Pancharatnam-Berry phase and kinetic magnetoelectric effect in a three-dimensional helical crystal (Te)
我们研究了三维导体中的动力学磁电效应（包括轨道和自旋贡献的电流感生磁化），特别是p掺杂三角碲的情况。我们包括内在和外在的贡献的效果，这源于晶体的能带结构，并从无序散射，分别。具体而言，我们确定碲中的空穴掺杂的动力学磁电响应的依赖关系，并表明，本征和非本征效应占主导地位的低和高水平的掺杂，分别。这项工作的结果意味着，三维螺旋金属是有前途的自旋电子学应用，特别是，他们可以提供强大的控制电流感应的磁矩。
2017-12-18 cond-mat.mes-hall
Theory of nonlinear magnetoelectric transport effects in normal-metal $-$ magnetic-insulator heterostructures
Dahlem Center for Complex Quantum Systems and Physics Department, Freie Universität Berlin（柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心与物理系）
本文提出正常金属-磁性绝缘体异质结构中非线性磁电输运效应的理论，分析了四种贡献的频率和磁化方向依赖性，为实验区分提供框架。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall
Domain Wall in a Quantum Anomalous Hall Insulator as a Magnetoelectric Piston
理论研究了动态磁化织构与拓扑绝缘体界面诱导的量子反常霍尔绝缘体态的磁电耦合。特别是，我们提出的量子反常霍尔绝缘体的磁配置的域壁，当接触的电水库，作为一个磁电活塞。移动的畴壁在闭合电路中的电引线之间泵送电荷电流，而施加电偏压引起畴壁的往复运动。这种类似活塞的作用是通过载流子经由畴壁压印的手性模式的有限反射来实现的。此外，我们发现，当与最近发现的自旋-轨道扭矩诱导的畴壁运动在重金属相比，反射系数起着有效的自旋霍尔角的作用，建议的电控制畴壁的效率。定量地，这个有效的自旋霍尔角被发现接近$2$的普适值，提供了一个有效的方案来重新配置可能的存储器和逻辑应用的畴壁手性互连。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Fluctuation-induced torque on a topological insulator out of thermal equilibrium
时间反演对称性破缺的拓扑绝缘体具有很强的磁电和磁光效应。虽然这些效应在平衡态或接近平衡态时已经被很好地理解，但非平衡态物理学的内容更丰富，但探索得更少。我们考虑一个拓扑绝缘体薄膜，弱耦合到一个铁磁体，与冷环境（量子电动力学真空）的热平衡。我们表明，热流的环境是强烈的圆极化，从而带走角动量和施加一个纯粹的波动驱动的扭矩上的拓扑绝缘体膜。利用Keldysh框架，我们研究了普遍的非平衡响应的TI与环境的温度差。最后，我们认为，这种效果的实验观察是触手可及的。
2018-11-14 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric control of topological phases in graphene
拓扑反铁磁（AFM）自旋电子学是一个新兴的研究领域，它涉及与AFM序参量N $\acute{\rm e}$ el矢量耦合的拓扑电子态。这些状态的控制设想通过操纵的N $\acute{\rm e}$ el矢量的自旋轨道扭矩驱动的电流。在这里，我们提出了一种不同的方法有利于低功耗AFM自旋电子学，其中的拓扑状态的控制在一个二维材料，如石墨烯，是通过邻近效应的N $\acute{\rm e}$ el矢量的电压感应开关在相邻的磁电AFM绝缘体，如氧化铬。通过对称性保护的边界磁化强度和在石墨烯与氧化铬之间的界面处诱导的Rashba型自旋轨道耦合，石墨烯中出现的拓扑相可以由N $\acute{\rm e}$ el矢量控制。利用密度泛函理论和紧束缚哈密顿方法，我们模拟了石墨烯/Cr_2O_3（0001）界面，并证明了石墨烯Dirac带在K谷和K'谷之间的非对称性.这导致了非常规的量子反常霍尔效应（QAHE），其具有$2e^2/h$的量子化值和接近于$e^2/2h$的值的附加阶梯状特征，以及自旋极化谷霍尔效应（VHE）的出现。此外，根据N $\acute{\rm e}$ el矢量的取向，我们预测了不同的拓扑相在石墨烯中的外观和转换跨越$180^{\circ}$ AFM域壁，涉及QAHE，谷极化QAHE和量子VHE（QVHE），和出现的手性边缘状态沿域壁。这些拓扑性质通过AFM绝缘体的磁电开关由电压…
2019-07-26 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric effects in Josephson junctions
综述了约瑟夫森结（JJ）的磁电效应的基本方面和特征。本文重点介绍了各种约瑟夫森系统中的正磁电效应和逆磁电效应的表现形式。它们提供超导体/铁磁体/超导体JJ中的磁化与约瑟夫森电流的耦合。直接磁电效应是作用在JJ内部的铁磁体上的自旋力矩的驱动力。因此，它是至关重要的电气控制的磁化。逆磁电效应占约瑟夫森子系统上的磁化动态的反作用，特别是，使JJ在任何起源的磁化动态的存在下处于电阻状态。讨论了具有铁磁夹层的JJ中的磁化强度通过磁电效应耦合到约瑟夫森电流的前景。
