铁磁体Cr$_{2}$O$_{3}$中产生自旋轨道扭矩，通过电偶极子序参数分析，发现位移电流与反铁磁自旋耦合，为绝缘体反铁磁自旋电子学提供新途径。
2026-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Efficient spin torques in antiferromagnetic CoO/Pt quantified by comparing field- and current- induced switching
我们在共线绝缘反铁磁CoO/Pt中实现了电流感生开关，具有四重面内磁各向异性。这是测量电自旋霍尔磁阻和证实的磁场诱导的自旋翻转过渡的CoO层。通过施加电流脉冲和磁场，我们量化的有效性的作用电流引起的扭矩和估计的电流场等效比$4x10^{-11} T A^{-1} m^2$。Néel矢量最终状态（$n \perp j$）与CoO的负磁弹性常数的热磁弹性切换机制一致。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Crossover between intrinsic and temperature-assisted regimes in spin-orbit torque switching of antiferromagnetic order
The University of Tokyo（东京大学）；The Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Japan Science and Technology Agency（日本科学技术振兴机构）；Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）；Osaka University（大阪大学）；RIKEN（理化学研究所）；Trans-scale Quantum Science Institute, The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）；Canadian Institute for Advanced Research（加拿大高级研究院）
研究通过调节磁层厚度观察到抗铁磁体切换行为的交叉，揭示了自旋轨道扭矩机制在超快切换中的潜力。
2026-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching by spin-orbit torque in an antiferromagnet/ferromagnet bilayer system
自旋轨道力矩（SOT）诱导的磁化翻转显示出实现超快和可靠的自旋电子器件的希望。通过SOT的垂直磁化的双极开关在与所施加的电流共线的面内磁场下实现。迄今为止研究的典型结构包括非磁性/铁磁性（NM/FM）双层，其中NM中的自旋霍尔效应负责开关。在这里，我们表明，反铁磁/铁磁（AFM/FM）双层系统也表现出SOT大到足以切换FM的磁化。在这个材料系统中，由于原子力显微镜的交换偏置效应，我们观察到开关下没有施加的电场，通过使用反铁磁PtMn和铁磁Co/Ni多层膜与垂直的易轴。此外，定制堆叠实现了类似忆阻器的行为，其中可以以模拟方式控制反向磁化的一部分。因此，AFM/FM系统是SOT设备的一个很有前途的构建模块，并提供了一个有吸引力的神经形态计算的途径。
2015-07-03 cond-mat.mtrl-sci
All electrical manipulation of magnetization dynamics in a ferromagnet by antiferromagnets with anisotropic spin Hall effects
利用直流偏置电流调谐的自旋矩铁磁共振研究了金属CuAu-I型反铁磁体的自旋轨道矩。所观察到的自旋力矩主要来自自旋霍尔效应产生的自旋电流的扩散输运。通过研究外延样品，我们发现了自旋力矩的生长取向依赖性，这可能与自旋霍尔效应的各向异性有关。观察到的各向异性是一致的第一性原理计算的内在自旋霍尔效应。我们的工作证明了磁有序材料中的大的可调自旋轨道效应。
2015-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Competition between terahertz magnetoelectric and Néel spin-orbit torque driven spin dynamics in metallic antiferromagnets
该研究针对金属反铁磁体中磁电效应常被忽略的问题，理论研究了Mn₂Au中太赫兹电场诱导的自旋动力学，发现太赫兹磁力矩与极化时间导数成正比，且需考虑其与奈尔自旋轨道矩的竞争才能解释实验结果，证明金属反铁磁体中太赫兹磁电自旋效应不可忽略。
2025-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Spin orbit torque switching of antiferromagnet through the Neel reorientation in rare-earth ferrite
