Current-induced torques in the presence of spin-orbit coupling
在强自旋-轨道耦合系统中，自旋转移矩与自旋流发散度之间的关系被推广为自旋转移矩、总角动量流和机械力矩之间的关系。在铁磁半导体中，自旋-轨道耦合很大，这些考虑会改变自旋转移力矩的行为。一个例子是自旋阀中的持续自旋转移力矩：自旋转移力矩不会从界面衰减，而是接近恒定值。第二个例子是在单个铁磁-铁磁界面处的机械扭矩。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin torque resonance of magnetic insulators affected by field-like spin-orbit torques and out-of-plane magnetizations
从理论上研究了磁性绝缘体Y_3Fe_5O_（12）和具有自旋-轨道相互作用的普通金属Pt组成的双层膜系统中的自旋矩铁磁共振（ST-FMR）。基于漂移扩散自旋模型和量子力学边界条件，我们对所有磁化方向和类场自旋轨道矩的存在下的ST-FMR进行了建模。ST-FMR实验可以揭示双层膜中电流和磁化强度之间的自旋轨道耦合的关键信息。
2015-02-28 cond-mat.mes-hall
Materials Relevant to Realizing a Field-Effect Transistor based on Spin-Orbit Torques
自旋轨道力矩是一种很有前途的磁存储器写入机制，而场效应晶体管是逻辑操作的黄金标准器件。自旋-轨道矩场效应晶体管（SOTFET）是一种通过磁电多铁性材料中的转换将自旋-轨道矩控制的铁磁体耦合到半导体晶体管沟道的器件。这使得SOTFET既可以作为存储器又可以作为逻辑器件工作，但其实现取决于适当材料的选择。在这份报告中，我们讨论和参数化的材料类型，可以导致SOTFET异质结构。
2019-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Topological Force and Torque in Spin-Orbit Coupling System
研究了自旋轨道耦合系统中的拓扑力和拓扑力矩。结果表明，拓扑力和拓扑力矩表现为电磁场中的纯相对论性量子效应。拓扑力和扭矩的起源都是Zitterbewegung效应。考虑到自旋轨道耦合的非线性行为，我们讨论了拓扑力驱动的可能现象。
2007-03-02 cond-mat.mes-hall
Recent advances in spin-orbit torques: Moving towards device applications
自旋电子器件利用电流来操纵磁化的能力已经导致了大规模的发展，例如磁性随机存取存储器，并推动了自旋电子学研究领域。在这方面，在过去的十年中，使用自旋轨道扭矩的磁化操纵已经投入了大量的研究关注，因为它显示了未来超快和功率高效的磁存储器的巨大前景。在这篇综述中，我们总结了最新的进展，在自旋轨道扭矩的研究和突出的一些技术挑战，实用的自旋轨道扭矩装置。我们将首先介绍基本概念，并重点介绍自旋轨道扭矩器件的最新材料选择。然后，我们将总结的重要进展，在磁化翻转动力学的研究中使用自旋轨道力矩，这是重要的科学和技术方面。最后一个主要部分集中在外部辅助场自由自旋-轨道转矩切换的概念，这是一个实际的自旋-轨道转矩设备的要求。
2018-08-21 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin-orbit torque in an antiferromagnet with a weakly noncollinear spin configuration
反铁磁体是一种很有前途的自旋-轨道力矩产生材料。早期对反铁磁体中自旋-轨道矩的研究仅限于共线自旋组态。计算了自旋序为弱非共线的反铁磁体的自旋轨道矩。这种非共线可以自发地诱导磁化动力学过程中，即使当平衡自旋配置是完美的共线。结果表明，从完美的共线偏差可以修改的自旋-轨道扭矩的属性，因为非共线产生额外的Berry相位贡献的自旋-轨道扭矩，这是禁止共线自旋配置。在足够干净的反铁磁体中，这种修改可能是重要的。我们估计这种效果是相关的快速反铁磁畴壁运动。
2018-04-03 cond-mat.mes-hall
Influence of nonuniform magnetization reorientation on spin-orbit torque measurements
在铁磁/双金属多层膜中的自旋-轨道力矩的测量通常基于这样的假设，即整个铁磁层均匀地响应于自旋-轨道力矩。当铁磁层的厚度与动态交换耦合长度相当时，这种假设就不成立了，动态交换耦合长度在某些测量几何形状中可以短到几纳米。不均匀的磁化重取向与每个磁性子层对磁阻或克尔效应的不均匀贡献相耦合，可能会影响自旋轨道扭矩外推的准确性，特别是如果使用厚铁磁层的话。在本文中，我们使用数值模型来调查这样的影响在三个不同的技术：磁光克尔效应的方法，二次谐波方法和自旋力矩铁磁共振方法。结果表明，二次谐波和磁光克尔效应方法容易受到非均匀磁化重取向的影响，而自旋矩铁磁共振方法受到的影响较小.
