Size dependence of spin-torque switching in perpendicular magnetic tunnel junctions
我们模拟了零温下具有垂直各向异性的薄圆盘中自旋矩引起的磁化反转。直径通常小于20 nm的纳米粒子表现出相干反转。在较大的磁盘中包含畴壁。我们推导出这种转变的临界直径。通过对临界电压的适当定义，宏观自旋模型可以很好地解释相干反转时的反转动力学。无论开关路径如何，相同的临界电压似乎与微磁性开关电压相匹配。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques due to compensated antiferromagnets
本文分析了在含有补偿反铁磁体的电路中，电流感应转矩对铁磁体磁化结构的影响。我们认为，这些扭矩一般是非零的，并支持这一结论与一个微观NEGF计算电路包含反铁磁NiMn和铁磁Co层。由于对称性决定了电流感应转矩形式的差异，表达铁磁体配置对电流和外部磁场的依赖性的相图与其铁磁体对应物在性质上不同。
2007-08-23 cond-mat.mes-hall
Current induced torques between ferromagnets and compensated antiferromagnets: symmetry and phase coherence effects
结果表明，当铁磁层与反铁磁层的自旋旋转对称轴对齐时，铁磁层与反铁磁层之间的电流感应力矩消失.对于适当选择的几何形状，这意味着电流感应扭矩可以稳定铁磁层的平面外（或难磁化轴）取向。这种电流引起的扭矩依赖于相位相干传输，我们计算了这种扭矩相位破坏散射的鲁棒性。从这表明，扭矩是不是线性依赖于所施加的电流，但有一个绝对的最大值。
2013-11-24 cond-mat.mes-hall
Current induced torques in structures with ultra-thin IrMn antiferromagnet
相对论电流感生力矩和反铁磁体器件被认为是自旋电子学研究的两个新方向。在这里，我们报告的结构，包括一个$\sim1$ ~nm厚的层的反铁磁体IrMn的扭矩的电测量。降低Néel温度和厚度的自旋扩散长度相媲美，使我们能够调查的反铁磁秩序中的超薄IrMn薄膜中所观察到的扭矩的作用。在Ta/IrMn/CoFeB结构中，高温相中的IrMn减小了CoFeB铁磁体中的转矩。在低温下，反阻尼扭矩在CoFeB翻转符号相比，参考Ta/CoFeB结构，这表明IrMn在反铁磁相支配的净扭矩作用于铁磁体。在低温下，在不包括铁磁层的Ta/IrMn结构中也观察到电流感应扭矩特征。
2015-07-20 cond-mat.mes-hall
Spin torque nano-oscillators based on antiferromagnetic skyrmions
基于Skyrmion的自旋矩纳米振荡器是潜在的下一代微波信号发生器。然而，基于铁磁skyrmion的自旋扭矩纳米振荡器不能达到高振荡频率。在这项工作中，我们建议使用反铁磁skyrmion的圆周运动，以创建振荡信号，以克服这一障碍。微磁学模拟表明，基于反铁磁skyrmion的自旋力矩纳米振荡器可以产生高频率（几十GHz）。此外，解析地推导出了反铁磁skyrmion在纳米盘中作圆周运动的速度，这与数值模拟的结果吻合得很好。我们的研究结果是有用的反铁磁skyrmion的惯性动力学的理解和未来的skyrmion为基础的自旋扭矩纳米振荡器的发展。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall
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
Robust spin-transfer torque and magnetoresistance in non-collinear antiferromagnetic junctions
铁磁自旋阀和隧道结是自旋电子学应用的关键，也是最基本的自旋电子学器件之一。受反铁磁体在自旋电子学中潜在的独特优势的启发，我们在这里从理论上研究了由非共线反铁磁体构建的结。我们展示了一个大的和强大的磁阻和自旋转移扭矩能够超快切换之间的平行和反平行状态的结。此外，我们表明，非共线的顺序导致自旋转移力矩，这是在几个关键方面不同的自旋转移力矩在铁磁结。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall
Current-induced torques in continuous antiferromagnetic textures
研究了电流对连续非共线反铁磁织构的影响。尽管缺乏一个净磁矩，我们发现，传导电子和局部磁化之间的交换相互作用，一般会导致电流感应扭矩是类似的现象，在铁磁体的自旋转移扭矩。我们给出了包含这些电流感应扭矩的Néèl矢量的非线性西格玛模型运动方程的推广，并简要讨论了由此产生的电流感应反铁磁畴壁运动和自旋波多普勒频移。我们给出了一个解释，我们的结果使用一个统一的图片中的铁磁体和反铁磁体，他们被视为由于电流引起的自旋极化产生的有效的自旋轨道耦合的电流感应扭矩。