我们提出了在小磁体中利用自旋轨道矩（SOT）实现倾斜反铁磁（AFM）自旋的相干开关。正铁氧体的磁性系统具有双轴易磁化各向异性和垂直于易磁化轴的Dzyaloshinskii Moriya相互作用，因此产生弱磁化（m）。SOT中的阻尼分量导致Néel沿着其中一个易轴重新取向，然后对m施加扭矩，导致Néel阶l的倾斜。由于与感应奥斯特场或SOT的类场分量耦合，磁化上的扭矩变得更强，从而增强l.因此，发现l在SOT关断之后经历确定性切换。基于对相干开关的数值和解析分析，异或逻辑门也被发现可以在单个磁性层中实现。此外，我们研究如何磁参数影响的临界再取向角和电流密度在一个简单的铂层结构和倾斜的原子力显微镜。我们的研究结果有望为自旋逻辑和电子器件等超快应用提供另一种自旋开关机制。
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Neel tensor torque at the ferromagnet/antiferromagnet interface
研究提出用 Neel 张量描述多晶反铁磁体，发现其引入的独特自旋力矩可实现零场自旋轨道力矩翻转，为自旋电子学创新提供新途径。
2023-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Strong orientation dependent spin-orbit torque in antiferromagnet Mn2Au
具有零净磁矩、强抗干扰性和超快开关速度的反铁磁体在高密度信息存储中具有潜在的竞争力。体心反铁磁材料Mn_2Au具有相反的自旋子晶格结构，是一种独特的Néel阶自旋轨道矩（SOT）开关金属材料。本文研究了用磁控溅射方法制备的准外延（103）、（101）和（204）Mn_2Au薄膜的SOT开关特性。我们证明了在室温下通过短电流脉冲在所有制备的Mn2Au薄膜中电流诱导的反铁磁磁矩开关，而不同取向的薄膜表现出不同的开关特性。Mn_2Au（103）薄膜的磁晶各向异性能可以忽略不计，可以实现与方向无关的可逆开关，而Mn_2Au（101）和（204）薄膜的磁晶各向异性能可以忽略不计，当电流沿面内易磁化轴和垂直磁化轴方向施加时，这种可逆开关是可逆的，但当电流沿难磁化轴方向施加时，这种可逆开关在初始开关周期中衰减严重，这是由于磁晶各向异性能的存在。除了基本的意义，强取向相关的SOT开关，这是没有实现的铁磁和反铁磁无关，提供了多功能性的自旋电子学。
2018-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Spin diffusion and torques in disordered antiferromagnets
本文建立了共线双组分金属反铁磁体自旋输运的漂移扩散方程。从模型紧束缚哈密顿量出发，得到了Keldysh形式下的量子动力学方程，并利用Wigner展开法将其空间梯度展开到最低阶.在扩散极限下，这些方程跟踪反铁磁体的每个子晶格上的自旋积累和自旋电流的时空演化。我们使用这些方程来解决的性质的自旋转移力矩在（i）自旋阀组成的铁磁体和反铁磁体，（ii）的金属双层组成的反铁磁体相邻的重金属具有自旋霍尔效应，并在（ii）一个单一的反铁磁体具有自旋霍尔效应。我们表明，后者可以经历一个自转矩由于非零自旋霍尔效应的反铁磁体。
2016-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping and spin-transfer torques in antiferromagnets
自旋抽运和自旋转移矩是铁磁材料中两种相互作用的现象。然而，从反铁磁体的泵送及其与电流感应扭矩的关系还没有被探索。通过计算电子如何从正常的金属-反铁磁界面散射，我们推导出泵浦自旋和交错自旋电流的交错场，磁化强度，和它们的变化率。对于补偿和未补偿的接口，自旋泵是一个类似的幅度，在铁磁体的驱动微波的偏振控制的方向。通过Onsager互易关系将泵送电流连接到电流感应扭矩。
2014-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in locally and globally non-centrosymmetric crystals: Antiferromagnets and ferromagnets
阻碍反铁磁体实际应用的主要障碍之一是难以操纵磁序参量。最近，根据理论预测[J. J. Eleleznovel et al.，PRL 113，157201（2014）]，已经证明了反铁磁体中磁矩的电切换[P. Wadley等人，Science 351，587（2016）]。这种转变是由于所谓的自旋轨道力矩，这在铁磁体中已经得到了广泛的研究。在这种现象中，电流引起了与有序局部矩耦合的非平衡自旋极化交换，从而对序参量施加了转矩。在这里，我们给出了一个一般的系统分析的自旋轨道力矩的对称性在本地和全球非中心对称的晶体。我们研究的对称性时，允许一个非零的扭矩，当是有效的扭矩，其依赖于所施加的电流方向和方向的磁矩。为了比较，我们考虑反铁磁和铁磁订单。在两个有代表性的模型晶体中，我们进行微观计算的自旋-轨道扭矩，以说明其对称性，并突出条件下，自旋-轨道扭矩可以有效地操纵反铁磁力矩。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic staggered spin-orbit torque for the electrical control of antiferromagnets -- application to CrI$_3$
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
研究揭示了本征锯齿形自旋轨道扭矩在电控反铁磁体中的作用，通过CrI$_3$的计算验证了该机制对Néel向量确定性切换的贡献。