2022-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Minimal Model of Spin-Transfer Torque and Spin Pumping caused by Spin Hall Effect
在普通金属/铁磁绝缘体双层膜（如Pt/Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$）和普通金属/铁磁金属/氧化物三层膜（如Pt/Co/AlO $_{x}$）中，自旋的注入和排出是通过普通金属中的自旋霍尔效应实现的，我们提出了一个基于自旋量子隧穿的极小模型来解释自旋霍尔效应引起的自旋转移矩和自旋泵激.它们的类阻尼分量与类场分量的比率取决于隧穿波函数，该隧穿波函数受到诸如界面$s-d$耦合、绝缘间隙和层厚度等一般材料性质的强烈影响，但自旋弛豫起次要作用。量化的结果使我们的极小模型一个廉价的工具，寻找合适的材料。
2015-11-22 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric effects in superconductor/ferromagnet bilayers
我们证明了由超导层与相邻的自旋织构铁磁体组成的混合结构展示了源于传导电子自旋和超导电流之间耦合的各种平衡磁电效应。通过推导和求解考虑自旋过滤效应的广义Usadel方程，我们发现超导薄膜中的超导电流产生了与局域铁磁矩不共面的自旋极化。在这种结构中的逆磁电效应被证明是导致在整个磁拓扑缺陷，如畴壁和螺旋自旋织构的自发相位差。讨论了利用超导相位差获得无耗散自旋力矩和探测畴壁运动的可能性。
2019-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin torque and persistent currents caused by percolation of topological surface states
拓扑绝缘体/铁磁金属（TI/FMM）双层薄膜是一种基于拓扑表面态的自旋电子学器件，其电流诱导自旋力矩效率最高。使用立方晶格模型，我们揭示了表面状态的狄拉克锥的TI可以逐渐合并到或高度交织的FMM体带，和表面状态渗透到FMM，并最终与量子阱态杂交在其中。磁化可以扭曲表面态的自旋-动量锁定，并产生不对称的能带结构，这导致室温持续充电电流的层流。此外，接近FMM也促进了持续的层流自旋电流。通过线性响应理论，我们阐述了表面态和FMM体带有助于电流诱导的自旋力矩，和他们的实波函数呈现的自旋力矩主要是类场的，与表面态的渗透程度的影响很大的幅度。另一方面，杂质可以改变Edelstein效应所预期的自旋极化，并产生类似阻尼的扭矩，并且即使当磁化指向面内并与电流方向正交时也会产生扭矩。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Light-Induced Magnetoelectric Effect in van der Waals Magnetic Semiconductor Heterostructures
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究揭示了二维磁半导体异质结中超快光激发导致的磁矩转动机制，通过实验和理论分析表明载流子输运改变垂直磁各向异性，从而触发磁化预cession动力学。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Kramers Weyl Semimetals as Quantum Solenoids and Their Applications in Spin-Orbit Torque Devices
Kramers Weyl半金属是具有固定在时间反演不变动量处的Weyl点的Weyl半金属。最近发现所有手征晶体在时间反演不变动量处都存在Weyl点，因此具有手征晶格对称性的金属都属于Kramers Weyl半金属范畴。在这项工作中，我们表明，由于手征晶格对称性，Kramers Weyl半金属具有独特的纵向磁电效应，其中的电荷电流诱导的自旋和轨道磁化平行于电流的方向。这一特性使得Kramers Weyl半金属可以作为具有轨道和自旋磁化的纳米级量子晶体。由于Kramers Weyl半金属的运动电子可以产生纵向磁化，Kramers Weyl半金属可以用于新设计的自旋轨道扭矩器件，具有垂直磁各向异性磁体的磁化切换的全电控制。
2021-03-31 cond-mat.mes-hall
Persistent currents and spin torque caused by percolated quantum spin Hall state
受最近实验的启发，我们利用紧束缚模型和线性响应理论研究了二维拓扑绝缘体/铁磁金属平面结中的量子自旋霍尔态.我们证明了边缘态狄拉克锥是否淹没在铁磁子带中以及磁化方向对边缘态如何进入铁磁子带以及边缘态的自旋-动量锁定有显著的影响。揭示了界面附近的室温持续电荷流和自旋流的层流。此外，发现在2D拓扑绝缘体的边缘处的电流诱导自旋极化在杂质附近显著增强。铁磁体中的电流诱导自旋极化主要在平面外方向${\hat{\bf z}}$上极化，从而呈现主要为类场$\propto {\bf S}\times{\hat{\bf z}}$的电流诱导自旋扭矩。
