Out-of-plane Edelstein effects: Electric-field induced magnetization in $p$-wave magnets
针对铁磁存储器切换需求，研究借助 Rashba 相互作用在 p 波磁体中通过电场诱导面外磁化，发现奈尔矢量沿 z 方向时可实现该效应，为相关存储器切换技术提供理论基础。
2025-01-03 cond-mat.mes-hall
Antisymmetric linear transverse magnetization and ferroaxial moments induced by geometry-driven electric field gradients
Graduate School of Science, Hokkaido University（北海道大学理学研究科）
研究通过几何驱动的电场梯度诱导横向磁化与铁轴矩，利用Kubo形式化和有限梯形模型的实时数值模拟，证明电场梯度可增强磁化，且其反称线性响应违反Onsager互易性，同时横向磁化与电场线性相关，优于纵向的二次关系。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall
Parametric resonance of magnetization excited by electric field
通过电场操纵磁化是自旋电子学的中心目标，因为它使得基于自旋的器件的能量有效操作成为可能。自旋波器件是低功率信息处理的有希望的候选者，但是一直缺乏用于能量有效地激发短波长自旋波的方法。在这里，我们表明，在纳米磁性隧道结中的自旋波可以通过电场诱导的参数共振产生。磁化的参数激发是一种多功能的短波长自旋波产生方法，因此我们的研究结果为节能纳米磁器件铺平了道路。
2016-11-12 cond-mat.mes-hall
Electric field-induced magnetization switching in interface-coupled multiferroic heterostructures: A highly-dense, non-volatile, and ultra-low-energy computing paradigm
多铁性磁电器件中的电场感生磁化翻转是超越摩尔定律计算的一个很有前途的研究方向。我们在这里表明，界面耦合的多铁性异质结构，即，与铁磁层耦合的铁电层特别适合于高密度、非易失性和超低能量计算。通过求解随机Landau-Lifshitz-Gilbert磁化动力学方程，证明了在亚纳秒延迟下，只需花费$\sim$ 1阿焦耳的极小能量，就可以实现磁化的容错切换.这种设备可以通过从环境中汲取能量来操作，而不需要外部电池。
2015-04-20 cond-mat.mes-hall
Voltage-driven magnetization switching and spin pumping in Weyl semimetals
我们演示了磁性掺杂的外尔半金属中的电磁化翻转和自旋泵浦。Weyl半金属是一类新的拓扑半金属，由于手征反常，在电荷和磁化强度之间存在非平凡耦合。通过求解由Weyl半金属、绝缘体和金属组成的多层结构的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，同时考虑电荷-磁化耦合，分析了磁化动力学。结果表明，磁化动力学可以由电压驱动。因此，可以利用脉冲电压实现磁化的切换，以及利用所施加的振荡电压实现进动运动。这种效应只需要一个短的电压脉冲，因此与传统的自旋转移力矩切换相比，在自旋电子器件中对我们来说可能更有效。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall
Ultra-low-energy Electric field-induced Magnetization Switching in Multiferroic Heterostructures
多铁性材料中电场诱导的磁化翻转具有重要的基础研究和潜在的技术应用价值。本文综述了多铁性异质结构中电场诱导磁化翻转的研究进展。特别地，我们研究了在热涨落存在下，使用随机Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程在形状各向异性单畴纳米磁体中的两个稳定状态之间的磁化切换的动力学。对于应变耦合多铁性复合材料中的磁致伸缩纳米磁体，这种磁化动力学的研究，相反的稳态方案，揭示了有趣的新现象的二元开关机制。虽然传统的方法的二进制开关需要倾斜的电位分布所需的状态切换，我们表明，没有这样的倾斜是必要的成功切换，因为磁化的偏移磁铁的平面可以产生一个内置的不对称切换过程中。我们还研究了具有界面磁电耦合和磁交换耦合的多铁性异质结构中的开关动力学，这种耦合可以使开关的方向与外加电场的极性保持一致。我们计算的性能指标，如开关延迟和能量耗散在切换过程中，同时模拟LLG动态。性能指标结果是非常令人鼓舞的潜在的技术应用。