2009-12-23 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque switching below 20 kA/cm$^2$ in perpendicular magnetic tunnel junctions
我们证明了具有垂直磁化各向异性（PMA）的Co-Fe-B/MgO基磁性隧道结（MTJ）中临界自旋转移矩（STT）开关电流的降低。结产量隧道磁阻（TMR）的比率高达64%，在4单层（ML）隧道势垒厚度。本文研究了降低临界开关电流密度的方法。通过优化DC-STT测量过程中的偏置场，我们得到了低于20 kA/cm $^2$，甚至低至9 kA/cm $^2$的超低临界开关电流密度，为进一步的实验研究，如理论预测的热驱动自旋转移矩效应提供了理想的候选材料。
2013-09-13 cond-mat.mes-hall
Spin Orbit Torque in two dimensional Antiferromagnetic Topological Insulators
研究了二维铁磁（FTI）和反铁磁（AFTI）拓扑绝缘体中的自旋输运。在存在面内磁化的情况下，AFTI支持零能量模式，这使得能够在低能量下进行拓扑保护的边缘传导。我们解决了这些结构中的电流驱动的自旋扭矩的性质，并研究自旋无关的障碍的影响。有趣的是，在强无序的自旋扭矩发展的反阻尼组件（即{ \em甚至}磁化反转后）沿边缘，这可能使电流驱动的操纵反铁磁序参量。当系统尺寸增加时，以及当系统进入平凡绝缘体状态时，该抗阻尼力矩减小。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall
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
Optimal protocol for spin-orbit torque switching of a perpendicular nanomagnet
它表明，通过最优控制理论的能量成本的自旋-轨道转矩诱导反转的纳米磁体与垂直各向异性可以大大减少通过适当的成形的电流脉冲的两个面内组件。的时间依赖性的最佳开关脉冲，最大限度地减少与焦耳加热相关的能量成本的解析推导出所需的反转时间和材料特性。得到了在开关速度和能量效率之间提供折衷的最佳反转时间。一个甜蜜点之间的平衡的类场和阻尼类组件的自旋轨道扭矩被发现，它允许一个特别有效的开关由下啁啾旋转电流脉冲的持续时间不需要被精确地调整。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Central role of domain wall depinning for perpendicular magnetization switching driven by spin torque from the spin Hall effect
我们研究确定性的磁性反转的垂直磁化的Co层在Co/MgO/Ta纳米正方形驱动的自旋霍尔扭矩从面内电流在下面的Pt层。开关过程的速率限制步骤是畴壁（DW）通过自旋霍尔扭矩通过热辅助机制，最终产生完全反转的域扩展脱钉。需要与电流共线的面内施加的磁场，其中必要的场尺度由克服由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用施加的DW手性的需要来设置。一旦考虑焦耳热，对于4 nm的Pt，开关电流密度与自旋霍尔角θ $_{SH}$ ${\approx}$ 0.07定量一致。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torques in antiferromagnets: efficiency and quantification method
我们制定了一个理论的自旋转移力矩的反铁磁体，它涵盖了小到大限度的交换耦合能相对于动能的亚晶格间电子动力学。我们的理论提出了一个自然的定义的反铁磁体中的自旋转移力矩的效率在定义良好的材料参数，揭示了电荷电流耦合主要是反铁磁序参量和亚晶格倾斜的时刻，分别在大，小交换耦合的限制。这种效应可以通过分析存在电荷流时的反铁磁自旋波色散来量化：在大交换耦合的极限下，自旋波多普勒频移总是发生，而在相反的极限下，对电荷流作出反应的自旋波模式只有那些携带明显的亚晶格倾斜力矩的模式。这些发现为理解和设计反铁磁体中的自旋转移力矩提供了一个框架，这些反铁磁体属于不同类别的亚晶格结构，例如，二分和层状反铁磁体。
2016-06-15 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
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
Time-resolved spin-torque switching in MgO-based perpendicularly magnetized tunnel junctions