2020-06-29 cond-mat.mes-hall
Edelstein effects, spin-transfer torque, and spin pumping caused by pristine surface states of topological insulators
用半经典方法研究了三维拓扑绝缘体的原始表面态引起的Edelstein效应。随机杂质散射和自旋动量锁定的无隙狄拉克锥的组合效应产生电流诱导的表面自旋积累与化学势和温度无关。在不与拓扑绝缘体直接接触的附近铁磁物质中，原始表面态的束缚态性质导致完全类似场的自旋转移扭矩，其大小受到界面清洁度和铁磁物质的量子阱状态的高度影响。通过将量子隧穿引入Bloch方程，将表面态所介导的自旋泵效应描述为与自旋转移矩相同的自旋混合电导，并提出了一种半经典方法来解释将自旋泵自旋流转化为电荷流的逆Edelstein效应.将详细阐述这些结果与各种实验的一致性。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric Control of Helical Light Emission in a Moiré Chern Magnet
研究在莫尔MoTe2双层膜中通过极小电流高效控制自发铁磁性与光发射螺旋性，实现了零磁场下三子光致发光螺旋性的连续调节，为基于半导体平坦陈能带的拓扑光自旋电子学铺路。
2025-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Non-local sidewall response and deviation from exact quantization of the topological magnetoelectric effect in axion-insulator thin films
具有表面磁性的拓扑绝缘体（TI）薄膜在上下表面磁化方向平行时会表现出量子化的反常霍尔效应（QAHE），而当磁化方向相反（轴子绝缘体相）且薄膜足够厚时会表现出量子化的拓扑磁电（QTME）响应。我们提出了一个统一的图片，这两种效果相关联的偏差，从精确的量子化所造成的有限厚度与非局部性的侧壁电流响应函数。使用现实的紧束缚模型计算，我们表明，在$Bi_2Se_3$ TI薄膜偏离量子化的轴子绝缘体相的大小减少时，紧束缚模型基态的交换耦合到表面附近的局部磁化强度加强。更强的交换耦合也减少了潜在的无序的影响，这是不重要的QAHE，但对QTME，这需要费米能量位于在所有位置的间隙内是有害的。
2021-11-10 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
Distribution of write error rate of spin-transfer-torque magnetoreistive random access memory caused by a distribution of junction parameters
从理论上研究了自旋转移矩磁阻随机存储器（STT MRAM）的电阻面积积和各向异性常数的分布对写错误率的影响。假设WER远小于1，并且结参数服从正态分布，我们证明了WER服从对数正态分布。我们推导出的概率密度函数和统计措施的解析表达式。我们发现，WER的变化系数可以通过减小脉冲宽度来减小。我们还进行了数值模拟的基础上的Fokker-Planck方程，并确认的解析表达式的有效性。研究结果对设计可靠的STT MRAM具有一定的参考价值。
2022-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Antiferromagnetic textures and dynamics on the surface of a heavy metal
我们研究了具有强自旋轨道相互作用的反铁磁绝缘体中自旋织构的形成和动力学。与传导电子的交换耦合产生了有效的各向异性、Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和Néel序的磁电效应，它们可以共同产生非平凡的反铁磁织构。此外，由重金属实现的电流驱动的自旋转移，触发了直流电流超过临界阈值的Néel阶的超快（THz）振荡，开启了太赫兹自旋扭矩自振荡器的可能性。然而，对于通常调用的反阻尼扭矩几何形状，不稳定电流与反铁磁绝缘体的能隙成比例，因此，可能具有挑战性的实验达到。我们提出了一个替代的通用几何诱导超快自主反铁磁动力学。
2017-04-29 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque switching of Néel order in band-inverted antiferromagnetic bilayer MnBi$_2$Te$_4$
University of Alabama at Birmingham（阿拉巴马大学伯明翰分校）
研究通过第一性原理证明自旋轨道扭矩可直接电控反铁磁双层MnBi₂Te₄的Néel配置，重构其边界谱，并在掺杂下增强扭矩，提供无焦耳加热的无耗散间隙扭矩和增强的电流诱导扭矩控制方法。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantization of magnetoelectric fields