2026-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer torque induced spin waves in antiferromagnetic insulators
我们探讨了在绝缘反铁磁薄膜表面注入自旋电流激发自旋波的可能性。我们分析了磁补偿和非补偿接口。我们发现，在绝缘反铁磁材料中，自旋电流引起的自旋转移矩可以激发自旋波，并且所激发的自旋波的手征性由注入自旋电流的极化决定.此外，磁表面各向异性的存在可以大大增加这些激发的可及性。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser-induced torques in metallic ferromagnets
基于第一性原理电子结构计算和Keldysh非平衡态理论，研究了体心立方结构Fe、六方晶系Co和$L1_0$ FePt的激光诱导力矩.我们发现，扭矩有两个贡献，一个从逆法拉第效应（IFE）和一个从光学自旋转移力矩（OSTT）。取决于手头的铁磁体和准粒子加宽的两个贡献可能是类似的大小或一个贡献可能占主导地位的其他。此外，我们确定了非平衡自旋极化，以研究其与扭矩的关系。我们发现的扭矩和非平衡自旋极化的垂直分量是奇数的螺旋度的激光，而平行于磁化诱导的自旋极化是螺旋无关的。非平衡自旋极化的平行分量比垂直分量大几个数量级。在HCP的情况下，我们发现良好的协议之间的计算激光诱导扭矩和最近的实验。
2016-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Switching of Antiferromagnets via Spin-transfer Torque
皮秒开关的交错反铁磁秩序被证明是可实现的，通过自旋转移扭矩从一个短的电流脉冲。亚晶格磁化的耦合动力学映射到一个经典的钟摆受到重力和驱动脉冲，开关发生，如果钟摆获得足够的动能在脉冲克服最大的有效重力势。通过开关角和磁损耗对电流脉冲宽度和强度的依赖关系，探讨了最佳开关方案。这里讨论的物理提供了一个通用的路线走向多功能太赫兹应用程序通过反铁磁材料中的自旋转移力矩。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contrasting Light-Induced Spin Torque in Antiferromagnetic and Altermagnetic Systems
针对实验中难以区分净磁矩为零的反铁磁与交变磁系统的问题，提出利用线偏振光引发截然不同的非平衡局部自旋力矩，结合对称性分析、低能哈密顿量模型与第一性原理计算揭示两者差异，为自旋电子器件设计提供新视角。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Current induced spin injection and surface torque in ferromagnetic metallic junctions
从理论上考虑了电流非平衡自旋注入和电流感生表面力矩两种效应对自旋阀型铁磁金属结的联合影响。假设CPP配置。的考虑是基于解决一组耦合的移动电子和晶格磁化的运动方程。边界条件来自总磁通连续性条件。色散关系推导出电流相关的自旋波起伏。当电流密度超过某个阈值时，波动变得不稳定。纵向自旋注入和力矩的联合作用降低了不稳定性阈值。自旋注入软化了阈值附近的自旋波频率，并在注入接触处钉扎磁化。随着电流的增加，钉扎作用增强，从而出现新的自旋波共振线。
2004-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Adiabatic and Nonadiabatic Spin-transfer Torques in Antiferromagnets
磁序中的电子输运与磁序动力学之间存在相互依赖关系，这为自旋相关现象提供了关键机制。近年来，反铁磁序作为磁序受到关注，其中电子输运对磁序的典型影响--电流诱导自旋转移矩一直存在争议，主要原因是缺乏基于量子场论的解析推导。本文建立了弱倾斜反铁磁体中缓变交错磁化强度自旋转移矩的微观理论。在我们的理论中，电子被捕获的成键/反键态，其中每一个是系统的本征态，双简并，并在空间上扩展到亚晶格，因为电子跳跃。本征态的自旋一般依赖于动量，在不考虑自旋-轨道耦合的情况下，在没有位置反转对称性的情况下，会出现非平凡的自旋-动量锁定。本征态的自旋流中包含一个与由动量空间导数定义的规范场成正比的反常分量，并在磁化强度上产生绝热自旋转移力矩。出乎意料的是，我们发现其中一个非绝热转矩具有与绝热自旋转移转矩相同的形式，而所获得的绝热和非绝热自旋转移转矩的形式与基于对称性考虑的唯象推导一致。这一发现表明，反铁磁体中自旋转移力矩的传统解释应该改变。我们的微观理论为反铁磁体中自旋相关的物理提供了基本的理解。
2020-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficient Spin-Orbit Torques in an Antiferromagnetic Insulator with Tilted Easy Plane
