Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal in Uniaxial Nanomagnets with Thermal Noise
我们考虑的一般Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）动力学理论的磁化开关率的薄膜单轴磁体受到自旋扭矩效应和热涨落（热噪声）。在讨论了各种动力学制度的切换现象，我们提出了分析结果的平均切换时间的行为。我们的方法，明确解决的第一个通道时间问题的基础上，允许一个简单的分析热辅助，低自旋扭矩，切换渐近的薄膜磁体。为了验证我们的理论，我们已经开发了一个有效的基于GPU的微磁代码来模拟随机LLG动态到毫秒的时间尺度。我们探讨了自旋电流和单轴各向异性轴之间的几何倾斜对热辅助动力学的影响。我们发现，即使在轴对称的情况下，开关时间可以在功能上描述的形式几乎相同的共线的情况下。我们进一步验证，渐近行为达到相当缓慢，从而量化的交叉制度的热噪声的作用，连接确定性的热辅助磁化反转。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A reduced model for precessional switching of thin-film nanomagnets under the influence of spin-torque
研究了具有面内磁化的薄膜磁性元件在垂直于薄膜平面的自旋电流作用下的磁化动力学。我们推导出一个减少偏微分方程的面内磁化角在弱阻尼制度。然后，我们应用这个模型来研究实验相关的问题切换的椭圆形元件时，自旋极化有一个组件垂直于膜平面，限制减少模型的宏自旋近似。宏观自旋常微分方程被视为一个弱阻尼哈密顿系统解析，和轨道平均的方法是用来理解的离散动力系统的解决方案的行为的过渡。我们的简化模型的预测进行比较的完整的朗道-Lifshitz-吉尔伯特-Slonczewski方程的宏自旋。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-Induced Nanomagnet Dynamics for Magnetic Fields Perpendicular to the Sample Plane
我们提出了一个磁场施加垂直于样品层的Co/Cu/Ni 80 Fe 20纳米柱器件的自旋极化电流激发的高频磁动力学的电测量。作为电流和磁场的函数，动态相图包含几个可区分的进动模式和静态磁状态。使用详细的比较与数值模拟，我们提供了严格的测试理论的自旋转移扭矩。
2004-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Phonon superradiance and phonon laser effect in nanomagnets
我们表明，在顺磁性固体自旋声子过程的理论必须考虑到声子的相干产生的磁性中心。这种效应应该大大提高纳米顺磁体和分子纳米磁体晶体中的自旋-声子速率。
2004-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fine-grid Simulations of Thermally Activated Switching in Nanoscale Magets
采用对Landau-Lifshitz-Gilbert方程进行数值积分的方法，研究了单畴纳米磁体在外加磁场快速变化时的动态响应.模拟可以解决纳米磁体内的磁化模式，并使用快速多极方法来有效地计算偶极-偶极相互作用。当外加磁场小于零温矫顽场时，热涨落在反转过程中起重要作用。在这种情况下，柱状纳米磁体被发现通过局部卷曲模式，涉及域壁的形成和传播反转。使柱子的末端变细以减少避极效应改变了所涉及的能量，但没有改变基本过程。开关时间的统计分布很好地描述了由独立的成核和随后的增长的区域反转磁化在两端的支柱。
2000-07-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Current-induced transverse spin wave instability in a thin nanomagnet
我们表明，一个非极化的电流入射垂直于薄铁磁体的平面可以激发自旋波不稳定性横向的电流方向，如果源极和漏极接触不对称。由电流诱导的"自旋转移力矩“驱动的不稳定性仅存在于一个电流方向。
2003-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Torque-Driven Non-uniform Dynamics of an Antivortex Core in Truncated Astroid Shaped Nanomagnets
本研究采用截断星形纳米磁体，通过自旋轨道力矩激发反涡旋核心，实现了高品质因子的GHz振荡，为高频自旋电子器件应用提供了基础。