量子相干性涉及宏观自由度，并且发生在远大于单个原子的系统中，是现代物理学的热门领域之一。由于材料的色散，宏观量子电动力学的唯象方法，其中没有正则表达式的尝试，使用。当必须考虑材料结构的几何形状时，问题变得更加复杂。磁饱和准二维铁氧体圆盘中的磁偶极模（MDM）振荡是宏观量子化状态。在这种亚铁磁结构中，电子自旋位置上的长程偶极偶极关联可以用系统整体的集体激发来处理。MDM铁氧体圆盘附近的近场具有空间和时间对称性破缺。这种MDM起源的场，称为磁电（ME）场，携带自旋和轨道角动量。由于独特的拓扑结构，ME场不同于自由空间电磁场。ME场是真空中的量子涨落。我们把这些量子化状态称为ME光子。没有虚拟的电磁光子。我们发现，能量，自旋和轨道角动量的MDM振荡构成的关键物理量，表征ME场的配置。我们表明，真空可以诱导一个MDM铁氧体磁盘，金属壁，和电介质样品之间的卡西米尔扭矩。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic calculation of thermally-induced spin-transfer torques
本文从微观上计算了导电铁磁体中由温度梯度引起的自旋转移力矩。通过引入一个与能量密度耦合的虚拟引力场，用拉廷格法处理温度梯度。由久保公式得到的热扭矩系数包含由平衡分量引起的发散，在应用爱因斯坦-卢廷格关系式之前应减去该发散。只有按照这个过程，一个熟悉的莫特式的耗散自旋转移力矩获得。结果表明，与熵而不是能量耦合的虚拟场将从一开始就解决这个问题。
2014-08-20 cond-mat.mes-hall
Linewidth of Power Spectrum Originated from Thermal Noise in Spin Torque Oscillator
通过求解能量-相位表象下的随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程，推导出了具有垂直磁化自由层和面内磁化钉扎层的自旋力矩振荡器中热激活引起的线宽的理论公式.它示出的线宽可以被抑制到0.1 MHz，通过施加一个大的电流（10 mA的典型材料参数）。在大电流极限下预测出大于10^{4}的品质因数，这比最近观察到的实验值大两个数量级。
2014-04-25 cond-mat.mes-hall
Nonconserved Density Accumulations in Orbital Hall Transport: Insights from Linear Response Theory
提出反常输运中非守恒密度积累的线性响应理论，区分体态与边缘、耗散与能隙下电流，证明时间反演系统中仅耗散电流贡献积累，并揭示非守恒净力矩的存在。
2024-11-18 cond-mat.mes-hall
Terahertz switching of antiferromagnetic order by Néel spin-orbit torques
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Fritz-Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；University of Konstanz（康斯坦茨大学）
通过太赫兹电流脉冲在反铁磁体Mn₂Au中实现室温下超快、非热的奈尔向量旋转，展示了电场驱动反铁磁自旋轨道电子学的潜力。
2025-12-29 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
Thermal Effects on Damping Determination of Perpendicular MRAM Devices by Spin-Torque Ferromagnetic Resonance
本文利用自旋力矩铁磁共振测量垂直 MRAM 单元的器件级阻尼，发现热扰动会增强小于约 55 nm 单元的表观阻尼，且器件图形化导致的边缘损伤使器件级阻尼高于薄膜级阻尼并随单元尺寸减小而增加。
2024-07-30 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-coupling induced torque in ballistic domain walls: equivalence of charge-pumping and nonequilibrium magnetization formalisms
为了研究自旋-轨道耦合（SOC）对磁性材料自旋转移矩的影响，我们实现了两种SOC理论体系.利用“电荷泵”理论体系，我们发现了两种对弹道Ni畴壁面外自旋转移矩参数$β$的贡献.对于短DW，由交换电势的快速空间变化引起的传导电子的非绝热反射导致随着DW长度减小而迅速增加的面外扭矩。对于长DW，费米能级导电沟道各向异性，在SOC的存在下引起固有DW电阻，导致$β$对DW长度的线性依赖性。为了理解$β$在长DW极限下的这种违反直觉的发散，我们使用“非平衡磁化”形式主义来研究空间分辨的自旋转移矩。SOC引起的平面外的扭矩在弹道DWs被发现是定量一致的使用电荷泵计算表明这两种理论方法的等效性所获得的值。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
Electric field control of magnon-induced magnetization dynamics in multiferroics
从理论上研究了非均匀磁电耦合对铁磁体磁振子感生动力学的影响。磁振子介导的磁电矩影响均匀磁化和磁振子驱动的畴壁运动。在域中，我们预测的磁化重定向，所施加的电场，这是几乎一个数量级大于通过相同的机制在其他物理系统中观察到的。所施加的电场也可用于以线性方式调整磁畴壁速度和运动方向，产生数倍于零场速度的磁畴壁速度。这些结果表明，多铁性系统提供了一个很有前途的舞台，实现低耗散磁化旋转和畴壁运动通过激发自旋波。