反铁磁体内部自旋织构的电操纵为发展具有优异速度和高器件密度的自旋电子学提供了新的机会。然而，由于不同亚晶格之间复杂的相互作用，将自旋电流注入反铁磁体并实现有效的自旋-轨道-力矩诱导开关仍然具有挑战性。与此同时，由于磁化率的降低，反铁磁物质中电流感应磁动力学的性质和大小仍然很难表征，而杂散效应使实验解释进一步复杂化。在这项工作中，通过沿非基面取向生长反铁磁绝缘体薄膜α-Fe_2 O_3，我们实现了一种结构，其中注入的自旋电流可以在倾斜的易平面内鲁棒地旋转Néel矢量，其效率与经典铁磁体相当。自旋-轨道力矩效应在其他竞争机制中脱颖而出，并导致清晰的开关动态。由于这种新的机制，在通常采用的正交开关的几何形状相比，我们实现了双极反铁磁开关沿同一个通道，一个几何形状，这是更实用的设备应用的正电流和负电流。通过使有效的自旋-轨道力矩控制反铁磁有序，倾斜的易平面几何引入了一个新的平台，定量了解反铁磁体的开关和振荡动力学。
2022-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of unconventional spin polarization induced spin orbit torque in L1$_2$-ordered antiferromagnetic Mn$_3$Pt thin films
非共线反铁磁体由于具有非平凡的自旋拓扑结构而表现出更丰富的磁输运性质，这使得我们能够利用手性更自由地操纵电荷-自旋转换。在这项工作中，我们探讨了非常规的自旋轨道扭矩的L1 $_2$有序锰$_3$铂与三角形自旋结构。我们观察到（001）取向的L1 $_2$ Mn $_3$ Pt沿$\mathbf{x}$方向的非常规自旋轨道矩，并发现它具有相对于晶向的独特符号反转行为。L1 $_2$ -有序Mn $_3$ Pt的这种非常规自旋轨道扭矩的产生可以解释为源于磁自旋霍尔效应。这一结果有助于阐明非共线反铁磁体的自旋拓扑非平凡结构与电荷自旋转换之间的关系。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic Switching in Mn$_2$Au Using a Novel Laser Induced Optical Torque on Ultrafast Timescales
本研究提出利用激光诱导光学力矩在Mn$_2$Au反铁磁体中实现超快全光切换，通过交换增强效应实现皮秒级90/180度切换，并减轻过冲问题，可确定性切换单磁畴。
2023-11-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Theory of Harmonic Hall Responses of Spin-Torque Driven Antiferromagnets
谐波分析是表征和量化磁性材料电流感应转矩的有力工具，但在反铁磁体研究中，谐波分析仍是一个悬而未决的问题。在这里，我们制定了一个一般理论的谐波霍尔响应的共线反铁磁体驱动的电流感应转矩，包括类场和类阻尼分量。通过在三个正交平面上扫描可变强度的磁场，我们能够通过分析霍尔电压中的二次谐波信号来区分类场转矩、类阻尼转矩和伴随的热效应的贡献。通过数值模拟，得到了一次谐波和二次谐波随磁场方向和强度变化的解析表达式，并与实验结果吻合较好。我们证明了我们的预测在两个原型的反铁磁体，$α-$ Fe $_{2}$ O $_{3}$和NiO，提供直接和一般的指导，目前和未来的实验。
2022-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Parity-controlled spin-wave excitations in synthetic antiferromagnets
在这项研究中，我们报告的电流感应扭矩激发的声学和光学模式的Ta/NiFe/Ru/NiFe/Ta合成反铁磁体堆栈SiO2/Si衬底上生长。这两个Ta层作为自旋力矩源，在自旋电流和奥斯特场作用于其相邻的NiFe层中具有相反的极化。这可以在整个生长方向上产生空间自旋力矩分布的奇对称性，使我们能够观察到不同的自旋波激发效率，从合成的反铁磁体激发均匀的扭矩。我们分析了扭矩对称性的对称和反对称的线形振幅的共振面内的角度依赖性，并确认平行（垂直）泵浦性质的声学（光学）模式在我们的设备，这是在从空间均匀的扭矩激发的模式截然不同。我们还提出了我们的宏观自旋模型，这种特殊的自旋扭矩激发几何，这很好地支持我们的实验观察。我们的研究结果提供了控制自旋波激发的本地自旋力矩源的能力，我们可以探索进一步的自旋波控制方案的基础上，这一概念。
2021-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in a Rashba honeycomb antiferromagnet
近年来，利用电流脉冲实现反铁磁畴反转的实验引起了人们对反铁磁体自旋轨道力矩的广泛关注。在这项工作中，我们采用紧束缚模型求解器，kwant，计算的自旋轨道力矩在一个蜂窝晶格上的二维反铁磁体与强自旋轨道相互作用的Rashba型。我们的模型结合了自旋-轨道相互作用，局部s-d-like交换，以及传导电子在原位无序势上的散射，提供了一个角动量弛豫的微观机制。我们考虑两个版本的模型：一个保存和一个破碎的子晶格对称性。一个非平衡交错极化，这是所谓的尼尔自旋轨道扭矩负责，示出消失相同的对称模型，但可能会成为有限的，如果亚晶格对称性被打破。类似地，反阻尼自旋轨道力矩在对称模型中消失，但在亚晶格对称性破缺的模型中变为有限和各向异性。正如预期的那样，反阻尼扭矩也揭示了相当大的依赖于杂质浓度。我们的数值分析也证实了自旋轨道力矩的对称性分类和由于电子动量的面内限制而导致的强力矩各向异性。
2019-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic magnonic charge current generation via ultrafast optical excitation