2025-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization Dynamics of Nanoscale Magnetic Materials: A Perspective
纳米磁体构成了一系列小型化节能设备的基石，包括数据存储、存储器、波基计算、传感器和生物医学设备。它们还提供了一系列奇特的现象和严峻的挑战。介绍了单纳米磁体和一维和二维纳米结构阵列的磁化动力学研究进展，这些纳米结构阵列的形式包括点、反点、纳米颗粒、二元和双组分结构以及图案化多层膜。介绍了人工自旋冰、三维纳米磁体等非常规新结构以及畴壁、涡旋和skyrmions等自旋织构的研究进展。此外，在磁性纳米结构的磁化动力学的各种各样的新课题正在迅速出现。综述了纳米结构快速动力学的时空成像、自旋织构动力学、人工自旋冰等不断发展的课题。此外，还介绍了当代和新出现的磁性结构的动力学，如具有复杂基和对称性的纳米磁体阵列、磁子准晶、分形、缺陷结构、新型三维结构等。各种自旋-轨道耦合效应和随之而来的自旋织构以及由磁振子-光子、磁振子-声子和磁振子-磁振子耦合组成的量子混合系统，反铁磁纳米结构正在迅速发展，并有望在未来几年主导这一研究领域。最后，相关的主题，如章动动力学和纳米磁体天线进行了简要讨论。尽管取得了很大的进展，但迄今为止，只有一小部分纳米磁性及其辅助主题得到了探索，并且设想在未来几代人中在这个不断增长的研究领域中做出巨大努力。
2020-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Critical Analysis of the Feasibility of Pure Strain-Actuated Giant Magnetostrictive Nanoscale Memories
基于通过应力脉冲操纵超磁致伸缩纳米磁体的存储器的概念由于其在高存储密度极限中的超低能量操作的潜力而获得了最近的关注。在这里，我们讨论的事实，这种材料的吉尔伯特阻尼通常是相当高的，使这样的存储器的可行性。我们报告的几类肘节进动和非肘节耗散磁弹性开关模式的数值模拟结果。分析了几个类别中的每一个的材料候选物，并采用了各向异性能量密度的形式和适合于每个材料类别的材料参数的范围。我们的研究表明，吉尔伯特阻尼以及各向异性和退磁能量都是至关重要的，以确定磁弹性切换模式的进动开关方案的可行性。热稳定性和热波动的作用，应力脉冲开关的超磁致伸缩纳米磁体也进行了详细讨论，并被证明是重要的磁致伸缩开关方案的可行性，设计和足迹。
2015-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic oscillations driven by the spin Hall effect in 3-terminal magnetic tunnel junction devices
我们发现，钽微带中的直流电流可以通过自旋霍尔效应（SHE）的自旋力矩在相邻的纳米磁体中诱导稳态磁振荡。通过接触纳米磁体的磁性隧道结（MTJ）电检测振荡。可以使用MTJ偏置来控制振荡频率以调谐磁各向异性。因此，在该3端器件中，SHE扭矩和MTJ偏置提供了对振荡幅度和频率的独立控制，从而实现了用于开发可调谐自旋扭矩纳米振荡器的新方法。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular spin-probe sensing of H-mediated changes in Co nanomagnets
本研究利用STM结合二茂镍分子探针，发现载氢Co/Cu(111)纳米岛中氢超结构导致磁化方向旋转90°，并通过从头计算揭示其源于氢与Co的杂化及界面渗透，为纳米尺度磁性的化学调控提供了微观见解。
2024-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface-induced field-like optical spin torque in a ferromagnet/heavy metal heterostructure
利用光学螺旋度调控金属铁磁体的磁化强度是未来光自旋电子器件的研究热点。近年来，在铁磁薄膜中观测到了光学螺旋度对磁化强度的诱导力矩{ \it光学自旋力矩}。然而，铁磁/重金属异质结构中的光学自旋力矩的界面效应迄今尚未得到解决，其被广泛用于通过电学手段有效地控制磁化。在这里，我们研究了铁磁/重金属异质结中的光学自旋力矩矢量，并观察到面内场的光学自旋力矩随着铁磁层厚度的减小而显著增加。用结构反转对称性破缺引起的光学Rashba-Edelstein效应解释了类界面场光学自旋矩。这项工作将有助于有效的光学操纵的薄膜纳米磁体使用光学螺旋。
2021-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Template nanowires for spintronics applications: nanomagnet microwave resonators functioning in zero applied magnetic field