2016-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Synchronization and chaos in a spin-torque oscillator with a perpendicularly magnetized free layer
从理论上全面研究了由垂直磁化自由层和面内磁化参考层组成的自旋力矩振荡器在交变电流和微波场作用下的同步和混沌现象。在数值模拟中观察到的强迫同步的交流在很宽的范围内，其振幅和频率。分析理论阐明，非线性频率偏移，以及自旋转移力矩的不对称性，起着关键作用，在确定锁定范围和振荡器和电流之间的相位差。通过计算李雅普诺夫指数，在大交流电流区域识别出由交流电流引起的混沌。对于微波场，也得到了类似的结果，虽然引起混沌的参数范围比交流场窄。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall nlin.CD
A comparison of two different mechanisms for deterministic spin orbit torque magnetization switching
在这篇文章中，我们分析了两种可能的机制建模磁化切换使用自旋轨道转矩，据报道，在实验中导致无场确定性开关。在这里，我们比较了由于各向异性方向的倾斜对反铁磁偏置场的使用的无场磁化切换。简单的分析结果表明，偏置场不仅会引起磁化反转，而且会降低相应的能垒。在宏观自旋模型的基础上，分析了磁化翻转所需的临界电流。它示出，虽然由各向异性的倾斜所引起的无场确定性开关比偏置场在存储器元件的开发中更鲁棒，但在选择用于特定应用的参数时必须采用要求之间的折衷。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall
Observation of anomalous spin-torque generated by a ferromagnet
在这项工作中，我们报告的观察面内电流感应面外磁场驱动的自旋阀结构的扭矩。由于铁磁体具有高自旋轨道耦合，因此预期其是自旋轨道扭矩的来源，因为其具有非对称霍尔效应（AHE：等效于重金属中的自旋霍尔效应）。为此，我们在一个自旋阀（由一个固定磁体和一个自由磁体组成，中间用铜间隔隔开）中，通过面内射频电流，测量直流电压，进行了自旋力矩铁磁共振（ST-FMR）实验。我们的实验结果最终表明，施加在自由磁体上的自旋力矩不是由于固定磁体的AHE注入的自旋电流引起的，而是源于面内电流驱动的面外有效磁场。这是一类新的自旋力矩，它与Slonczewski自旋转移力矩和Rashba类场力矩完全不同。有效的面外磁场取决于被钉扎层的电流方向（面内）和磁化方向（面内）。这种非常规扭矩背后的一个可能机制可能是界面自旋散射，这也是当前面内GMR效应的起源。最重要的是，这种有效的面外扭矩可用于在自旋电子存储器应用中切换面外磁性位。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
Spin Hall phenomenology of magnetic dynamics
研究了自旋轨道相互作用在涂有导电体的铁磁薄膜的磁电耦合动力学中的作用。虽然这项工作的主要推力是现象学的，几个流行的简单模型被认为是微观上的一些细节，包括Rashba和狄拉克二维电子气体耦合到磁绝缘体，以及扩散自旋霍尔系统。我们专注于长波长的磁动力学的经验，电流感应扭矩和产生虚拟电动势。我们的现象学提供了一个合适的框架，用于分析实验电流感应磁动力学和相互电荷泵，包括磁阻和吉尔伯特阻尼各向异性的影响，而不需要诉诸任何微观考虑或建模。最后，对自旋-轨道相互作用和磁织构的相互作用作了一些评论。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall
Quantitative and realistic description of the magnetic potential energy of spin-torque vortex oscillators
本研究提出从微磁模拟中提取自旋力矩涡旋振荡器的交换、静磁和Zeeman刚度参数，发现刚度不仅依赖涡旋核位置还受注入电流密度影响，揭示了电流感应Ampère-Oersted场致磁织构变形机制。
2023-11-22 cond-mat.mes-hall
Field- and damping-like spin-transfer torque in magnetic multilayers
利用自旋扩散模型研究了磁性多层膜结构中的自旋转移矩。在所考虑的系统，由两个磁性层由一个导电层分开，扭矩是由一个平行的平面电流。我们计算了不同材料参数和几何形状的类场和类阻尼扭矩的强度。我们的研究表明，类场力矩在很大程度上取决于在钉扎层和自由层中巡游电子与磁化强度的交换耦合强度。低耦合导致非常高的类场转矩，而高耦合导致低的甚至负的类场转矩。不同的扭矩项对系统参数的依赖性被认为是非常重要的应用，如STT MRAM和自旋扭矩振荡器的发展。
2016-12-01 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Phase Locked Loop of the Spin-Torque Nanooscillator