本研究通过超快光激发在反铁磁金属Mn₂Au薄膜中实验观测到磁振子电荷电流产生，验证了奈耳自旋轨道矩的逆过程，室温下可探测到相关太赫兹发射，为反铁磁太赫兹器件发展提供了新支撑。
2023-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Absence of cross-sublattice spin pumping and spin-transfer torques in collinear antiferromagnets
该研究通过对称性分析和自旋相关电子散射计算，解决了反铁磁体中跨子晶格自旋泵浦与自转移矩贡献的争议，证明其在共线状态下完全缺失，非共线时仅为高阶修正。
2023-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dzyaloshinskii-Moriya Induced Spin-Transfer Torques in Kagome Antiferromagnets
近年来，反铁磁体（AFM）由于其独特的性质，如太赫兹动力学和无杂散场，成为非常有前途的纳米自旋电子应用。然而，操纵反铁磁纹理目前仅限于极少数特殊的材料对称类，允许交错的磁子晶格上的扭矩。在这项工作中，我们预测的kagome原子力显微镜与破缺的镜像对称性的反铁磁畴壁（DW）和自旋电流之间的一种新的耦合机制，产生的相对论Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（DW）。我们从微观上推导出了原子力显微镜对原子力显微镜的自由能贡献。与铁磁体和共线原子力显微镜不同的是，非线性原子力显微镜不会导致空间导数中的线性项，而是使自旋波刚度和各向异性能量重新归一化。重要的是，我们表明，该双折射诱导一个高度非平凡的扭曲DW配置文件，是通过两个线性独立的组件的自旋积累可控。这种纹理操作机制超越了交错扭矩的概念，意味着与传统的铁磁体和共线AFM相比，电流驱动的DW运动具有更高程度的可调谐性。
2022-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of Propagating Spin Waves via Spin Transfer Torque in a Metallic Bilayer Waveguide
我们研究了直流电对CoFeB/Ta双层结构中自旋波传播的影响。利用微布里渊光散射技术，我们观察到自旋波的振幅可以根据电流的方向和所施加的磁场而衰减或放大。我们的工作提出了一种有效的方法，电控制自旋波在磁波导中的传播，并可能是有用的，在一些应用，如锁相纳米振荡器和混合信息处理设备。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Néel-Vector Switching and THz Spin-Wave Excitation in Mn$_2$Au due to Femtosecond Spin-Transfer Torques
本文通过飞秒激光诱导的自旋极化热电子电流施加自旋转移力矩，在几皮秒内实现Mn$_2$Au的Néel矢量翻转，并激发高达数THz的自旋波，为反铁磁自旋电子器件的超快操控提供了新途径。
2023-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Efficient spin excitation via ultrafast damping-like torques in antiferromagnets
阻尼效应形成了高速自旋电子应用的许多新兴概念的核心。器件的开关时间和磁畴-壁速度等重要特性与阻尼率密切相关。虽然自旋阻尼弛豫过程的影响进行了深入研究，在脉冲自旋激发的阻尼效应被认为是可以忽略不计的，因为激发过程的短暂。在这里，我们表明，与铁磁体，超快阻尼起着至关重要的作用，因为它们的强烈的椭圆自旋进动的反铁磁体。在时间分辨测量中，我们发现超快阻尼导致自旋立即沿短旋进轴倾斜。反铁磁交换和磁各向异性之间的相互作用放大了几个数量级的反铁磁序参量的大幅度调制倾斜。这种杠杆效应揭示了反铁磁自旋电子学中超快磁性操纵的一条高效途径。
2020-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast antiferromagnetic switching in NiO induced by spin transfer torques
NiO是一种典型的反铁磁体，其特征共振频率在太赫兹范围内。从原子自旋动力学模拟，考虑到NiO的晶体结构，特别是磁各向异性尊重其对称性，我们描述了反铁磁开关在太赫兹频率的自旋转移力矩机制。亚皮秒的S-状态之间的六个允许的稳定的自旋方向切换被发现合理实现的自旋电流，像激光诱导的超快退磁产生的。描述了一种用于六状态存储器的皮秒写入的简单过程，从而打开了将电子设备的当前逻辑加速几个数量级的可能性。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.comp-ph
Hydrodynamic theory of coupled current and magnetization dynamics in spin-textured antiferromagnets