为了将自旋电子学的概念应用到实际的工业应用中，需要在零外加磁场下工作的低成本自旋电子器件。在这里，我们提出了第一个微波测量纳米磁体设备内的多孔膜电沉积制造。本文详细讨论了一种由三块纳米磁体组成的微波谐振腔，该谐振腔工作在零外磁场中。通过施加特定频率的微波信号，中间纳米磁体的磁化经历铁磁共振（FMR），并且该器件输出可测量的直流电流（自旋扭矩二极管效应）。或者，纳米器件可以用作在零场中起作用的微波振荡器。为了在微波频率下测试谐振器，我们开发了一种简单的测量装置。
2008-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sources of experimental errors in the observation of nanoscale magnetism
近年来，一些非磁性材料由于表面和尺寸效应而在纳米尺度上表现出磁性行为。对这些效应的实验观察是基于对非常小的磁信号的测量。因此，当测量小信号（通常低于0.0001 emu）时，一些对于具有大磁信号的散装材料不重要的杂散效应可能变得重要。在这里，我们总结了这些小磁信号的一些来源，在研究这种新的纳米磁性时应该考虑这些来源
2009-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer-driven ferromagnetic resonance of individual nanomagnets
我们展示了一种技术，使铁磁共振（FMR）测量的正常模式的磁激发在个别纳米级铁磁体，体积小的1000倍，比可以通过其他方法探测。测得的峰形表明两种制度的响应：简单的FMR和相位锁定。研究的共振频率，振幅和线宽作为微波功率，直流电流，和磁场的函数提供了详细的新信息的交换，阻尼和自旋转移扭矩，管理在磁性纳米结构的动态。
2006-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Langevin Simulation of Thermally Activated Magnetization Reversal in Nanoscale Pillars
Landau-Lifshitz-Gilbert微磁模型结合热涨落和偶极-偶极相互作用（由快速多极方法计算）的数值解的尺寸为9 nm × 9 nm × 150 nm的纳米级铁柱组成的系统。得到了正弦变化磁场下产生的磁滞回线，在T=0 K时，利用线性场扫描估计矫顽场为1979 $\pm$ 14 Oe.热效应对于被捕获在亚稳取向中的磁化的弛豫是必不可少的，例如在小于矫顽值的外部磁场的快速反转之后发生的。开关时间的分布相比，一个简单的分析理论，描述了在纳米磁体的两端与成核反转。结果还提出了垂直于平面基板取向的纳米磁体阵列。即使在300 nm的间隔处，其中来自相邻柱的场仅为$\sim$ 1 Oe，相互作用对磁体的切换具有显著影响。
2001-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Manipulating quantum impurity spins via dynamical modes of nanomagnets
量子杂质（QI）自旋通过利用高达室温的量子相干性提供有前途的信息处理和传感应用。由于设计局部相干驱动器和提高对此类应用的各种信号的灵敏度的要求，将QI自旋与物质激发耦合的混合系统的研究最近引起了极大的兴趣。我们提出并从理论上研究了一个混合系统，耦合自旋-1 QI与纳米磁体的动力学激发，这是由经典自旋电子学中发现的机制控制。我们表明，在这样的系统中的QI自旋退相干，由于耦合到纳米磁体的热激发模式，可以设计在很宽的范围内，通过利用纳米磁体的模式椭圆率和手性性质的QI自旋和纳米磁体之间的耦合控制。另一方面，当通过电压感应扭矩电激活时，我们证明了QI自旋可以在室温下通过利用纳米磁体的固有非线性进动模式以大品质因数相干地驱动。我们的研究结果为实现独特的量子自旋电子学功能提供了理论指导，例如QI自旋的局部相干驱动到环境条件，以及纳米磁体增强的基于QI的混合传感器的设计。
2022-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrasensitive Detection Enabled by Nonlinear Magnetization of Nanomagnetic Labels