研究了在直流电和外加磁场作用下，自旋力矩纳米振荡器（STNO）锁相环（PLL）产生宽频率微波振荡的动力学特性。考虑了同步振荡频率失调变化引起的系统分叉。确定了锁相和同步的频带。STNO的无滤波器PLL中锁相带的存在基本上将这些振荡器与其他类型的微波发生器区分开来。
2014-08-17 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Time-resolved detection of spin-transfer-driven ferromagnetic resonance and spin torque measurement in magnetic tunnel junctions
近几年来，一些实验技术被引入磁性隧道结（MTJ）中，试图测量自旋转移力矩。自旋力矩对偏置的依赖性对于理解磁性器件中的基本自旋物理和应用是重要的。然而，以前的技术只提供了间接的测量扭矩和他们的结果，迄今为止的偏置依赖性是定性和定量不一致的。在这里，我们表明，自旋扭矩的MTJ可以直接测量使用时域技术来检测响应于振荡自旋扭矩的共振磁进动。该技术是准确的高偏置制度相关的应用程序，因为它直接检测小角度线性响应的磁动力学所造成的自旋扭矩，它是相对免疫影响竞争技术的文物。在高偏压下，我们发现自旋力矩矢量显着不同于通常假设的简单的最低阶泰勒级数近似。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torque in a Single Ferromagnetic Layer with Large Spin-Orbit Coupling
重金属/铁磁体异质结构中的自旋-轨道力矩与破坏的空间反转对称性提供了一个有效的机制，操纵磁化使用的充电电流。在这里，我们报告的存在下，在一个单一的铁磁层在不对称的MgO/Fe0.8Mn0.2和对称的MgO/Fe0.8Mn0.2/MgO结构，这表明自己在一个有效的字段横向的充电电流的形式的自旋扭矩。电流到有效场的转换效率，其特征在于使用非线性磁阻和二阶平面霍尔效应方法，是在典型的重金属/铁磁体双层的效率相媲美。我们认为，扭矩是由自旋旋转在附近的表面通过杂质散射在存在一个强的自旋轨道耦合。来自顶面和底面的扭矩不是相互抵消，而是简单地相加，导致相当大的净扭矩，这在实验中很容易观察到。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermally induced spin torque and domain wall motion in superconductor/antiferromagnetic insulator bilayers
我们从理论上研究了由相邻自旋分裂超导层中热产生的自旋电流引起的反铁磁绝缘层中的畴壁运动。一个未补偿的反铁磁界面使两个关键因素的机制-自旋分裂的超导体和吸收的自旋电流的反铁磁。用准经典理论和反铁磁体的Landau-Lifshitz-Gilbert描述处理超导体，我们发现畴壁沿热梯度以相对较大的速度$\sim 100$ m/s传播。我们的建议利用自旋分裂超导体的巨大的热响应，在实现大的自旋扭矩驱动畴壁和反铁磁体的其他自旋纹理。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Hysteretic Excitation in Non-collinear Antiferromagnetic Spin-Torque Oscillators: A Terminal Velocity Motion Perspective
Graduate School of Materials Science, National Yunlin University of Science and Technology（国立云林科技大学材料科学研究所）
本文通过泊松括号形式统一非共线反铁磁自旋扭矩振荡器的spin动力学，提出终端速度运动模型，揭示自旋交换耦合转化为动能的机制，并预测SOT驱动的暂态、迟滞激励及动态相图。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall
Quantum spin-transfer torque induced nonclassical magnetization dynamics and electron-magnetization entanglement
标准的自旋转移力矩（STT）-其中自旋极化电流驱动被视为经典矢量的磁化动力学-要求电流携带的电子自旋和铁磁层的磁化之间的非共线性。然而，最近的实验[A。Zholud等人，物理修订信函119，257201（2017）]在低温下观察自旋阀中的磁化动力学，即使当电子自旋与磁化共线时，也指出STT中被忽视的量子效应，这可能导致高度非经典的磁化状态。利用全量子多体处理方法，即以自旋极化波包形式注入的电子与各向异性量子海森堡铁磁链中的局域自旋相互作用，我们将量子STT定义为由于初始多体态不是电子+局域自旋系统的本征态而引起的局域自旋的任意时间演化.对于由注入的自旋向下的电子从局部自旋向上散射引起的时间演化，电子子系统和局部自旋子系统之间发生纠缠，导致退相干，因此，总磁化强度收缩，但没有从其初始取向旋转，这解释了实验。此外，同样的过程-纠缠，从而诱导退相干-也存在于标准的非共线几何，连同通常的磁化旋转。这是因为在量子多体图像中，STT仅由电子自旋下降的因子态引起，而共线几何与非共线几何的唯一区别在于包含该因子态的初始多体态对时间演化过程中产生的可分离多体量子态叠加的贡献的相对大小.