具有极小（或零）磁化强度的反铁磁体是自旋电子学应用的有趣候选者。在本文中，我们提出了两个模型来描述反铁磁织构中的电流感生现象。我们证明了由反铁磁矢量的旋转或振荡引起的磁化，通过$sd$ -交换耦合，可以抑制电流，产生绝热和非绝热自旋力矩.由于反铁磁磁矩的洛伦兹型动力学（不同于铁磁体中的类伽利略动力学），绝热自旋力矩影响运动织构的特征长度尺度。非绝热自旋力矩有助于能量泵的产生，并能诱导反铁磁织构的稳定运动，但与铁磁体不同，它是纯动力学起源的。我们还考虑了人工反铁磁体中的电流感应现象，其中电流映射了结构的交错磁化。在这种情况下，非绝热自旋力矩的效果是类似的铁磁成分的结构。特别地，电流可以去除在外部磁场中不可区分的平移反铁磁畴的简并，从而可以使180 $^\circ$畴壁运动。
2013-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonzero macroscopic magnetization in half-metallic antiferromagnets at finite temperatures
结合密度泛函理论计算和多体格林函数技术，我们揭示了半金属反铁磁体的宏观磁化强度在有限温度下并不像T=0极限那样为零.这种反常行为源于磁子晶格的不等价，导致不同的子晶格内交换相互作用。因此，自旋涨落以不同的方式抑制了亚晶格的磁序，导致在有限温度下的亚铁磁态。本文给出了半金属反铁磁CrMnZ（Z=P，As，Sb）半Heusler化合物的计算结果。
2009-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Giant Response and Harmonic Generation in Néel-Torque Antiferromagnetic Resonance
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
研究揭示奈尔自旋轨道扭力在反铁磁共振中产生巨响应及谐波生成，提出多层反铁磁纳米器件实现高效频率转换。
2025-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab initio studies of the spin-transfer torque in tunnel junctions
我们计算了Fe/MgO/Fe隧道结中的自旋转移矩，并与全金属结的结果进行了比较。我们表明，自旋转移力矩是在铁磁层的界面在更大程度上比在全金属结。这一结果起源于铁的半金属行为的$Δ_1$状态在布里渊区中心;与全金属结构，退相不起重要作用。我们进一步表明，它是可能的，以得到一个分量的扭矩是平面的磁化，这是线性的偏置。然而，观察这样的扭矩需要高度理想的样品。在具有典型界面粗糙度的样品中，扭矩与全金属多层膜中的扭矩相似，尽管原因不同。
2007-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Néel Spin Orbit Torque driven antiferromagnetic resonance in Mn$_{2}$Au probed by time-domain THz spectroscopy
我们观察到最近发现的Néel自旋轨道矩（NSOT）驱动的金属反铁磁体Mn $_{2}$ Au在太赫兹范围内的集体模式的激发。温度依赖的太赫兹光谱揭示了一个强的吸收模式，中心附近的1太赫兹，加热时从4 K到450 K软化和损失的强度。与估计的本征模频率的比较意味着所观察到的模式是一个面内反铁磁共振（AFMR）模式。的AFMR吸收强度超过那些发现在反铁磁绝缘体，由太赫兹辐射的磁场驱动，由三个数量级。基于这一点，并与我们的理论模型的协议，我们推断，所观察到的模式的驱动机制是电流感应NSOT。这种在高频率下的Neél序参量的电操纵使得Mn $_{2}$ Au成为AFM超快存储器应用的主要候选者。
2018-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin Wave Generation via Localized Spin-Orbit Torque in an Antiferromagnet-Topological Insulator Heterostructure
从理论上研究了拓扑绝缘体（TI）在相邻反铁磁薄膜中产生自旋波的自旋轨道矩。研究是基于微磁学Néel矢量动力学模拟和TI中输运性质的分析。结果清楚地表明，传播自旋波可以实现在反铁磁薄膜带通过本地化的激发，在一个很长的距离旅行。当Néel矢量以固定频率绕磁易轴进动时，由于非零阻尼，振荡幅度逐渐衰减。频率也被发现是可调的，通过驱动电流密度的强度。虽然体和表面状态的TI有助于诱导的有效扭矩，计算表明，表面电流起着主导作用，除了在严重退化的情况下，在体对应。与更常用的重金属相比，使用TI可以大大降低阈值电流密度以克服磁各向异性，使其成为自旋波产生的有效选择。纳米振荡器几何中的Néel矢量动力学也进行了研究。
2020-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Néel Spin-Orbit Torque in Centrosymmetric Antiferromagnets
University of Macau（澳门大学）；Shandong University（山东大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；Fudan University（复旦大学）；Peking University（北京大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