2017-03-06 cond-mat.mes-hall
Simulation of the Magnetization Dynamics of a Single Domain BiFeO$_3$ Thin Film
结合极化动力学和Neel矢量动力学研究了单畴BiFeO $_3$薄膜的开关动力学。铁电极化的演化由Landau-Khalatnikov（LK）方程和Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程描述，用于模拟G型反铁磁体中反铁磁序（Neel矢量）的时间演化。这项工作从理论上证明，由于极化反转后的难磁化轴的旋转，Neel矢量可以切换180度，而弱磁化强度可以保持不变。模拟结果与Neel矢量在极化旋转过程中发生旋转的从头计算结果一致，也与我们用Landau-Ginzburg理论计算的序参量动力学结果一致.我们还发现，Neel矢量的开关时间是由偏振开关的速度，并预计将作为短的30 ps。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall
Switching probability investigation of electric field-induced precessional magnetization switching
通过有限差分法数值求解Fokker-Planck方程，对电场诱导旋进磁化翻转的几率进行了理论研究。开关概率由进动过程后进动角偏离平衡位置所产生的净磁场决定。在适当的外加电场下，当电压脉冲持续时间$τ_{pulse}$略长于半旋进周期时，误差率最低。计算结果表明，当热稳定因子Δ = 50时，可以实现$10^{-12}$量级的超低误码率，自由层应采用低阻尼因子材料以提高开关概率。对于平行（反平行）磁化到反平行（平行）磁化的切换过程，当$τ_{pulse}$短于半旋进周期时，自旋转移力矩趋于减小（增大）错误率，并且当$τ_{pulse}$长于半旋进周期时，自旋转移力矩趋于增大（减小）错误率。这些结果展示了电场诱导的旋进磁化翻转对于超低功率、高速磁性随机存取存储器（MRAM）应用的潜力。
2013-12-20 cond-mat.mes-hall
Magnetization of Nuclear-Spin-Polarization-Induced Quantum Ring
从理论上研究了核自旋极化诱导量子环（NSPI QR）的性质。在所提出的系统中，局部核自旋极化产生一个有效的超精细场，该场将自旋与超精细场相反的电子限制在最大核自旋极化的区域。我们研究了NSPI QR的电子能谱和磁响应，以及由于核自旋扩散和弛豫引起的它们随时间的演化。
2003-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Angle Selective Piezoelectric Strain Controlled Magnetization Switching in Artificial Spin Ice Based Multiferroic System
提出一种含花生形纳米磁体的ASI多铁体系，通过微磁模拟揭示特定角度压电应变脉冲可实现180°低功耗磁化翻转。
2021-08-22 cond-mat.mes-hall
Magnetization patterning induced by electrical spin-polarized current in nanostripes
用数值方法和解析方法研究了横向自旋极化电流和电流感生磁场对长铁磁纳米条纹的联合作用。的磁化行为进行了分析，为各种宽度的条纹和所有范围内的所施加的电流密度。研究表明，在磁场作用下，自旋矩引起的周期性磁化结构，如涡旋-反涡旋晶体和交叉结畴壁，不会被破坏。然而，的行动的奥斯特场禁用的饱和状态的强电流：一个稳定的状态与一个单一的纵向畴壁出现。随着电流的增加，该壁的形状保持不变。后一种现象进行了研究数值和分析。
2015-02-20 cond-mat.mes-hall
Electrical detection of spin pumping due to the precessing magnetization of a single ferromagnet
我们报告直接电检测自旋泵，使用横向正常金属/铁磁体/正常金属设备，其中单个铁磁体在铁磁共振泵自旋极化电子进入正常金属，导致自旋积累。由于铁磁体的自旋相关电导率，导致自旋电流回流到铁磁体中产生直流电压。通过比较不同的接触材料（Al和/或Pt），我们发现，与理论一致，正常金属的自旋相关的属性决定的直流电压的大小。
2006-09-05 cond-mat.mes-hall
Spin-Hall effect on edge magnetization and electric conductance of a 2D semiconductor strip