2022-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emission of coherent propagating magnons by insulator-based spin-orbit torque oscillators
我们通过实验证明了直流电流诱导的自旋轨道扭矩在超薄磁绝缘膜中产生相干传播磁振子。我们表明，这一具有挑战性的任务，可以通过利用磁绝缘体膜具有大的垂直磁各向异性。我们展示了简单而灵活的自旋-轨道力矩器件，它可以用作基于绝缘体的自旋电子应用的相干传播磁振子的高效纳米级源。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spin orbit torque in disordered antiferromagnets
我们使用线性响应理论和紧束缚模型上实现的非平衡格林函数技术研究了存在Rashba自旋轨道耦合的反铁磁材料中电流诱导的自旋轨道扭矩。我们发现，交错的自旋密度来自带间的贡献。无序的影响仅限于力矩大小的减小，并没有对力矩对自旋轨道强度的依赖性以及反铁磁局域磁矩与巡游电子自旋之间的交换相互作用带来任何反常行为。我们证明了自旋轨道矩是强大的反铁磁自旋阀自旋转移矩的情况下，对应用程序的障碍相比。
2016-06-14 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
Topologically Driven Spin-Orbit Torque in Dirac Matter
Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所）
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
Optical spin transfer and spin-orbit torques in thin film ferromagnets
研究了圆偏振光激发下薄膜铁磁层中的光致转矩。我们研究的情况下，有和没有Rashba自旋轨道耦合使用4带模型。在没有Rashba自旋轨道耦合的情况下，我们推导出了光学力矩的解析表达式，揭示了力矩主要来自光学自旋转移力矩（即当力矩沿光学角动量方向时）的条件，以及当力矩来自逆法拉第效应（即当力矩垂直于光学角动量时）的条件。我们发现，当激发能远离带边跃迁时，光自旋转移矩占主导地位，磁交换分裂远大于寿命展宽。对于大的Rashba自旋轨道耦合和面外磁化的情况下，我们发现扭矩一般是垂直于光子角动量，并归因于光学Edelstein效应。
2017-09-15 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques and interfacial spin-orbit coupling
在双层系统中，由相邻于具有强自旋-轨道耦合的金属的铁磁层组成，所施加的面内电流在磁化上引起转矩。由自旋-轨道耦合引起的力矩特别令人感兴趣。在这里，我们计算的电流引起的扭矩在Pt-Co双层，以帮助确定使用第一原理方法的基本机制。我们只关注Rashba力矩的模拟，而不考虑自旋霍尔效应。扭矩的细节强烈地依赖于层的厚度和界面结构，提供了一个解释不同的群体发现的结果的广泛变化。扭矩取决于磁化方向的方式类似于一个简单的Rashba模型。分别关闭交换自旋分裂和Pt中的自旋轨道耦合势表明，“类场”扭矩的主要来源是由Pt中的强自旋轨道耦合引起的Co层上的近似自旋轨道效应。
2013-09-05 cond-mat.mes-hall
Scaling of the Rashba spin-orbit torque in magnetic domain walls
通过求解巡游电子的泡利-薛定谔方程，研究了磁畴壁中的自旋轨道矩。所考虑的Rashba相互作用来自铁磁体和重金属之间的界面处的反转对称性的破坏。在平衡状态下，Rashba自旋-轨道相互作用产生一个与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用相对应的力矩。当有电流流过时，短畴壁中的巡游电子所经受的自旋轨道力矩具有类场和类阻尼分量。然而，当畴壁宽度增加时，与非绝热自旋转移力矩对应的类阻尼分量在畴壁中心迅速减小。与非绝热自旋转移矩相反，在远离畴壁中心处，即使在绝热极限下，类阻尼自旋轨道矩也不会趋近于零。由于Rashba自旋轨道相互作用和畴壁内磁化强度的空间变化引起的上自旋和下自旋波函数的散射，产生了有限的类阻尼自旋轨道矩.