针对中心对称反铁磁体无法用线性奈尔转矩实现电调控的问题，提出源于子晶格分辨能带量子几何的非线性奈尔自旋轨道矩，兼具反阻尼特性，可在PT对称反铁磁绝缘体中工作，经第一性原理计算预测在MnRh和MnBi₂Te₄中效应显著，为反铁磁电调控提供新范式。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in bulk collinear antiferromagnets:complete classifications and the induced spin dynamics
School of Physics and Wuhan National High Magnetic Field Center, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院与武汉国家强磁场中心）
本研究通过磁点群对反铁磁体中的自旋-轨道扭矩进行完整分类，并利用第一性原理计算和 LLG 方程模拟诱导自旋动力学，揭示了电场调控反铁磁序的可能性。
2025-12-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tuning spin-orbit torques across the phase transition in VO$_2$/NiFe heterostructure
自旋-轨道力矩的出现作为一种有前途的方法，能源效率的磁开关产生了很大的兴趣，材料系统容易和完全可调的自旋-轨道力矩。本文利用自旋矩铁磁共振研究了VO $_2$ /NiFe异质结构中电流诱导的自旋轨道矩，其中VO $_2$层经历了显著的绝缘体-金属转变.吉尔伯特阻尼参数，$α$，随着温度的增加约2倍，是由于在整个VO $_2$相变的VO $_2$ /NiFe界面的自旋吸收的变化。更值得注意的是，一个大的调制（$\pm$ 100%）和跨VO $_2$相变的电流诱导的自旋-轨道扭矩的符号变化建议两个竞争的自旋-轨道扭矩产生机制。通过自旋霍尔电导率$σ_{SH} \approx 10^4 \frac{\hbar}{e} Ω^{-1} m^{-1}$的第一性原理计算，证实了金属VO $_2$中的体自旋霍尔效应是金属相自旋轨道矩的主要来源. NiFe中的自感/异常扭矩与金属VO $_2$中的体自旋霍尔效应具有相反的符号和相似的幅度，可能是随着温度降低而占主导地位的另一种竞争机制。对于应用，转矩强度和方向的强可调谐性开辟了一条新的途径来定制经历相变的材料的自旋轨道转矩以用于新的器件功能。
2022-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Quantum sensing and imaging of spin-orbit-torque-driven spin dynamics in noncollinear antiferromagnet Mn3Sn
具有自发时间反演对称性破缺、非平凡能带拓扑和非常规输运性质的新型非共线反铁磁体由于其丰富的物理性质和巨大的技术应用前景在过去十年中受到了极大的研究兴趣。这一新兴领域的中心焦点之一是探索微观磁结构和奇异材料特性之间的关系。在这里，自旋-轨道-力矩诱导的确定性磁开关和手性自旋旋转的非共线反铁磁Mn 3Sn薄膜中使用氮空位（NV）中心的纳米级成像的报告。的非共振偶极-偶极耦合之间的自旋动力学Mn 3Sn和近NV中心的直接证据也证明了与NV弛豫测量。这些结果表明NV中心在访问这些新兴量子材料中的磁序和动力学的局部信息方面的独特能力，并为研究广泛的拓扑磁体中拓扑和磁性之间的相互作用提供了新的机会。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnonic Spin-Transfer Torque in Ferromagnet/Antiferromagnet/Ferromagnet Trilayer
在具有单轴各向异性的反铁磁体（AF）中，自旋向上和自旋向下的磁振子共存，并形成类似于电子的固有自由度。当相邻的铁磁体（F）的极化，磁振子纯自旋电流可以热产生的AF。我们探讨热磁振子输运在一个绝缘的F/AF/F三层内的AF间隔内的传播磁振子可以转移角动量之间的两个Fs。我们发现，一个足够大的温度梯度可以切换下游F通过磁子自旋转移力矩，如果它最初是反平行的上游F。通过反转温度梯度可实现往复切换。使用典型的材料参数，我们估计的阈值在室温下小于1 K/nm，这可以通过提高温度和增强界面交换耦合来降低。
2018-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Torque equilibrium spin wave theory of Raman scattering in an anisotropic triangular lattice antiferromagnet with Dzyaloshinskii-Moriya interaction
本文应用转矩平衡自旋波理论（TESWT）研究了三角晶格中具有Dzyaloshinskiii-Moriya（DM）相互作用的各向异性XXZ反铁磁模型.以准粒子真空为参考，利用TESWT方法对受抑三角晶格磁体的非共线基态进行了精确的分析。我们阐明了量子涨落对基于模型系统参数的有序波矢的影响。我们研究了单磁振子色散，利用谱函数研究了双磁振子连续谱，以及双磁振子和三磁振子激发的喇曼谱。我们提出了我们的结果为$HH, VV$，和$HV$偏振拉曼几何依赖的双磁振子和三磁振子激发光谱，其中$H (V)$代表水平（垂直）偏振。我们的计算表明，$HH$和$HV$偏振光谱都可以用来确定我们的系统的各向异性程度。计算了Ba $_3$ CoSb $_2$ O $_9$和Cs $_2$ CuCl $_4$的拉曼光谱。