几何约束的磁性颗粒由于其对外部磁场的独特响应而找到各种应用，包括磁性引导、热和药物递送、磁机械致动和对比度增强。基于纳米磁体的非线性特性的高灵敏度检测和成像技术最近被提出作为适用于复杂的、通常不透明的生物系统的创新的强平移势方法。在这里，我们报告使用光学光刻定义的铁磁铁镍合金盘状颗粒的检测能力的显着增强。我们表明，强烈的非共线（涡旋）和单畴状态之间的不可逆的过渡，由交变磁场驱动转化为非线性磁响应，使这些粒子的超灵敏检测。在室温下，图案化磁盘阵列的记录灵敏度为~ 3.5 × 10 -9 emu，相当于~39 pg的磁性材料。我们还表明，重新悬浮在水性缓冲液中的未结合的磁盘可以成功地检测和定量时，给药到一个活的动物允许跟踪其生物分布。使用具有工程非线性特性的纳米级铁磁颗粒为进一步增强高背景环境中无噪声磁性标签检测的灵敏度、可扩展性和可调谐性开辟了前景，用于从生物传感和医学成像到防伪技术的各种应用。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Resonance Measurement of Nonlocal Spin Torque in a Three-Terminal Magnetic Device
在非局域自旋阀内产生的纯自旋电流可以对纳米磁体施加自旋转移力矩。这种非局部转矩使得磁存储器件的新设计方案成为可能，该磁存储器件不需要在可能遭受电击穿的隧道势垒上施加大电压。在这里，我们报告了一个定量测量的非本地自旋扭矩使用自旋扭矩驱动的铁磁共振。我们的测量结果与自旋输运的有效电路模型的预测吻合得很好。基于这个模型，我们提出了优化非局部扭矩强度的策略。
2012-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-Domain Studies of Very-Large-Angle Magnetization Dynamics Excited by Spin Transfer Torques
我们描述的时域测量提供了新的信息，大角度的非线性动力学的纳米磁体从自旋极化电流的自旋转移力矩激发。取样示波器测量，平均超过数千个实验时间轨迹，表明自旋转移驱动的磁开关的平均反转时间有一个阶梯状的依赖于磁场，因为一个整数的进动周期是需要反转。示波器测量的个别实验痕迹揭示非周期性的大幅度电阻变化的值的磁场和电流之间的交叉区域的制度的自旋转移驱动的开关和稳态进动。我们还直接观察到存在的时间相关的开关，在纳秒尺度上，在不同的岁差模式和岁差模式和静态之间，在特定值的磁场和电流偏置。
2007-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Voltage and Energy-Delay Performance of Giant Spin Hall Effect Switching for Magnetic Memory and Logic
在这封信中，我们表明，巨自旋霍尔效应（GSHE）MRAM可以实现更好的能量延迟和电压性能比传统的MTJ为基础的自旋扭矩器件在缩放纳米磁体尺寸（10-30 nm）。首先，我们推导了尺寸缩放对自旋注入效率、电压延迟和能量延迟的影响，并确定了低工作电压（<0.1 V）、高速（>10 GHz）操作的最佳电极几何形状。我们表明，有效的自旋注入效率> 100%，可以获得使用最佳的自旋霍尔电极厚度为30 nm的纳米磁体宽度。最后，我们推导了GSHE和MTJ器件的能量延迟轨迹，计算了GSHE和MTJ器件在磁体特征时间处能量最小的能量延迟积。优化的GSHE器件在与PMA结合时可以使MRAM具有缩放的纳米磁体（30 nm X 60 nm）、超低电压操作（< 0.1 V）、快速开关时间（10 ps）和低至100 aJ/位的开关能量。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitations of incoherent spin-waves due to spin-transfer torque
正如Slonczewski和Berger所预测的那样，最近已经证明了通过自旋极化电流在纳米磁体中激发微波振荡的可能性。这一发现为射频元件的应用开辟了非常重要的前景。然而，一些未解决的矛盾时，发现解释的磁化动力学结果内的相干自旋扭矩模型（CSM）。在某些情况下，由自旋电流引起的电报噪声不能用CSM定量描述。这导致了关于是否需要一个有效的磁温度模型（ETM）的争议。在这里，我们解释Kiselev等人的实验结果。[自然425，380（2003）]使用微磁模拟。我们指出了由于自旋转移效应引起的非相干自旋波激发所起的关键作用。非相干性是由局部场的空间不均匀性引起的，产生局部进动频率的分布。它导致在零温度下的电报噪声与相空间中的吸引阱之间的过渡。
2004-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Magnetic Anisotropy and Spin-Orbit Interaction by Electrical Current in FeCoB Nanomagnets
本研究提出测量纳米磁体中电流调制磁各向异性与自旋轨道相互作用的新方法，识别出平方电流（源于自旋霍尔效应）和线性电流（源于霍尔效应）两种贡献，前者在多层结构中显著增强，可实现高效数据记录，为MRAM优化提供新途径。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diamond spin sensors: A new way to probe nanomagnetism