本文研究了二维有限宽带内禀自旋霍尔效应对二维电子气扩散区自旋积累和电导的影响。结果表明，附近的侧翼的带的自旋极化，以及在纵向方向上的电流表现出阻尼振荡的宽度和强度的函数的Dresselhaus自旋轨道相互作用。这种相互作用的立方项对于边缘附近的自旋积累至关重要。正如预期的那样，在Rashba自旋轨道相互作用的情况下，没有发现对自旋积累和电导的影响。
2005-12-07 cond-mat.mes-hall
Influence of edge magnetization and electric fields on zigzag silicene, germanene and stanene nanoribbons
利用多轨道紧束缚模型，研究了在库仑相互作用和垂直电场作用下，锯齿形硅烯、锗烯和锡烯纳米带（分别为ZSiNRs、ZGeNRs和SnNRs）的边缘态.由于多轨道效应，所得到的边缘态具有非线性能量色散，并且纳米带在边缘处显示出感生磁化。由于这种非线性色散，ZSiNR、ZGeNR和ZGeNNR可能无法在场效应晶体管中提供优异的性能，如已经从单轨道紧束缚模型计算中提出的那样。我们提出了一个有效的低能量模型，描述了ZSiNRs，ZGeNRs，和ZGeNRs的边缘状态。我们表明，边缘状态的ZGeNR和ZGeNNR显示反交叉的带与相反的自旋，即使只有面外的边缘磁化存在。通过施加电场来调节边缘态的自旋极化的能力指出了未来制造硅烯、锗烯和锡烯纳米带作为自旋电子器件的机会。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Giant Orbital Magneto-electric effect and Current-driven Magnetization Switching in Twisted Bilayer Graphene
最近，在接近3/4填充的扭曲双层石墨烯（TBG）中观察到具有自发铁磁性的量子反常霍尔态的特征[1，2]。重要的是，它被证明是一个非常小的电流可以切换磁化方向。这提供了实现低能量耗散磁存储器的前景。然而，电流驱动的磁化切换的机制知之甚少，因为石墨烯层中的电荷电流通常被认为是非磁性的。在这项工作中，我们证明，在TBGs中，扭曲引起的晶格对称性的减少允许电荷电流通过磁电效应在一般填充因子下产生净轨道磁化。衬底诱导的应变和亚晶格对称性破缺进一步降低了对称性，使得可以产生面外轨道磁化。由于平带的大的非平凡Berry相位，布洛赫态的轨道磁化可以大到数十个玻尔磁子，因此小电流将足以产生大的轨道磁化。我们进一步证明了在实验中观察到的3/4填充附近，具有轨道磁化的电荷电流如何切换量子反常霍尔态的磁化[1，2]。
2020-04-03 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric polarizability: A microscopic perspective
我们扩展了一个场论方法的电子电荷电流密度响应的晶体系统的调查任意施加的电磁场。该方法导致引入微观极化和磁化场，以及自由电荷和电流密度，其动力学描述的格点规范理论。这些量的空间平均值构成宏观电动力学的场。我们实现这一形式主义研究一类绝缘体的轨道电子响应施加均匀直流电和磁场在零温度。到一阶，在所施加的领域，自由电荷和电流密度消失，因此系统的响应的特点是由一阶修改的微观极化和磁化场。与微观极化（磁化）场的偶极矩相关联的是宏观极化（磁化），为此我们提取了各种响应张量。我们着重研究了轨道磁电极化率张量，并从“现代极化和磁化理论”中找到了公认的表达式。“由于我们的结果是基于微观场的空间平均值，因此我们可以从微观理论的角度确定对OMP张量的不同贡献，并且我们建立了可以扩展到有限频率的一般框架。
2020-07-23 cond-mat.mes-hall
Reversible electric-field-driven magnetization in a columnar nanocomposite film
磁滞回线显示出适度的垂直各向异性的磁致伸缩CFO柱，这是有关他们的垂直压缩。的电场的机电PMN-PT基板的应用程序产生显着的和可逆的变化，由于额外的应变引起的磁各向异性的磁化。这表明完全可逆的，室温电场辅助控制的自组装垂直纳米复合材料的CFO和BFO的磁化。
2019-04-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Geometric Dynamics of Magnetization: Electronic Contribution
为了给出电场或电流对磁化动力学影响的一般描述，我们发展了一个隐式耦合到电子自由度的磁化的半经典理论。在没有电场的情况下，布洛赫电子哈密顿量改变了磁化动力学方程中的Berry曲率、有效磁场和阻尼，我们将其分为内禀效应和外禀效应。静态电场修改这些作为一阶微扰，使用它，我们能够给出一个物理上清晰的解释电流引起的自旋轨道扭矩。我们使用了一个玩具模型模仿铁磁拓扑绝缘体接口来说明各种影响，并预测了各向异性的旋磁比和动态稳定性的面内磁化。我们的形式也可以应用到其他序参量在晶体固体中的慢动力学。