2019-07-21 cond-mat.mes-hall
Terahertz spin dynamics driven by an optical spin-orbit torque
自旋力矩是自旋电子器件中自旋操纵的核心。在这里，我们研究的存在下的光学自旋-轨道力矩，相对论自旋力矩起源于一个振荡的应用领域与自旋的自旋-轨道耦合。我们比较了圆偏振激光脉冲激发的铁磁系统的非相对论塞曼力矩与相对论光学自旋轨道力矩的影响。后者的扭矩取决于光的螺旋度，并与强度成比例，而与频率成反比。我们的结果表明，光学自旋轨道力矩可以提供一个扭矩的自旋，这是定量等效的塞曼扭矩。此外，温度相关的计算表明，光学自旋轨道力矩的影响随温度的升高而降低。然而，在铁磁系统中，即使在居里温度以上，这种效应也不会消失。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Torque field and skyrmion movement by spin transfer torque in a quasi-2d interface in presence of strong spin-orbit interaction
我们研究了具有强自旋-轨道相互作用的铁磁体与含有Skyrmion的材料之间界面处的力矩场和Skyrmion运动。我们分析了半导体材料和拓扑绝缘体使用的哈密顿模型，其中包括一个线性项。自旋力矩感应电流被认为是在单带极限流动，因此使用电流的量子模型。Skyrmion运动由于自旋转移力矩证明是更困难的自旋轨道相互作用的情况下，只有界面面内电流存在。然而，窄纳米线中的边缘效应可用于驱动skyrmion运动并对其运动方向施加有限的控制。我们还显示了由于电流在许多和单频带限制的扭矩字段之间的差异和相似之处。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall
Interfacial and bulk spin Hall contributions to field-like spin-orbit torque generated by Iridium
我们目前的测量所产生的自旋轨道扭矩作为溅射Ir/CoFeB和Ir/Co样品的膜厚度的函数由Ir。我们发现，Ir提供了一个阻尼的自旋轨道扭矩的组件，最大自旋扭矩电导率为1.4e5在SI单位和最大自旋扭矩效率为0.04，这是足以驱动开关在0.8 nm的CoFeB薄膜与垂直磁各向异性。我们还观察到一个令人惊讶的大场一样的自旋轨道扭矩。作为Ir厚度函数的测量结果表明，界面机制对FLT有很大的影响，因此，在Ir极限下，存在非零FLT，最大扭矩传导率为-5.0E4（SI单位）。当Ir膜厚度变得与其自旋扩散长度1.6 nm相当或大于其自旋扩散长度1.6 nm时，也存在对类场转矩的较小的体贡献。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall
Thermal Spin-Orbit Torque in Spintronics
在旋量玻尔兹曼方程（SBE）框架下，基于局域平衡假设，导出了具有Rashba自旋轨道相互作用的系统中与温度相关的热自旋轨道矩.如果我们将旋量Boltzmann方程的分布函数展开到局域平衡分布附近，就可以由SBE得到自旋扩散方程，从而可以从这个方程中读出我们所寻求的自旋转移矩、自旋轨道矩以及热自旋轨道矩。结果表明，这种热自旋轨道力矩来源于局域平衡分布函数的温度梯度，这比以往的工作更加明确和直接。最后，我们通过一个具有Rashba自旋-轨道耦合的铁磁体的自旋极化输运的例子来说明它们，在这个例子中，无论是由温度梯度还是偏置驱动的转矩都定量地表现出来。
2021-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal Spin Orbit Torque with Dresselhaus Spin Orbit Coupling
本文基于旋量玻尔兹曼方程，在具有Dresselhaus自旋轨道耦合的二维铁磁体中推导出由温度梯度驱动且依赖于温度的热自旋轨道力矩，并建立了包含该力矩的自旋扩散方程，通过数值计算验证了相关力矩在自旋极化输运中的作用。
2023-11-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant Measurement of Non-Reorientable Spin-Orbit Torque from a Ferromagnetic Source Layer Accounting for Dynamic Spin Pumping
使用多层结构包含（钴探测器层）/（铜间隔）/（坡莫合金源极层），我们的实验表明如何不可重定向的自旋-轨道扭矩所产生的坡莫合金源极层（自旋-轨道扭矩的组成部分，不改变坡莫合金磁化旋转时）可以使用自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）与线形分析测量。我们发现，动态自旋泵的磁性层之间施加的扭矩的磁性层大或大于自旋轨道扭矩，因此，如果动态自旋泵被忽略的结果将是一个大的高估的自旋轨道扭矩。然而，这两种效应可以通过执行作为频率的函数的ST-FMR来分离。我们测量一个不可重定向的自旋扭矩比$ξ_{\text{Py}} = 0.04 \pm 0.01$的自旋电流从坡莫合金通过8纳米铜间隔的Co，和动态自旋泵的强度，这是与以前的测量传统的铁磁共振一致。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall
Semi-realistic tight-binding model for spin-orbit torques
在双中心紧束缚近似下，我们用Slater-Koster参数化方法计算了过渡金属异质结中的自旋-轨道矩。在该方法中，自旋-轨道耦合的Russel-Saunders方案内，这使我们能够处理界面和体自旋-轨道输运在平等的基础上。的两个组成部分的自旋-轨道扭矩，耗散（阻尼类）和反应（类场），计算内久保线性响应理论。通过系统地研究它们的厚度和角度依赖性，我们能够准确地表征这些组件超越传统的“逆自旋电流”和“自旋霍尔”效应。而传统的类场扭矩是纯粹的界面，我们毫不含糊地表明，传统的阻尼扭矩具有界面和批量的贡献。此外，类场和类阻尼扭矩显示显著不同的厚度行为的大量的角度依赖性。虽然类场转矩的平面贡献随着金属厚度的增加而平滑地减小，但类阻尼转矩的平面贡献随着金属厚度的增加而急剧增加。最后，我们研究了铁磁体在自旋轨道耦合关闭时的自转矩。我们的研究结果表明，自旋积累，建立在铁磁体内部可以大到足以诱导磁激发。
2020-02-13 cond-mat.mes-hall
Interfacial spin-orbit torques
自旋轨道力矩提供了一个很有前途的机制，电控制纳米异质结构的磁化动力学。虽然自旋轨道扭矩主要发生在界面处，但这些扭矩的物理机制可能起源于体层和界面。根据自旋-轨道力矩产生的区域对它们进行分类，为如何优化效果提供了线索。虽然大多数体自旋-轨道力矩的贡献得到了很好的研究，但对称性所允许的许多界面贡献还有待于在理论和实验上充分探索。为了促进进展，我们审查界面自旋轨道力矩从半经典的观点，并与这些贡献最近的实验结果。在同一模型中，我们显示了不同的界面输运参数之间的关系。对于垂直于界面流动的电荷和自旋，界面自旋-轨道耦合不仅改变了磁电子电路理论的混合电导，而且引起自旋记忆损失。对于面内电场，界面自旋-轨道耦合产生自旋-轨道滤波、自旋交换和旋进描述的力矩。此外，这些相同的界面过程产生流入非磁性层的自旋电流。对于三层结构中的平面内电场，在一个铁磁层和非磁性间隔层之间的界面处产生的自旋电流可以传播通过非磁性层，以在另一铁磁层上产生新的扭矩。
2020-08-03 cond-mat.mes-hall
Tailoring spin-orbit torque in diluted magnetic semiconductors
本文研究了单层III-V族稀磁半导体中由内禀线性Dresselhaus自旋轨道耦合引起的自旋轨道矩。我们利用线性响应理论研究了输运性质和自旋矩，结果表明：（1）自旋矩的角度依赖性与费米面的各向异性之间存在很强的相关性;（2）自旋轨道矩与交换耦合之间存在非线性关系.我们的研究结果表明，有可能定制的自旋轨道扭矩大小和角度依赖的结构设计。
2013-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
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
Emerging Spin-Orbit Torques in Low Dimensional Dirac Materials
本研究从理论上揭示了破缺反演对称性的二维狄拉克材料中涌现的新型自旋轨道矩，发现本征类阻尼矩可与类场矩同时增强，还存在自旋-赝自旋耦合产生的特有矩，且其抗无序性强，可提升邻近磁体的磁开关性能。
2023-10-10 cond-mat.mes-hall
Spin orbit induced torque in collinear spin valve structuer and associated entropy
我们预测，由于自旋-轨道（SO）相互作用，即使对于自旋阀结构（F1/2DEG/F2）的平行配置也存在扭矩。这个力矩是由于自旋轨道相互作用而产生的。我们发展了自旋密度矩阵的散射理论，使我们能够定量地研究这种效应。进一步，我们证明了与极化输运相关的冯诺伊曼熵可以表现出非线性行为作为绝对角的函数，振子行为作为SO相互作用强度的函数.
2005-08-17 cond-mat.mes-hall
Spin wave emission by spin-orbit torque antennas
我们研究了自旋轨道力矩天线在Ta/CoFeB波导中产生传播自旋波的问题，并将其与传统的电感天线进行了比较。自旋-轨道力矩是由穿过磁波导的横向微波电流产生的。当考虑电流扩散时，检测到的跨波导（Damon-Eshbach配置）的面内磁化的自旋波信号在传播时表现出预期的相位旋转和幅度衰减。高达约6 rad/ $μ$ m的波矢可以被自旋轨道扭矩天线激发，尽管电流扩散，大概是由于微波电流的不均匀性。生成的反阻尼自旋霍尔和奥斯特场的相对大小进行了计算内的分析模型，它被发现，它们几乎相等的自旋轨道扭矩天线所产生的总有效场的贡献。由于旋进的椭圆率以及反阻尼自旋霍尔场和奥斯特场的不同取向，扭矩仍然由奥斯特场主导。获得一个纯粹的自旋-轨道扭矩响应的前景进行了讨论，是能量效率和自旋-轨道扭矩天线的标度特性。
2018-02-08 cond-mat.mes-hall
Extraction of the Anomalous Nernst Effect in the Electric Measurement of the Spin Orbit Torque