对单个量子系统的研究，使我们对量子物理的理解取得了相当大的进展，传统上与原子气体有关。然而，在过去的几十年里，重点已经转向固态系统，这是更实用的应用程序。特别是，最近出现了一个新的领域，它涉及基于晶体固体中局部点缺陷附近的单自旋的量子系统的研究。一个这样的系统是金刚石中的氮空位（NV）缺陷。NV缺陷最初被用作测试量子物理和量子计算概念的实验性试验板，很快就被提出作为灵敏的磁力计，能够检测微小的磁场，直到单自旋的极限水平。这种原子大小的磁力计可用作独立的传感器，或集成到成像系统中，提供低至原子尺度的空间分辨率。因此，基于金刚石的仪器提供了新的途径来探测从中尺度到纳米尺度的物质的磁性。本书章节概述了基于金刚石的磁传感和成像领域，重点是这项技术已经证明的应用。本章分为三个主要部分。在第2节中，描述了基于金刚石的磁力测量的基本物理和方法。第3节致力于各种实验实施，采用这类新的传感器的磁传感和成像。最后，在第4节中介绍了一些最近的应用。
2020-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Spin torque ferromagnetic resonance with magnetic field modulation
我们提出了一种利用磁场调制的宽带自旋矩铁磁共振（ST-FMR）技术来测量磁性纳米结构中的自旋波性质。这种技术提供了很大的改进，在传统的ST-FMR测量的灵敏度，和应用这种技术的纳米磁性隧道结（MTJ）揭示了一个丰富的频谱的自旋驻波本征模。ST-FMR测量与自旋波谱的微磁模拟的比较，使我们能够解释在纳米MTJ的低频磁激发的字符。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin torque switching with the giant spin Hall effect of tantalum
我们报道了β-Ta中的巨大自旋霍尔效应（SHE），其产生的自旋电流足够强，以诱导铁磁体的有效自旋转移矩切换，从而提供了一种新的控制磁性器件的方法，该方法可以优于现有技术。我们量化这SHE由三个独立的方法，并证明自旋扭矩（ST）开关的面外和面内磁化层。我们实现了一个三端设备，利用电流通过一个低阻抗Ta-铁磁体双层的纳米磁体的效果切换，具有较高的阻抗的磁性隧道结读出。这种器件的效率和可靠性，以及其制造的简单性，表明这种三端SHE-ST设计可以消除目前阻碍磁存储器和非易失性自旋逻辑技术发展的主要障碍。
2012-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque driven chiral magnetization reversal in ultrathin nanostructures
我们表明，自旋-轨道力矩诱导的磁化翻转在纳米磁体呈现Dzyaloshinskiii-Moriya（Dzyaloshinskiii-Moriya）相互作用是由在边缘的手性域成核。形核是由外加面内磁场和畴壁扩展引起的。我们的微磁模拟表明，直流开关电流可以被定义为边缘成核电流，它强烈地减少与振幅的增加的双稳。这种描述使我们能够建立一个简单的分析模型，定量预测开关电流。我们发现，域成核发生下降到15 nm的横向尺寸，定义的长度尺度的反转机制，超过该反转机制接近宏观自旋行为。开关是确定性的和双极性的。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous Optical and Electrical Spin-Torque Magnetometry with Stroboscopic Detection of Spin-Precession Phase
基于自旋的相干信息处理和编码利用磁性材料中自旋的旋进相位。然而，自旋进动阶段的检测和操纵仍然是先进的自旋电子功能的主要挑战。通过使用同时的电气和光学检测，我们演示了直接测量的进动相位的坡莫合金铁磁共振驱动的自旋轨道扭矩从相邻的重金属。重金属的自旋霍尔角可以独立地从并发的电信号和光信号确定。频闪光学检测还允许在空间上测量局部自旋扭矩参数和具有全面振幅和相位信息的诱导铁磁共振。我们的研究提供了一条通往未来先进的表征自旋扭矩振荡器，磁振子电路和隧道结的路线，其中需要测量单个纳米磁体的电流诱导自旋动力学。
2019-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magneto-Ionic Vortices: Voltage-Reconfigurable Swirling-Spin Analog-Memory Nanomagnets
提出由电场诱导离子运动控制的纳米级磁离子涡旋（vortion），通过电压实现对其磁化等特性的节能模拟调节与可逆态转变，为模拟计算和多态存储提供新途径。
2024-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanoscale Dipolar Fields in Artificial Spin Ice Probed by Scanning NV Magnetometry