2018-03-02 cond-mat.mes-hall
Anatomy of Spin Wave Polarization in Ferromagnets
本文系统分析了铁磁体中各类磁相互作用对自旋波偏振的影响，建立了基于平衡磁化纹理预测偏振特征的原理，并成功应用于自旋螺旋、畴壁和Skyrmions等磁构型。
2025-07-18 cond-mat.mes-hall
Fractional Spin Josephson Effect and Electrically Controlled Magnetization in Quantum Spin Hall Edges
本文研究了由二维时反不变拓扑绝缘体构成的隧道结耦合的两个铁磁体系统中的自旋约瑟夫森效应。在类比的约瑟夫森效应在超导体中的电荷的更常见的研究的情况下，我们调查的相位相干{ \it自旋}电流的性质导致的两个铁磁体的面内磁化角的错位。我们发现，拓扑绝缘势垒提供了令人兴奋的前景托管{ \it分数}自旋约瑟夫森效应介导的束缚态在铁磁体-拓扑绝缘体界面。我们提供了多种观点来理解这种效应的$4π$周期性。我们讨论了几个可测量的后果，如，产生的横向电压信号，允许纯电气测量，这种效果的逆，其中施加的电压引起的横向自旋电流，和分数AC自旋约瑟夫森效应。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall
Uniform magnetization dynamics of a submicron ferromagnetic coin driven by the spin-orbit coupled spin torque
提出了一种在电场脉冲驱动下具有Rashba自旋轨道相互作用（SOI）的铁磁体/杂质半导体混合结构的磁化动力学模型。由于SOI的存在，由外加场激发的电流是自旋极化的，因此它通过s-d交换耦合在铁磁层中引起磁化旋转。磁化动力学依赖于电脉冲的形状和幅度进行了分析的参数的现实值。我们发现，它是类似的阻尼非线性振荡器的动力学与时间相关的频率成正比的平方根所施加的电场。研究了椭圆形磁性元件的磁化翻转特性随外加磁场大小和方向的变化规律。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall
Electric-field-induced magnetization changes in Co/Al2O3 granular multilayers
实验研究了电场对Co/Al_2 O_3颗粒多层膜磁化强度的影响。我们观察到两个不同的制度：（a）低场制度时，系统的净磁化强度与所施加的电场以可逆的方式变化和（b）高场制度时，磁化强度不可逆地减少。前者归因于Co颗粒中少数和多数带的相对3d轨道占据的变化。一个理论模型已被开发来解释的电场诱导的颗粒系统的能带结构的变化，因此磁矩。后一个结果可以理解为假设电场诱导氧从Al 2 O3迁移到Co颗粒，因为通过从头计算显示Co颗粒的氧化态的增加导致系统的磁化强度降低。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiclassical dynamics of electrons in space-time crystal: Magnetization, polarization, and current response
时空晶体被定义为同时具有空间和时间周期性的量子力学系统。这样的系统可以用Floquet-Bloch（FB）理论来描述。我们首先通过FB波函数的叠加构造一个波包来建立一个半经典理论，并推导出FB电子在缓慢变化的外场（不要与快速变化的Floquet驱动器混淆）下的运动方程，揭示了与普通布洛赫电子相似的行为，但在Floquet上下文中修改了数量。具体而言，我们研究了由于波包的自旋转，从k-空间中的Berry曲率的总磁化的贡献，和一个完全占据FB带的极化的本地磁矩。在半经典理论的基础上，我们还可以给出这种能量不守恒系统的能流指纹。然后，我们讨论的密度矩阵的FB系统连接到一个热浴，这使我们能够调查的数量涉及许多电子在非相互作用的限制。作为应用，我们计算了倾斜时空金属中的本征电流响应，显示了FB系统的非平衡性质。电流响应也可以与声电效应有关。总的来说，我们开发了一个系统的方法来研究时空晶体，并提供了一个强大的工具来探索这个奇异的系统与耦合的空间和时间的电子特性。
2022-12-16 cond-mat.mes-hall
Microscopic polarization and magnetization fields in extended systems