自旋轨道力矩由于其在操纵磁化方面的高能量效率而得到了广泛的研究。尽管迄今为止已经开发了用于测量自旋轨道扭矩的各种方法，但是测量结果经常显示出方法之间的不一致性，这意味着与自旋轨道扭矩无关的电动势（诸如能斯特效应）可能作为伪影影响测量结果。在这封信中，我们发展了一种独特的方法来区分自旋轨道力矩和反常能斯特效应。测量结果表明，在反常能斯特效应的影响下，自旋轨道矩可以被低估50%。
2015-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Current-induced torque originating from orbital current
通过电流感应自旋力矩的磁化的电操纵已经提供了实现过多的超低功率和快速自旋电子器件的途径，例如非易失性磁存储器、自旋力矩纳米振荡器和神经形态计算器件。最近的进展导致的概念，相对论自旋轨道耦合是一个有效的来源，电流感应扭矩，打开自旋轨道电子学领域。尽管取得了重大进展，但是，磁化操纵的基本机制，在产生电流感应扭矩的自旋电流的要求，一直保持不变。在这里，我们展示了不使用自旋电流的电流引起的扭矩的产生。通过测量自然氧化的铜/铁磁金属双层膜的电流感应扭矩，我们观察到一个非常高的有效自旋霍尔电导率在低温下，尽管没有强的自旋轨道耦合。此外，我们发现，扭矩的方向取决于铁磁层的选择，这与传统的电流感应扭矩的理解相反。这些非常规的功能是最好的解释，在一个轨道对应的自旋扭矩，轨道扭矩，这是由轨道Rashba效应和轨道电流。这些发现将揭示电流诱导磁化操纵的基本物理学，可能改变自旋轨道电子学的前景。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hidden interplay of current-induced spin and orbital torques in bulk Fe$_3$GeTe$_2$
磁性范德华材料的低晶体对称性自然地促进了在用于自旋-轨道转矩切换的普通磁性材料中无法实现的自旋-轨道复杂性。在这里，使用第一性原理的方法，我们证明了自旋和轨道自由度的相互作用有深远的影响，在原型范德华铁磁体的自旋-轨道扭矩：Fe $_3$ GeTe $_2$（FGT）。虽然我们表明，散装FGT主机强大的“隐藏”电流引起的扭矩收获的每一层，我们发现，他们的起源交替之间的传统的自旋通量扭矩和所谓的轨道扭矩的磁化方向是不同的。两种类型的转矩的行为中的巨大差异导致掺杂的开关特性的非平凡演变。我们的研究结果促进了非平衡轨道性质的设计，作为指导机制，手工制作的层状范德华材料的自旋轨道力矩的性质。
2022-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Layer-dependent spin-orbit torques generated by the centrosymmetric transition metal dichalcogenide $β$-MoTe$_2$
具有足够低的晶体对称性和强的自旋-轨道相互作用的单晶材料可用于在相邻铁磁体上产生新颖形式的自旋-轨道扭矩，例如先前在WTe $_2$ /铁磁体异质结构中观察到的面外反阻尼扭矩。在这里，我们提出了测量的低对称性材料$β$ -MoTe $_2$，它不像WTe $_2$保持体反转对称性所产生的自旋轨道扭矩。我们测量$β$ -MoTe $_2$ /坡莫合金异质结构的自旋-轨道扭矩使用自旋扭矩铁磁共振作为晶体取向和MoTe $_2$厚度下降到单层极限的函数。我们观察到一个平面外的反阻尼扭矩的自旋扭矩传导性强的1/3的WTe $_2$，表明体反转对称性的自旋产生材料中的破坏是不是一个必要的要求产生一个平面外的反阻尼扭矩。我们还测量了$β$ -MoTe $_2$厚度的意外依赖性--当$β$ -MoTe $_2$为单层或三层厚时，MoTe $_2$ /坡莫合金异质结构中存在面外反阻尼扭矩，但对于双层$β$ -MoTe $_2$的器件，该扭矩变为零。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques in textured Rashba ferromagnets
在具有小自旋-轨道耦合的系统中，磁化上的电流感应扭矩需要非均匀的磁化纹理。对于大的自旋-轨道耦合，即使在磁化方向上没有梯度，也存在这样的转矩。在这里，我们考虑在铁磁金属与Rashba自旋轨道耦合和非均匀磁化的电流感应扭矩。我们首先从现象学上构造了系统对称性所允许的所有转矩，在磁化方向梯度和电场中为一阶。其次，我们使用玻尔兹曼方法来计算自旋轨道耦合中出现的二阶自旋力矩。我们将我们的结果应用到电流驱动的畴壁，并发现畴壁的流动性受到强烈影响的扭矩，导致从自旋轨道耦合和磁化织构的不均匀性之间的相互作用。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall
Sign reversal of field like spin-orbit torque in ultrathin Chromium/Nickel bilayer