RPTU University Kaiserslautern-Landau, Department of Physics and State Research Center OPTIMAS（凯泽斯劳滕-兰道工业大学物理系及OPTIMAS州立研究中心）；Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science, Binghamton University（宾汉姆顿大学托马斯·J·沃森工程与应用科学学院）；Department of Physics & Astronomy, University of Delaware（特拉华大学物理与天文学系）
本文利用扫描NV磁强计研究不同晶格常数的人工自旋冰，通过荧光猝灭成像和cODMR结合微磁建模，揭示了晶格常数对偶极耦合场和冰规则违反的影响，为磁振子学与自旋电子学器件设计提供依据。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large-amplitude coherent spin waves exited by spin-polarized current in nanoscale spin valves
我们目前的光谱测量的自旋波激发驱动的直接自旋极化电流在自由层的纳米Ir 20 Mn 80/Ni 80 Fe 20/Cu/Ni 80 Fe 20自旋阀。测量结果表明，大振幅的相干自旋波模式被激发在一个广泛的偏置电流。这些激发的频率表现出一系列的跳跃作为电流的函数，由于不同的本地化的非线性自旋波模式之间的过渡的Ni 80 Fe 20纳米磁体。我们发现，采用朗道-Lifshitz-吉尔伯特运动方程的Slonczewski自旋力矩项（LLGS）增强的微磁模拟准确地描述了电流驱动的激发，包括模式转换行为的频率。然而，LLGS模拟给出了定性不正确的预测作为电流的函数的激发自旋波的振幅。
2007-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimal time-dependent polarized current pattern for fast domain wall propagation in nanowires: Exact solutions for biaxial and uniaxial anisotropies
纳米磁学中的一个重要问题是降低技术上有用的畴壁（DW）传播速度所需的电流。基于修正的Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程，同时考虑了Slonczewski自旋转移矩和类场矩，推导了DW沿纳米线快速传输的最佳自旋电流模式.在这样的条件下，DW的速度在双轴线可以提高多达十倍的速度相比，在实验中取得的。此外，自旋极化的快速变化可以帮助DW脱钉。可能的实验实现进行了讨论。
2010-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging three-dimensional nanoscale magnetization dynamics
本文提出时间分辨磁层析成像技术，以50纳米分辨率成像两相块体磁体的三维磁化动力学，揭示畴壁进动与均匀磁畴间的转变，为研究三维纳米磁体动态新功能奠定基础。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal-magnetic noise measurement of spin-torque effects on ferromagnetic resonance in MgO-based magnetic tunnel junctions
铁磁共振热磁噪声（T-FMR）可以用来测量纳米磁性隧道结（MTJ）的磁垂直各向异性。为此目的，T-FMR测量进行了与外部磁场高达14千奥斯特施加垂直于膜表面的MgO为基础的MTJ下的直流偏置。观察到的频率-场关系表明，20 A CoFeB自由层具有比CoFeB的本征体值小得多的有效退磁场，其中4PiMeff =（6.1 +/- 0.3）kOe。这个值是一致的饱和磁场从相同的CoFeB厚度的扩展膜上的磁力测量。另一方面，面内T-FMR对于有效退磁场显示出不太一致的结果，这可能是由于更复杂模式的激发。这些实验表明，垂直T-FMR是首选的纳米MTJ的定量磁表征。
2009-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High Frequency Domain Wall Oscillations in Ferromagnetic Nanowire with a Nanoscale Dzyaloshinskii Moriya Interaction (DMI) Region