我们引入微观极化和磁化场在每个网站的扩展系统，以及自由电荷和电流密度场与电荷运动从网站到网站，通过采用晶格规范方法的基础上一组正交轨道与每个网站。这些微观领域的定义使用单粒子电子格林函数，并在任意频率的电磁场的激励下，其演化方程涉及的电场和磁场，而不是标量和矢量势。如果这些位置彼此相距很远，我们就恢复了孤立原子的极限。对于一个无限的晶体，我们选择的轨道是最大本地化的Wannier函数，并在长波长的限制，我们恢复预期的线性响应的绝缘体，包括零频率的横向电导率的拓扑非平凡绝缘体。对于拓扑平凡的绝缘体，我们恢复了预期的表达式的宏观极化和磁化的基态，并发现在任意频率的激励的线性响应是唯一的微观极化和磁化场。对于非常一般的光学响应计算的微观领域必须满足电荷守恒，即使在基础截断，并不遭受在零频率的假发散，可以困扰响应计算使用其他方法。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Frequency Comb of Electric-Polarization Waves
School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）
研究电极化波频率梳在太赫兹波段的实现，基于铁电材料中非线性动力学，揭示电极化效率与铁电极化强度的关系，为铁电子结构研究提供新途径。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall
Electrical Switching of Magnetization in Films of alpha-Iron with Naturally Hydroxidized Surface
通过使用电动工具而不是外部磁场来控制铁磁膜和异质结构中的磁化矢量可以导致低功率存储器件。我们观察到的强大的变化磁化状态的薄（约30 nm）的α-Fe膜覆盖的自然形成的层（约6 nm厚）的羟基氧化铁（FeOOH）下放电的电容器通过膜。引人注目的是，即使在室温下没有任何偏置场，磁化矢量也可以通过放电来切换。在这种电诱导磁化开关（EIMS），我们揭示了FeOOH层的关键作用。我们证明了实验证据，而不是放电电流本身，但由该电流产生的电场（10 kV/m的顺序）是负责EIMS。这里报道的结果提供了一个合理的解释所观察到的现象，在电场诱导的弱铁磁性的FeOOH层及其耦合与底层的α-Fe。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric readout of magnetization dynamics in a ferromagnet-semiconductor system
我们在室温下的半导体沟道中的时间相关的自旋极化电流的分析，以建立三个铁磁终端，其中两个偏置和第三个连接到一个电容器的磁化配置和动力学如何影响电流和电压。在稳定状态下，电容器上的电压与沟道中的自旋累积有关。当其中一个端子的磁化旋转时，触发瞬态电流。该效应可用于电极的磁化反转动力学的电检测或用于两个磁性接触的对准的动态读出。
2006-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric-Field Control of the Interlayer Exchange Coupling for Magnetization Switching
我们提出了一个电场控制的磁化切换机制，仅由固定和自由磁体之间的层间交换耦合（IEC）辅助，这是由两个氧化物屏障隔开的，该氧化物屏障包含一个间隔材料，该间隔材料具有大的IEC。其基本思想依赖于在间隔物材料内形成量子阱（QW），并通过共振隧穿现象用电场控制穿过结构的透射系数。使用非平衡格林函数（NEGF）的方法，我们表明，该结构可以表现出一个偏置依赖振荡IEC，可以切换自由磁铁有一个平行或反平行配置相对于固定磁铁，根据IEC的符号。这种双向切换可以用相同的电压极性但不同的幅度来实现。通过适当地选择间隔物材料，可以显著地减小结构中的电流。由于IEC所施加的扭矩的保守性质，所提出的机制的切换阈值与切换速度解耦，而传统的自旋扭矩装置由于所施加的扭矩的非保守性质而表现出折衷。
2019-11-01 cond-mat.mes-hall
Electric polarization in magnetic topological nodal semimetal thin films
从理论上研究了磁拓扑节结半金属薄膜的电极化的强度。在磁性掺杂的拓扑绝缘体中，一旦交换耦合超过带隙，就会出现拓扑节点半金属相。改变磁化方向，调制系统的节点结构，使系统成为拓扑节点或线半金属。我们发现节线半金属具有非线性的电极化的强度，这在节点半金属中是没有的。非线性响应源于表面态的存在。屏蔽效应自洽地包含在平均场近似中，并且即使在屏蔽效应存在的情况下也观察到非线性的电极化的强度。
2018-11-30 cond-mat.mes-hall
Electromechanical Magnetization Switching
我们证明了复合多铁性扭振子的磁矩可以通过电场进行开关。180 ° $^o$切换由自旋-旋转耦合引起，并且不像在固定磁体的情况下那样被磁矩和电场的不同对称性所禁止。分析方程描述的系统已经推导和研究数值。已经获得了显示开关所需的参数范围的相图。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall
Spin polarization induced by an electric field in the presence of weak localization effects
我们评估的自旋极化（Edelstein或逆自旋伽伐尼效应）和自旋霍尔电流所引起的外加电场包括弱局域化修正的二维电子气。我们发现，弱局域化效应产生对数修正的自旋极化电导率相关的自旋极化和电场和自旋霍尔角相关的自旋和电荷电流。自旋极化电导率和自旋霍尔角的重正化结合起来，产生一个零校正的总自旋霍尔电导率所需的一个确切的身份。最后对实验观测提出了建议。
2015-07-10 cond-mat.mes-hall
A thermodynamic measure of the Magneto-electric coupling in the 3D topological insulator
我们表明，在三维（强）拓扑绝缘体的磁电耦合是有关的体磁化的二阶导数。我们导出的公式是霍尔电导率的Streda公式（P.Streda，J.Phys.C：Solid State Physics，15，22（1982））的非线性响应模拟，其将霍尔电导率与磁化相对于化学势的导数相关联。我们的发现允许人们通过测量磁化强度来提取磁电系数，同时改变化学势和另一个扰动场。这样的实验装置可以规避许多目前的困难，测量三维拓扑绝缘体的磁电响应。我们发现的关系也使透明的无序的磁电响应的影响，这只发生在状态的密度，并没有影响时，系统是带隙的。
2012-11-04 cond-mat.mes-hall
Electric Field Controlled Magnetization and Charge-Ordering in Pr0.6Ca0.4MnO3
在本文中，我们提出的电场控制的电荷有序和变磁转变的观察过程中的磁化强度测量在Pr0.6Ca0.4MnO3（PCMO）的单晶。我们已经证明，通过施加小至2.5 V的电压，可以在PCMO单晶中实现电荷有序的完全熔化，否则需要超过11 T的磁场。磁化强度随外加电压的最大变化发生在电荷有序转变温度（TCO = 235 K）。尽管电场似乎并不影响磁有序，我们看到了一个明确的证据，在低温下发生的变磁转变在较高的领域与应用电场。
2015-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Electrical control over perpendicular magnetization switching driven by spin-orbit torques
利用电学方法灵活控制自旋轨道电子学的磁化翻转是实现自旋轨道电子学应用的关键。除了与所施加的场平行的切换电流之外，还引入了与切换电流正交的偏置电流，以调谐有效的类阻尼和类场转矩的大小，并进一步电控制磁化切换。在Pt/Co/MgO和$α$ -Ta/CoFeB/MgO系统中，分别实现了极性相反的偏置电流对临界开关电流的对称和非对称控制。本研究不仅辨识类场转矩与类阻尼转矩对开关过程的影响，而且提出一种控制类场转矩与类阻尼转矩的电气方法。
2016-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field effect on spin waves and magnetization dynamics: role of magnetic moment current
我们表明，一个静态的电场$E_x$引起的位移的自旋波色散关系$ω(q_y-q_E)$的波数$q_y$的方向上的数量$q_E=-γ_LE_x/c^2$。这种效应是由自旋波本身携带的磁矩电流引起的，自旋波本身产生与电场成比例的附加相位，如Aharonov-Casher效应。这种效应独立于绝缘铁磁体可能存在的磁电效应，并与它们叠加。通过扩展这一图片任意磁化动力学，我们发现，电场引起的动态相互作用项，具有相同的手性形式的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，但完全可调与所施加的电场。
2019-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical detection of magnetization reversal without auxiliary magnets
基于各向异性磁阻的第一代磁性随机存取存储器需要磁场来进行写入和读取。现代的全电读/写存储器使用非相对论自旋输运将存储磁性层与参考铁磁体连接。最近的研究集中在不需要参考铁磁体的相对论自旋力矩对磁矩的电操纵上。在这里，我们报告的观测对应的磁阻效应，在这样一个相对论系统，使我们能够电气检测的符号磁化没有辅助磁场或铁磁体。我们观察到的效果在一个几何形状中，其中的单轴（Ga，Mn）As外延层的磁化设置为平行或反平行的电流诱导的非平衡自旋极化的载流子。在我们的结构中，当电流密度为$10^6$ A cm $^{-2}$时，线性电流磁电阻达到0.2%.