本文报道了超薄铬（1.5nm-5 nm）/镍（8 nm）双层膜中场的非常规符号变化。通过通射频电流和测量直流电压，在Cr/Ni双层膜中进行了标准自旋矩铁磁共振（ST-FMR）实验。我们观察到，当Cr层的厚度是临界低的（<6 nm）时，Cr在Ni上的自旋轨道扭矩显著增加。最重要的是，类场转矩的符号与奥斯特场产生的转矩相反。为了验证该扭矩的界面性质，在Cr和Ni之间插入2nm薄Cu，并且场状扭矩表现为与奥斯特场诱导扭矩相同。因此，这种非常规的场类扭矩符号变化的可能起源可能是存在于Cr和Ni之间但在Cr/Cu/Ni异质结构中消失的界面Rashba类自旋轨道相互作用。根据我们的实验，我们可以估计，当1 E12 A/m^2电流流过Cr层时，在8 nm厚的Ni层上产生约35 Oe的有效Rashba类磁场。所有实验均在室温下进行。因此，Cr薄膜具有顺磁体性质（体Cr的Neel温度为311 K）。因此，Cr可以是一个很好的选择，作为一种重金属，采用大的自旋轨道扭矩结合体自旋霍尔效应和界面Rashba相互作用。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
Nanowire Spin Torque Oscillator Driven by Spin Orbit Torques
来自施加到铁磁体的纳米级区域的自旋电流的自旋扭矩可以充当负磁阻尼，从而激发其磁化的自振荡。相反，自旋扭矩均匀地施加到扩展的铁磁膜的磁化不产生自振荡磁动力学，但导致饱和磁化强度的降低。在这里，我们报告的自旋扭矩的影响的研究系统的中间维度-铁磁纳米线。我们观察到相干的自振荡的磁化在铁磁纳米线作为一个自旋轨道力矩驱动的自旋力矩振荡器的有源区。我们的工作表明，磁化自振荡可以激发在一个一维的磁系统和自旋力矩振荡器的活动区域的尺寸可以扩展到纳米长度尺度以外。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Effective field analysis using the full angular spin-orbit torque magnetometry dependence
自旋-轨道力矩保证了超高效的磁化切换，用于基于涌现准粒子（如畴壁和skyrmions）的先进设备。近年来，自旋结构动力学、自旋-轨道力矩可定制的材料和系统正在发展之中。一种允许检测给定系统中作为磁化方向的函数的作用转矩的方法是基于异常霍尔效应的高次谐波分析的转矩-磁力测量法。在这里，我们表明，有效领域的磁畴墙壁上的管理效率，他们的动态需要一个复杂的分析，考虑到完整的角度依赖的扭矩。使用1-D模型，我们比较了自旋轨道扭矩效率的脱钉测量和自旋扭矩磁强计。我们表明，有效领域可以准确地确定，我们发现很好的协议。因此，我们的方法现在允许我们快速筛选材料并预测由此产生的准粒子动力学。
2019-02-22 cond-mat.mes-hall
Maximizing Spin-Orbit Torque Generated by the Spin Hall Effect of Pt
自旋-轨道力矩的有效产生是自旋-轨道电子学的核心问题。铂是典型的自旋霍尔材料，由于其巨大的自旋霍尔电导率、低电阻率、高稳定性以及与CMOS电路兼容的能力，它有可能成为自旋轨道扭矩的杰出提供者。然而，具有低电阻率的纯清洁极限Pt仍然提供低阻尼类自旋轨道扭矩效率，这限制了其实际应用。增加Pt的自旋霍尔比和界面的自旋跃迁可以显著提高Pt基磁性异质结构的自旋-轨道矩效率。在这里，我们回顾了最近的进展，了解物理的自旋电流产生，界面自旋输运，和计量学的自旋轨道扭矩，并总结了基于Pt的自旋轨道扭矩存储器和逻辑的目标，是快速，高效，可靠，可扩展，和非易失性的进展。
2021-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torques and Anisotropic Magnetization Damping in Skyrmion Crystals
手征磁体中磁化梯度的长度尺度由相对论性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用决定。因此，即使是传统的自旋转移扭矩控制的相对论自旋轨道耦合在这些系统中，和额外的相对论修正电流引起的扭矩和磁化阻尼成为重要的电流驱动的磁化动力学的完整理解。本文从理论上研究了立方手征磁体中反应性和耗散性的均匀自旋轨道矩以及各向异性阻尼对电流驱动Skyrmion动力学的影响。我们的研究结果表明，自旋轨道力矩起着显着的作用，电流诱导的skyrmion速度。耗散的自旋轨道力矩在skyrmions上产生相对论性的马格努斯力，而反应性的自旋轨道力矩产生对沿电流方向的漂移速度和与马格努斯力相关的横向速度的校正。自旋-轨道力矩对速度的修正与skyrmion尺寸成线性关系，与自旋-轨道耦合成反比。因此，反应性自旋轨道力矩修正可以是与非相对论贡献相同的数量级。更重要的是，耗散自旋轨道扭矩可以是主导力，导致偏转运动的skyrmions，如果扭矩表现出线性或二次关系的自旋轨道耦合。此外，我们证明了skyrmion速度是由各向异性磁化阻尼参数所决定的skyrmion的大小。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In-situ study of oxygen exposure effect on spin-orbit torque in Pt/Co bilayers in ultrahigh vacuum