Dzyaloshinskii Moriya相互作用（Dzyaloshinskii Moriya Interaction，Dzyaloshinskii Moriya Interaction）为许多新的手性结构（如Skyrmions）奠定了基础。在迄今为止的大多数研究中，磁层存在于整个磁性层中。在这里，我们报告我们的调查，铁磁纳米线，铁磁被限制在纳米级区域。我们观察到，磁性能的局部调制的影响下的自旋转移力矩的磁畴壁的振荡。振荡频率在几GHz内可调，这使得这一观察对神经形态计算中的应用可能有用。
2019-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of current on nanoscale ring-shaped magnetic tunnel junctions
我们报道了纳米环形磁性隧道结中电流驱动磁化翻转的观测和微磁学分析。当电流密度超过$6\times 10^{6}$ A/cm $^2$数量级的临界值时，两个磁环的磁化可以在平行和反平行洋葱状态之间来回切换。理论分析和微磁学模拟表明，电流驱动开关的主要机制是自旋力矩，而不是电流诱导的圆形奥斯特场。
2008-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adjustable spin torque in magnetic tunnel junctions with two fixed layers
我们已经制造了纳米级磁性隧道结（MTJ），在标准MTJ结构的磁性自由层上方添加了额外的固定磁性层。这充当自旋极化电子的第二来源，其取决于两个固定层的相对对准而增大或减小施加于自由层上的净自旋扭矩。该化合物结构允许从隧穿电子和电子通过金属间隔层的自旋扭矩的定量比较，以及焦耳自热效应的分析。这对于利用自旋扭矩的电流切换磁性随机存取存储器（MRAM）和自旋扭矩有害的磁感测具有重要意义。
2005-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dependence of strength of spin-orbit interaction on polarity of interface
该研究通过对100多个纳米磁体的测量，发现自旋轨道耦合强度随界面极性变化，磁各向异性与自旋轨道耦合的磁化反转变化呈负斜率线性关系，还存在影响磁各向异性的未知效应，揭示了纳米磁行为的复杂性。
2024-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Spin transfer torque devices utilizing the giant spin Hall effect of tungsten
本文报道了β-W薄膜中的巨自旋霍尔效应。利用自旋矩诱导的β-W/CoFeB双层微带铁磁共振，我们确定了自旋霍尔角为|θ| =0.30 \pm 0.02，大到足以使面内电流有效地反转与薄β-W层相邻的纳米级磁性隧道结的面内磁化CoFeB自由层的取向。根据用这种三端器件获得的开关数据，我们独立地确定|θ| =0.33 \pm 0.06。我们还报告了自旋霍尔开关效率的变化与W层的不同折射率，因此可变（α和β）相组成。
2012-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical properties of three terminal magnetic tunnel junctions: spintronics meets spin-orbitronics
这封信介绍了一个微磁模型，能够在三个终端的磁性隧道结的磁化动力学特性，自旋转移力矩和自旋轨道力矩的影响被考虑在内。我们的研究结果预测，从技术角度来看，将这两个扭矩源电分离的可能性对于下一代纳米级自旋电子振荡器和微波探测器都是非常有前途的。提出了一种基于这三个终端设备并联的可扩展同步方案。
2013-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Material Targets for Scaling All Spin Logic
全自旋逻辑器件具有非易失性、超低工作电压、高逻辑效率和高密度集成等优点，是增强和补充CMOS集成电路计算能力的理想器件。然而，与CMOS晶体管相比，实现更低能量延迟产品性能的途径目前尚不清楚。我们表明，缩放和工程的纳米磁性材料和接口是实现自旋逻辑器件，可以超越CMOS晶体管的能量延迟性能的关键。通过验证随机纳米磁性和矢量自旋输运数值模型，我们推导出纳米磁体和通道的目标材料和界面特性。我们确定了有前途的新方向材料工程/发现集中在系统缩放磁各向异性（Hk）与饱和磁化强度（Ms），使用垂直磁各向异性，和界面自旋混合电导的铁磁体/自旋通道接口（Gmix）。我们提供了系统的目标缩放自旋逻辑能量延迟产品对2 aJ.ns的能量延迟产品，理解纳米磁体的随机噪声。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.ET