2015-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric control of optically-induced magnetization dynamics in a van der Waals ferromagnetic semiconductor
本文通过静电门控有效调控范德华铁磁半导体 Cr₂Ge₂Te₆ 的光致磁化动力学，实现进动幅度一个数量级变化和内部有效场超10%的改变，并揭示相干光磁现象的主导作用，为二维铁磁半导体在超快光磁子器件中的应用奠定基础。
2023-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electric-field Controlled Magnetization Switching in Co/Pt thin-Film Ferromagnets
研究了具有垂直磁各向异性的铁磁Co/Pt薄膜在室温下的动态可逆压控磁化反转。在15 nm的相对厚的膜中观察到系统的磁性质的变化。通过在金属薄膜和非水锂LiClO 4电解质之间形成电化学双层来诱导表面电荷以操纵磁性。通过施加外部电场而发生的磁性变化。随着负电压的增加，磁化率和切换磁场减小，从而激活磁化切换。设想的结果，导致更快和超低功率的磁化切换相比，自旋转移力矩（STT）开关自旋电子器件。
2015-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetoelectric Coupling and Electric Control of Magnetization in Ferromagnet-Ferroelectric-Metal Superlattices
铁磁体-铁电体-金属超晶格是实现大室温磁电效应的理想材料。自旋相关的电子屏蔽是微观水平上的基本机制。我们还预测在这种结构中的磁化的电控制。在我们的三组分结构中自然破缺的反转对称性引入了$P M^2$的磁电耦合能。这种磁电耦合效应在铁磁-铁电异质结构中是普遍存在的，与特定的化学或物理键合无关，并将在多铁性领域发挥重要作用。
2009-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of magnetization in S/F/S junctions on a 3D topological insulator
具有铁磁夹层和自旋轨道耦合的约瑟夫森结中约瑟夫森能量对磁化方向的强烈依赖性为通过约瑟夫森电流或约瑟夫森相位控制磁化提供了一种途径。本文研究了三维拓扑绝缘体表面的超导体/铁磁体/超导体（S/F/S）约瑟夫森结的磁化控制问题。由于这些狄拉克准粒子的自旋-动量锁定，实现了约瑟夫森电流-相位关系对磁化方向的强烈依赖。它表明，这可能会导致分裂的铁磁体的易轴在电压驱动制度。我们表明，这种分裂可以导致非常规的四重简并铁磁态的稳定。
2019-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Polarized Neutron Reflectometry Study of Depth Dependent Magnetization Variation in Co Thin Film on a PMN-PT Substrate
利用极化中子反射法研究了PMN-PT（011）/Ta/Co/Ta结构中磁致伸缩Co薄膜层在零和非零电场作用下的深度磁化强度分布。在PMN-PT衬底上施加电场产生应变，这使Co层的磁化旋转，这与Villari效应一致。在低磁场（近剩磁和矫顽场条件），我们发现，深度依赖的磁化分布是不均匀的，在零和非零施加电场。这些变化可归因于Co膜中的深度依赖性应变分布，如通过有限元分析模拟所确定的。
2018-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological magnetic dipolar interaction and non-local electric magnetization control in topological insulator heterostructures
在拓扑绝缘体中预测的磁电效应使得结合磁性材料和这种绝缘体的异质结构成为自旋电子学应用的有希望的候选者。在这里，我们从理论上考虑的设置，表现出两个良好分离的界面之间的拓扑绝缘体和铁磁绝缘体。我们发现，有一个拓扑磁偶极-偶极相互作用源于长程库仑相互作用。我们解析推导出在两个接口的磁化动力学，并讨论如何可以应用到非本地的远程耦合诱导形成的磁性纹理在一个接口通过适当的门控其他接口。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Staggered nonlinear spin generations in centrosymmetric altermagnets under electric current
研究中心对称交替磁体中电流驱动的非线性自旋产生，发现交错和均匀自旋分量随磁化方向旋转变化，面外分量可用于高密度存储器件垂直磁化翻转，为节能磁器件设计提供机遇。
2025-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of stripe domain wall magnetization in perpendicular anisotropy multilayers
本文报道了在具有垂直磁各向异性的[Co（0.44 nm）/Pt（0.7 nm）] $_X$（$X = 48$，100，150）多层膜中，稳定的取向条畴结构中畴壁磁化强度的受控切换。开关过程中，由外部磁场引起的，通过测量的面内磁化的演变监测。%我们证明了面内磁化强度的恢复来源于布洛赫型DW的极化。与微磁学模拟，我们揭示了DW极化的逆转是在特定强度的外部磁场，施加相反的DW极化的DW内的水平布洛赫线的出现和崩溃的结果。我们的研究结果是相关的DW为基础的磁振子和磁多层膜中的气泡skyrmion应用。