在铁磁异质结中，氧的掺入可以增加电流诱导的自旋轨道矩，但其机制仍有争议。在这里，我们报告的Pt/Co双层膜通过控制氧暴露，Co和Mg的沉积，和电测量在真空中的氧暴露对自旋轨道扭矩的影响的原位研究。我们发现，Pt/Co上的氧暴露确实导致自旋轨道扭矩的增加，但增强是不是像以前报道的那么大。在沉积MgO覆盖层之后也观察到类似的自旋轨道扭矩的增强。对Pt/Co和Pt/Co/O体系Rashba分裂的从头计算结果表明，这种增强是由于表面吸附氧增强了Rashba-Edelstein效应.我们的研究结果揭示了氧在改变先前报道的自旋扭矩效率方面的不同作用。
2019-10-22 cond-mat.mes-hall
Effect of surface state hybridization on current-induced spin-orbit torque in thin topological insulator films
研究了在顶、底表面态杂化的情况下，拓扑绝缘体（TI）薄膜中的电流诱导自旋轨道矩。给出了自旋力矩与TI厚度之间的关系，并由此导出了使自旋力矩最大化的TI厚度的最佳值。我们数值计算表明，在典型的TI薄膜制成的$\mathrm{Bi_2Se_3}$，最佳的厚度约为3-5 nm。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall
Supercurrent-Induced Spin-Orbit Torques
我们从理论上研究了放置在具有破缺的空间反转对称性和强自旋轨道耦合的常规超导体上的铁磁有序自旋的二维晶格的超导电流诱导磁化动力学。我们发展的超导凝聚体和自旋系统的耦合动力学的唯象描述，并证明，超导电流产生的反应自旋轨道转矩的磁化。通过微观自洽计算，我们发现自旋-轨道矩源于电流诱导的自旋-三重态关联引起的库珀对的自旋极化。有趣的是，我们发现，存在一个内在的限制，最大可实现的自旋轨道力矩，这是由凝聚体和自旋系统之间的耦合强度。在近似空穴杂质半导体中，最大可实现的自旋-轨道扭矩场估计为$0.16$ mT的量级，这与铁磁半导体中电流感应磁化翻转的临界场相当。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques and magnetization switching in perpendicularly magnetized epitaxial Pd/Co2FeAl/MgO structures
我们在磁控溅射垂直磁化外延MgO（001）//Pd/Co2 FeAl/MgO异质结中发现了有效的电流诱导自旋轨道转矩开关。这种用于自旋轨道扭矩MRAM器件的异质结构的优点在于，它们允许关键成分的独特组合：i）在写入期间降低电能消耗所需的低电阻率，ii）有效读取所需的高TMR比，以及iii）用于增加热稳定性的强垂直磁各向异性。
2019-06-27 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
Comparison of spin-orbit torques and spin pumping across NiFe/Pt and NiFe/Cu/Pt interfaces
实验研究了NiFe/Pt双层膜中直接界面和间断界面的自旋-轨道矩和自旋抽运。同时测量的阻尼类和类场转矩与自旋转矩铁磁共振调谐的直流偏置电流，而自旋泵电测量通过逆自旋霍尔效应使用微波腔。在界面处插入原子级薄的Cu粉化层减少了阻尼类扭矩、类场扭矩和自旋泵送，其减少因子几乎相同，为~1.4。这一发现证实了所观察到的自旋-轨道力矩主要来自自旋霍尔效应产生的自旋电流的扩散输运。我们还发现，在NiFe/Pt界面的自旋电流散射有助于额外的增强磁化阻尼，这是不同的自旋泵。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall
Impact of the crystal orientation on spin-orbit torques in Fe/Pd bilayers
铁磁（FM）/非磁（NM）异质结构中的自旋轨道力矩提供了更节能的手段来实现自旋逻辑器件;然而，它们的强度由异质结构界面决定。本文研究了晶体取向对不同Fe/Pd双层体系自旋-轨道力矩效率的影响。自旋扭矩铁磁测量的证据表明，阻尼类扭矩效率是在外延比在多晶双层结构，而类场扭矩是可以忽略不计的所有双层结构。阻尼力矩的强度随双层外延质量的降低而降低。这一发现为磁异质结构中自旋轨道矩的增强提供了新的思路。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque switching of perpendicular magnetization in ferromagnetic trilayers
在铁磁三层中，自旋-轨道诱导的自旋电流可以具有自旋极化，其方向偏离自旋霍尔效应的方向。最近，铁磁三层膜中的磁化翻转被提出并被实验证实。在这项工作中，我们从理论上和数值上研究了铁磁三层中垂直磁化翻转所需的翻转电流。我们证实，倾斜的自旋极化，使场自由确定性开关在较低的电流比传统的自旋轨道扭矩或自旋转移扭矩开关，提供了一种可能性，高密度和低功率的自旋轨道扭矩设备。此外，我们提供了一个任意的自旋极化方向的开关电流的解析表达式，这将是有用的设计自旋-轨道扭矩设备和解释自旋-轨道扭矩开关实验。
2020-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced spin polarization and spin-orbit torque in graphene