2021-01-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Large spin-orbit torque in a-plane $α$-Fe$_{2}$O$_{3}$/Pt bilayers
针对绝缘反铁磁体奈耳矢量高效自旋轨道矩翻转的难题，研究采用磁光技术发现a面α-Fe₂O₃/Pt的类阻尼自旋轨道矩效率比c、r面体系高两个数量级，提出量化小倾斜磁矩反铁磁体自旋轨道矩的新方法，确认a面α-Fe₂O₃是高效SOT翻转的潜力候选材料。
2024-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic spin-orbit torque arising from Berry curvature in metallic-magnet/Cu-oxide interface
本文报道了在金属磁体/CuO $_x$异质结中观察到的由Berry曲率引起的类内禀阻尼自旋轨道矩（SOT）。我们发现，一个强大的阻尼类SOT，一个数量级大于类场SOT，产生的异质结构中，尽管没有在CuO $_x$层的体自旋轨道效应。此外，通过调节界面氧化水平，我们证明了类场SOT的急剧变化，甚至切换其符号，这源于氧调制的自旋相关无序。这些结果提供了一个重要的信息，从根本上理解的SOTs的物理。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry Enhanced Unconventional Spin Current Anisotropy in a Collinear Antiferromagnet
University of Gothenburg（哥德堡大学）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）
研究揭示了在列线反铁磁体FeSn中通过晶体和磁性对称性调控非常规自旋电流各向异性，发现六重对称的阻尼类自旋轨道扭矩和非常规磁场类扭矩，具有独特的角依赖性。
2025-03-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anisotropic manipulation of terahertz spin-waves by spin-orbit torque in a canted antiferromagnet
本文通过铂/反铁磁体异质结构中的自旋轨道矩，实现了对具有双轴各向异性和Dzyaloshinskii-Moriya相互作用的反铁磁体中太赫兹自旋波带的各向异性电学操控，为电可调太赫兹波源及超快宽带无线通信提供了新途径。
2024-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Phenomenology of Current-Induced Dynamics in Antiferromagnets
我们导出了反铁磁体中电流感生交错磁化动力学的唯象理论。该理论捕获的反应和耗散电流感应转矩和传统的磁场和阻尼的影响。Walker模型描述了无耗散时直流电流引起的畴壁运动。如果考虑磁阻尼和耗散力矩，当畴壁缓慢移动时，Walker阻尼器仍然是鲁棒的。在铁磁体中，畴壁速度与耗散转矩和磁化阻尼之间的比率成比例。此外，电流驱动的反铁磁畴壁获得净磁矩。
2011-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phenomenology of orbital torque, pumping and mixing conductance in metallic bilayers
本研究针对磁性双层膜中的轨道力矩与轨道泵浦现象，提出唯象模型解释铁磁体及界面的自旋-轨道转换，揭示轨道力矩的来源平衡机制，引入两类混合电导分别调控轨道力矩与泵浦效应。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Perspective on Metallic Antiferromagnets
反铁磁材料由于其在自旋电子学技术中的可能应用而最近重新引起人们的兴趣，其中自旋输运是其功能的基础。在这方面，金属反铁磁体特别令人感兴趣，因为它们使电子电荷传输，自旋，光学和磁化动力学之间的复杂相互作用成为可能。在这里，我们审查的现象，金属导电性提供了独特的观点，反铁磁材料的实际应用和基本性质。
2020-05-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Experimental evidence of spin-orbit torque from metallic interfaces
自旋电流可以通过自旋-轨道力矩改变铁磁薄膜的磁性状态。它们可以通过体相或界面现象的自旋-轨道相互作用产生。电输运测量揭示了6倍的自旋轨道扭矩的增加，伴随着自旋霍尔磁阻的急剧减少后，在Pt/Cu/Co/Pt结构中引入一个铜夹层与垂直磁各向异性。我们分析了自旋霍尔磁电阻的依赖性与厚度的中间层的框架中的漂移扩散模型，该模型提供了预期的自旋电流和自旋积累在系统中的信息。结果表明，这两种效应的主要原因是界面处的自旋记忆损失。当引入中间层时，自旋轨道力矩的增强打开了基于廉价且丰富的材料（例如铜）设计更有效的自旋电子器件的可能性。
2020-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