2018-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Micromagnetic study of a spin-torque oscillator based on a magnetic nano-contact magnetized at an arbitrary angle
通过微磁学模拟，研究了外加偏置磁场从面内取向旋转到面间取向时，自旋极化直流电在基于磁性纳米接触的自旋力矩自动振荡器中激发的自旋波模的性质.在定性协议与弱非线性分析理论，它被发现，在一定的临界角，突然切换从自局域非线性“子弹”模式的传播准线性Slonczewski模式发生，并伴随着向上跳跃产生的微波频率。有人，还发现，分析理论高估了临界磁化角的大小，对应于模式切换，并且模式切换所引起的频率跳变的大小与纳米接触半径成反比。
2008-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Field-free spin-orbit torque switching through domain wall motion
在铁磁层被磁化的重过渡金属/铁磁金属/氧化物磁性异质结构中的磁化的确定性电流诱导自旋轨道转矩（SOT）切换通常需要外部施加的面内场来打破切换对称性。我们表明，通过插入一个面内磁化的铁磁层CoFeB下面的传统的W/CoFeB/MgO SOT异质结构，确定性的SOT开关的非均匀磁化的顶部CoFeB层可以实现，而不需要在面内偏置场。Kerr成像研究进一步揭示了所观察到的开关主要由畴成核和畴壁运动主导，这可能限制了将这种类型的多层堆叠设计用于纳米SOT-MRAM应用的潜力。实验开关行为与微磁模拟的比较表明，在我们的设备中的确定性开关不能解释的杂散场贡献的面内磁化层，和粗糙度引起的Néel耦合效应可能发挥更重要的作用，在实现所观察到的无场确定性开关。
2019-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contrasting exchange-field and spin-transfer torque driving mechanisms in all-electric electron spin resonance
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Ewha Womans University（梨花女子大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）
本研究对比了电场驱动和自旋转移扭矩驱动机制在全电电子自旋共振中的作用，揭示了两种机制对量子相干控制的不同影响。
2025-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Maximizing the spin-orbit torque efficiency of Pt/Ti multilayers by optimization of the tradeoff between the intrinsic spin Hall conductivity and carrier lifetime
我们报告了一个全面的研究最大化的自旋霍尔比（θSH）在Pt薄膜中的插入亚单层层的Ti，以减少载流子寿命，同时尽量减少并发减少自旋霍尔电导率。我们建立的固有自旋霍尔电导率的Pt，而强大的应变和这些插入所造成的晶体顺序的中度中断，开始迅速下降，在高电阻率水平，因为载流子寿命缩短。在本征自旋霍尔电导率和载流子寿命之间的不可避免的权衡为异质材料设定了θSH >=0.8的实际上限，其中结晶Pt组分是自旋霍尔效应的来源，并且电阻率通过缩短载流子寿命而增加。这项工作还建立了一种非常有前途的自旋霍尔金属[Pt 0.75 nm/Ti 0.2 nm]7/Pt 0.75 nm，用于节能，高耐久性的自旋轨道扭矩技术（例如，存储器、振荡器和逻辑电路），这是由于其结合了0.8的巨大θSH（或相当于0.35的每单位电流密度的阻尼式自旋扭矩效率）、相对较低的电阻率（90 uOhm cm）和对实际技术集成的高度适用性。
2019-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Skyrmion motion in magnetic anisotropy gradients: Acceleration caused by deformation
该研究揭示强磁各向异性梯度下斯格明子因磁分布形变产生加速、沿曲线路径运动的规律，发现自旋轨道矩与梯度共同驱动可实现直线运动，为抑制斯格明子霍尔效应、推动其自旋电子学及神经形态应用提供理论支撑。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall
Description of spin transport and precession in spin-orbit coupling systems and a general equation of continuity
通过将通常的电流密度推广为关于自旋变量的矩阵，导出了密度矩阵和电流密度矩阵所满足的一般连续性方程。这个方程适用于任意自旋轨道耦合系统，只要它的哈密顿量可以用动量的幂级数表示。由此，获得电流密度矩阵和转矩密度矩阵的表达式。电流密度矩阵完整地描述了通常的电流和自旋电流，而转矩密度矩阵描述了由总有效磁场引起的自旋进动，该总有效磁场可以包括由于自旋轨道耦合而引起的实际磁场和有效磁场。与传统的自旋流定义不同，如果哈密顿量包含非线性自旋-轨道耦合，则该表达式包含一个附加项。而且，如果完全哈密顿量的次数为$\geq3$，则粒子流也必须被修正，以满足局部守恒定律.