2021-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling polarization of spintronic THz emitter by remanent magnetization texture
太赫兹（THz）科学和技术促进了广泛应用的快速发展，并扩大了基础科学的前沿。自旋电子太赫兹发射器提供概念上的优点，因为磁性层中的自旋取向可以容易地通过外部施加的磁场或通过由磁性元件的特定形状确定的内部磁场分布来控制。在这里，我们报告了一个可切换的太赫兹源的基础上微图案化的磁性异质结构驱动的飞秒激光脉冲。我们表明，极化状态的精确可调谐性是由微结构的形状所决定的磁性层的基本磁化织构促进的。这些结果也揭示了非均匀磁化状态在磁性异质结构中产生超快自旋电流的潜在物理机制。我们的研究结果表明，线偏振太赫兹波的发射可以通过使用偏置磁场饱和样品来打开和关闭，为具有广泛潜在应用的集成片上太赫兹器件开辟了迷人的前景。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Magnetoelectric effect in superconductors with d-wave magnetization
本研究探讨了具有d波交替磁性的二维超导体中，超电流与自旋极化的相互作用，发现超电流产生横向贡献，并揭示了类似埃德尔斯坦效应的二次自旋极化现象。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Floquet engineering of electric polarization with two-frequency drive
电极化的强度是固体中的一种几何现象，与体系的对称性有着密切的关系。在这里，我们提出了一种机制，动态诱导和操纵电极化的强度，通过使用外部光场。具体来说，我们表明，应用双环灯（BCL）控制系统的旋转对称性，可以产生电极化的强度。为此，我们使用Floquet理论来研究一个系统受到双频驱动。我们推导出一个有效的哈密顿量与高频展开，电极化的强度计算与Berry相位公式。我们演示了一维SSH链，正方形晶格模型，蜂窝晶格模型的极化的动态控制。
2021-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optical control of topological memory based on orbital magnetization
在适当的条件下，一些扭曲的石墨烯多层膜和过渡金属二硫属化合物成为陈氏绝缘体，表现出反常的量子霍尔效应和自发谷极化引起的轨道磁化。研究了陈氏绝缘体与圆偏振光的相互作用。相互作用能包含耦合到入射光的螺旋度的反对称项。对于一个双带的陈氏绝缘体，这一项被表示为一个积分，涉及系统的Berry曲率。利用这种相互作用，我们提出了一个实验方案的基础上轨道磁化的圆偏振光的拓扑存储器的开关。此外，相反的圆偏振的两个激光束可以成核相反磁化的域，从而产生携带拓扑保护的手性边缘模式的光学可配置的域壁。
2022-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Magnetization transport and quantized spin conductance
我们分析了自旋哈密顿描述的绝缘系统中的磁化输运。通过悬挂在两块磁体之间的有限长度的准一维磁线的磁化电流由自旋电导确定，自旋电导由于接触电阻而在弹道极限中保持有限。对于铁磁系统，磁化输运可以看作是磁振子的输运，自旋电导依赖于温度T。对于反铁磁各向同性自旋1/2链，自旋电导在T=0时以$(g μ_B)^2/h$阶为单位量子化。磁化电流产生电场，因此可以直接测量。对于电场中的磁化输运，出现类似于霍尔效应的现象。
2003-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Theory of Nonlinear Hall Effect Induced by Electric Field and Temperature Gradient in 3D Chiral Magnetic Textures
本文提出三维手性磁结构中电场与温度梯度叉积驱动的非线性手性热电霍尔效应理论，揭示其产生条件及与磁单极子密度的正比关系，为自旋电子学和量子输运提供新见解。
2024-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The role of spin-lattice coupling for ultrafast magnetization changes in rare earth metals
通过比较飞秒激光脉冲诱导稀土金属Gd和Tb表面态的自旋动力学，我们发现两种材料中价态的自旋极化分别以15.ps和400.fs的显著不同的时间常数衰减. Gd和Tb中不同的自旋极化动力学与两种材料中类似的交换分裂动力学相反。在我们的实验中观察到的不同的时间尺度可以归因于弱和强的$4f$自旋晶格耦合在Gd和Tb表明自旋极化和4f磁矩的密切耦合。而在Gd的晶格主要作为一个散热器，它有助于显着的超快退磁的Tb。这有助于解释为什么在FeGd中观察到所有的光开关，但很少在FeTb基化合物中观察到。
2021-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Magneto-Oscillations of Electric-Field-Induced Spin Polarization in 2DEG
考虑了垂直磁场中自旋轨道耦合的无序二维电子气，计算了电场诱导自旋极化的大小和方向。我们发现，在强磁场的极化成为磁场的振荡函数，这些振荡的振幅是参数大于极化在零磁场。我们表明，增强的极化幅度是强电子-空穴不对称性的量子化磁场的后果。
2005-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