使用格林函数形式，我们计算了具有Rashba自旋轨道相互作用的弱磁化石墨烯的电流诱导自旋极化。在一般情况下，电流诱导的自旋极化的所有分量都是非零的，这与自旋极化极限相反，其中自旋极化的唯一非零分量是石墨烯平面中的分量并且垂直于电场。当诱导自旋极化与磁化交换耦合时，它对后者施加自旋轨道力矩。本文用格林函数方法导出了自旋极化的解析公式，并确定了相应的自旋轨道矩分量。
2015-10-11 cond-mat.mes-hall
Sagnac interferometry for high-sensitivity optical measurements of spin-orbit torque
我们采用Sagnac干涉法测量薄膜磁性样品中自旋-轨道-力矩引起的磁倾斜的磁光克尔效应。高灵敏度的Sagnac干涉允许第一次从小角度的磁性倾斜的样品与垂直磁各向异性（PMA）的自旋轨道扭矩的光学量化。我们发现Sagnac测量和不恰当地执行谐波霍尔（HH）测量的自旋轨道扭矩的Pt/Co/MgO和Pd/Co/MgO样品与PMA之间的显着分歧。PMA样品的Sagnac结果与平面内几何形状的HH和Sagnac测量结果一致，因此我们得出结论，PMA HH测量的传统分析框架是有缺陷的。我们认为，这种差异的解释是，虽然磁场诱导的磁倾斜PMA样品可以产生一个强大的平面霍尔效应，当倾斜，而不是由自旋轨道扭矩产生的平面霍尔信号的变化可以忽略不计。这一非常令人惊讶的结果证明了用于测量PMA样品中的自旋轨道扭矩的最流行的方法中的误差，并且代表了理解磁性薄膜中的平面霍尔效应的未解决的难题。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall
Engineering spin-orbit torque in Co/Pt multilayers with perpendicular magnetic anisotropy
为了解决尺寸减小的自旋电子器件的热稳定性问题，我们研究了具有强垂直磁各向异性的Co/Pt多层膜中的自旋轨道力矩。注意，自旋-轨道力矩是由来自每个Co层的顶部和底部界面的自旋电流的全局不平衡引起的。通过插入Ta或Cu层来加强自顶向下的不对称性，可以在不损害垂直磁各向异性的情况下极大地修改自旋-轨道扭矩效率。最重要的是，效率随着层数的增加而增加，从而在多层结构中同时实现稳健的热稳定性和高自旋轨道扭矩效率。
2015-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Universal Absence of Walker Breakdown and Linear Current-Velocity Relation via Spin-Orbit Torques in Coupled and Single Domain Wall Motion
我们从理论上考虑了自旋轨道和自旋霍尔力矩驱动的畴壁运动。我们发现，这是可能的，以实现普遍缺乏沃克崩溃的所有自旋轨道扭矩使用实验相关的自旋轨道耦合强度。对于自旋轨道转矩以外的纯Rashba自旋轨道转矩，这给出了一个线性的电流-速度关系，而不是在高电流密度的速度饱和。这种效应非常强大，在软磁和硬磁材料中，以及在存在Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和合成反铁磁体中的耦合畴壁中都可以发现，在那里它会导致非常高的畴壁速度。此外，最近的实验表明，合成反铁磁体的切换不遵守通常的自旋霍尔角依赖性，但域的膨胀和收缩可以选择性地控制切换只施加在平面内的磁场大小，而不是它的符号。我们首次表明，自旋霍尔转矩和层间交换耦合的组合产生必要的相对速度，这种切换发生。
2017-04-18 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Spin Torque Without Spin-Orbit Coupling
我们推导出非绝热自旋力矩的非均匀磁性纹理的内在贡献。它在几个方面不同于以前考虑的贡献，并且在某些模型中可能是主要贡献。它不依赖于由于电流而引起的电子态占据的变化，而是由于施加电场时电子态的扰动。因此，它应被视为电场感应而不是电流感应。与以前报道的非绝热自旋力矩不同，它不是源于非本征弛豫机制，也不是自旋轨道耦合。这种内在的非绝热自旋力矩与Rashba系统的Berry相计算的内在自旋轨道力矩的手征连接有关。
2015-10-29 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium spin density and spin-orbit torque in three dimensional topological insulators - antiferromagnet heterostructure
研究了拓扑绝缘体-反铁磁体异质结构中的非平衡自旋密度和自旋轨道矩的行为。不像铁磁异质结构中的狄拉克锥是缺口由于时间反演对称性破缺，这里的狄拉克锥被保存。当输运能处于拓扑绝缘体表面能范围内时，我们证明了存在一个与阻尼转矩相对应的交错自旋密度，这对标量杂质是相当鲁棒的.我们显示的非平衡自旋密度的贡献，由于表面和散装拓扑绝缘体带。最后，我们发现拓扑绝缘体-反铁磁异质结构中的转矩具有角度依赖性，这与Rashba系统中的标准自旋轨道转矩一致，但界面耦合产生了一些额外的非线性效应.
2019-01-24 cond-mat.mes-hall