2007-02-28 cond-mat.mes-hall
Synchronization of spin-torque driven nanooscillators for point contacts on a quasi-1D nanowire: Micromagnetic simulations
在本文中，我们提出了详细的数值模拟研究的同步两个自旋力矩纳米振荡器（STNO）在准一维几何形状：磁化振荡诱导在薄的NiFe纳米条纹的自旋极化电流注入通过正方形CoFe纳米磁体在这个条纹的顶部。在一个足够大的面外场，一个传播振荡模式出现在这样的系统。由于在1D系统中不存在几何引起的波衰减，这种模式有望实现STNO之间的长距离同步。事实上，我们的模拟预测，纳米线上的两个STNO的同步是可能的相互接触距离3 mkm（纳米线宽度50 nm）。然而，我们也发现了这个系统的同步行为的几个定性的新功能，这使得在这个几何形状的一个稳定的同步实现一个非常重要的任务。特别地，在纳米接触之间存在最小距离，低于该最小距离不能实现STNO的同步。此外，当第一触点中的电流值保持恒定时，同步振荡的幅度非单调地依赖于第二触点中的电流值。最后，对于通过触点的同一电流值，可能存在多个同步状态（具有不同的频率），具体取决于初始条件。
2012-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Altermagnetic spin textures coupled to superconductors: Domain wall spin-triplet superconductivity and supercurrent-induced torques
Hearne Institute of Theoretical Physics, Department of Physics & Astronomy, Louisiana State University（路易斯安那州立大学物理与天文学系赫恩理论物理研究所）；Institute for Theoretical Physics III, University of Stuttgart（斯图加特大学理论物理第三研究所）
研究与传统 s 波超导体耦合的交变磁体中库珀对形式，考虑交变磁序参量空间不均匀性，发现超导性受交变磁畴影响，有三重态热点等，还存在超电流与交变磁序的相互作用，为相关研究提供独特机会。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetization switching by current and microwaves
提出了一个由电流和微波共同作用下铁磁多层膜磁化翻转的理论模型。电流在磁化上产生自旋转移力矩，而微波在初始状态附近引起磁化的进动。通过对Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程的数值模拟，发现在一定的微波频率范围内，自旋转移矩引起的开关电流比自旋转移矩引起的开关电流有明显的减小.我们开发了一个理论的切换从LLG方程平均在一个恒定的能量曲线。结果发现，开关电流应分为四个区域，这取决于微波频率的值。在此基础上，推导出了使开关电流最小的最佳频率的解析表达式，该频率小于铁磁谐振频率。推导了最小开关电流的解析公式。随着微波场幅值的增加，最佳频率和最小开关电流均减小。这一结果对于同时实现高的热稳定性和低的开关电流具有重要意义。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological orbital Hall effect caused by skyrmions and antiferromagnetic skyrmions
研究证明磁性及反铁磁斯格明子等拓扑织构可诱导拓扑轨道霍尔效应，反铁磁体系中该效应无电荷输运且电导率远高于拓扑自旋霍尔效应。
2025-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Time-dependent multistate switching of topological antiferromagnetic order in Mn$_3$Sn
利用自旋-轨道矩对反铁磁有序的操纵为利用自旋电子器件中的反铁磁动力学提供了前所未有的机会。在这项工作中，我们研究了电流感应开关的磁八极矢量外尔反铁磁体Mn $_3$ Sn作为脉冲形状，字段，温度和时间的函数。我们发现，开关行为可以是双稳态或三稳态依赖于电流脉冲的时间结构。时间分辨霍尔效应测量表明，Mn $_3$ Sn开关通过两步退磁-再磁化过程引起的自加热超过几十ns的时间尺度，然后在自旋轨道转矩的存在下冷却。我们的研究结果揭示了开关动力学的Mn $_3$ Sn，并证明其开关速度的外在限制的存在。
2022-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic coupling of ferromagnets via spin Hall magnetoresistance
从理论上研究了自旋霍尔效应引起的重金属铁磁体的同步磁化动力学。在铁磁/铁磁界面附近的正向和反向自旋霍尔效应产生纵向和横向电流。这种现象被称为自旋霍尔磁阻效应，由于自旋转移效应，其大小取决于铁磁体中的磁化方向。当另一个铁磁体被放置在同一个非磁体上时，这些电流再次通过自旋霍尔效应转换为自旋电流，并将自旋力矩激发到这个额外的铁磁体上，导致磁化的耦合运动的激发。通过数值求解Landau-Lifshitz-Gilbert方程，在横向几何中发现了磁化振荡的同相或反相同步，其同步取决于Gilbert阻尼常数和类场转矩强度的值.另一方面，除了这些同步之外，在纵向几何结构中还发现具有四分之一周期的相位差的同步。解析理论澄清电流，频率和相位差之间的关系也被开发，其中它示出，在数值模拟中观察到的相位差对应于给出由耦合转矩提供的能量的固定点。
2017-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other nlin.AO