研究了垂直磁化隧道结（pMTJ）中ns量级的自旋力矩感应开关。虽然开关电压与宏自旋不稳定性阈值相匹配，但反转的电签名表明各种尺寸的结中存在畴壁。在反平行（AP）到平行（P）的切换中，成核阶段之后是壁以40 m/s的平均速度通过样品的不可逆流动，其中来回振荡运动指示Walker传播状态。一个模型与一个单壁局部响应的自旋扭矩再现的基本动力学签名的逆转。P到AP的转变具有复杂的动力学，具有动力学反向跳跃，其概率随电压增加。我们把这种反向跳跃归因于名义上固定层的不稳定性。
2016-02-02 cond-mat.mes-hall
Reversal process of a magnetic vortex core under the combined action of a perpendicular field and spin transfer torque
在偶极耦合涡旋的纳米柱中，我们提出了一个实验和模拟研究，以了解偏置场和自旋转移矩之间的相互作用如何影响涡旋核的反转。我们发现，根据电流值，涡核可能会经历不同的物理机制，其逆转，即静态或动态切换。我们相信，我们的研究结果可能是有用的，在基于涡旋的非易失性存储器的背景下，电流控制的选择性核心开关的建议。
2012-11-14 cond-mat.mes-hall
Narrow-band tunable THz detector in antiferromagnets via Néel spin-orbit torque and spin-transfer torque
我们研究的动力学的反铁磁体的同时应用直流自旋电流和交流充电电流，激发的要求，全电控设备在太赫兹间隙（0.1-30太赫兹）。我们表明，交流电流，通过Néel自旋轨道力矩，可以锁定相位的稳定旋转Néel矢量的进动是由直流自旋电流控制。在相位锁定制度的频率输入交流信号与自振荡的频率，其中典型的反铁磁体落入太赫兹范围。自振荡的频率与进动引起的磁性子晶格的倾斜成正比，这种倾斜与所谓的动态磁化有关。我们展示了如何传入的交流信号可以检测到从测量的直流电流的依赖性的恒定动态磁化。根据反铁磁体的参数和输入信号的特性（频率、幅度、带宽、持续时间）之间的关系，我们推导出了锁相的条件。我们还证明了旋转的Néel矢量可以通过逆Néel自旋轨道力矩产生交流电流。因此，由直流自旋电流驱动的反铁磁体可以用作在太赫兹范围内工作的窄带信号的可调谐探测器和发射器。
2017-12-07 cond-mat.mes-hall
Instability analysis of spin torque oscillator with an in-plane magnetized free layer and a perpendicularly magnetized pinned layer
研究了在任意方向的磁场作用下，具有面内磁化自由层和垂直磁化钉扎层的自旋力矩振子中激发稳定自振荡的理论条件.线性化的Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程被发现不适用于评估稳定状态和自振荡状态之间的阈值，因为从线性化方程估计的临界电流密度比数值模拟中发现的大得多。我们推导出的阈值电流密度的理论公式，专注于从自旋扭矩的磁化的能量增益在短于一个进动周期的时间。所得公式与数值模拟结果吻合较好。讨论了使离面自激振荡稳定在阈值以上的条件。
2016-05-05 cond-mat.mes-hall
Inside the perpendicular spin-torque memristor
忆阻器是非易失性纳米电阻器。它们的电阻可以通过施加的电流或电压进行调整，并设置为两个极限值之间的大量水平。由于这些特性，忆阻器是许多应用的理想构建块，例如多级非易失性存储器和人工纳米突触，这是这项工作的重点。大规模忆阻神经形态硬件的发展的一个关键点是建立这些神经网络与忆阻器技术兼容的未来主流非易失性存储器的最佳候选人。在这里，我们展示了与自旋扭矩磁随机存取存储器兼容的忆阻器的第一个实验成果。我们的自旋力矩忆阻器中的电阻开关与垂直磁化的磁性隧道结中的自旋力矩引起的磁畴壁的位移有关。我们证明，我们的磁突触有大量的中间电阻状态，足够的神经计算。此外，我们表明，工程设备的几何形状允许利用最有效的自旋扭矩，以取代磁畴壁在低电流密度，从而最大限度地减少我们的忆阻器的能量成本。我们的研究结果为基于自旋力矩的模拟磁神经计算铺平了道路。
2016-05-24 cond-mat.mes-hall
Effects of Longitudinal Spin Current Density Gradient on Spin-Orbit Torque Switching of Perpendicular Magnetization
State Key Laboratory of Semiconductor Physics and Chip Technologies, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所半导体物理与芯片技术国家重点实验室）；Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学材料科学与光电技术研究中心）
本文通过微磁模拟和实验证明，纵向自旋电流密度梯度无法替代纵向磁场实现垂直磁各向异性器件的确定性自旋轨道矩翻转，而垂直自旋更有效。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall
Microscopic Calculation of Spin Torques in Textured Antiferromagnets
对金属反铁磁体中的自旋转移矩和阻尼矩进行了微观计算。研究发现，由于AF输运特性，STT的符号与铁磁体中的符号相反，并且在AF间隙边缘附近，电流-STT转换因子增强。Néel矢量的耗散力矩参数$β_n$和阻尼参数$α_n$由电子的自旋弛豫引起。使用集体坐标证明了AF畴壁运动的物理后果，并指出了与铁磁情况的一些相似之处，如固有钉扎和$α_n = β_n$的特性。本文讨论了近角动量补偿温度的亚铁磁GdFeCo实验。
2021-03-13 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques for current parallel and perpendicular to a domain wall
我们报告了场和电流诱导的磁畴壁（DW）的脱钉实验在Ta/Co20 Fe 60 B20/MgO纳米线通过霍尔交叉几何。虽然纯场诱导的脱钉没有显示出对面内场的角度依赖性，但电流的影响主要取决于内部DW结构，我们通过外部磁面内场来操纵该结构。我们首次展示了平行于DW发送的电流的脱钉测量，并将其脱钉效率与垂直于DW流动的电流的常规情况进行比较。我们发现，最大效率是类似的两个电流方向内的误差条，这是符合一个占主导地位的阻尼类自旋轨道扭矩（SOT），并表明没有大的额外的扭矩出现平行于DW的电流。最后，我们发现了不同的依赖性的最大脱钉效率角为不同的DW和钉扎水平。这强调了我们的全角度扫描的重要性相比，以前使用的测量只有两个场方向（平行和垂直的DW），并显示了精确的DW结构和钉扎位点的自旋轨道扭矩的灵敏度。
2015-07-09 cond-mat.mes-hall
Impact of current paths on measurement of tunneling magnetoresistance and spin torque critical current densities in GaMnAs-based magnetic tunnel junctions
GaMnAs基磁性隧道结（MTJ）器件在低温下具有面内和面间磁输运特性。沿面输运揭示了典型的隧穿磁输运（TMR）信号。有趣的是，在面内传输信号中观察到类似的TMR签名。这里，MTJ通过顶部接触的低欧姆分流导致显著的横向到平面电流路径。这种效应允许基于简化的面内测量来确定MTJ的TMR比。然而，相同的效果可能导致从MTJ柱结构上的纵向到平面磁输运实验中不准确地确定电阻面积乘积和自旋扭矩临界电流密度。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall
Electric control of Dirac quasiparticles by spin-orbit torque in an antiferromagnet
自旋轨道电子学和狄拉克准粒子是凝聚态物理的两个独立领域，大约在十年前开始发展。在这里，我们预测，狄拉克准粒子可以控制的自旋-轨道力矩重定向的Néel矢量在反铁磁体。以CuMnAs为例，我们制定了对称性标准，允许共存的狄拉克准粒子和Néel自旋轨道力矩。我们确定的非对称晶体对称性保护狄拉克带交叉的开关是由Néel矢量重定向介导的。通过极小模型和密度泛函计算，我们预测这一概念可以导致由Néel矢量驱动的拓扑金属-绝缘体相变，并产生相应的拓扑各向异性磁电阻.
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Critical current destabilizing perpendicular magnetization by the spin Hall effect
研究了通过自旋霍尔效应使垂直铁磁体磁化不稳定所需的临界电流。自旋霍尔效应产生的自旋电流所产生的类阻尼力矩和类场力矩都包含在Landau-Lifshitz-Gilbert方程中，对系统进行建模。在没有类场转矩的情况下，临界电流与阻尼常数无关，并且比磁隧道结中的共线磁系统的常规自旋转矩开关大得多。考虑类场转矩后，我们发现临界电流与阻尼常数成比例关系为$α^{0}$（即，阻尼无关）、$α$和$α^{1/2}$，这取决于类场转矩的符号和诸如外场的其它参数。数值和分析结果表明，当类场力矩具有适当的符号时，即当与类场力矩相关的有效场指向与入射电子自旋方向相反的方向时，临界电流可以显著减小.这些结果提供了一种使用自旋霍尔效应来减少切换磁化所需的电流的途径。
2015-08-01 cond-mat.mes-hall
Antidamping torque-induced switching in biaxial antiferromagnetic insulators
我们研究了NiO（001）/Pt异质结中电流诱导的Neel有序的开关，这种开关通过自旋霍尔磁电阻在电学上表现出来。在室温下，当电流阈值为10^7 A/cm ^2时，纵向电阻和横向电阻发生了显著的可逆变化。的顺序参数切换归因于反铁磁动力学触发的（电流引起的）antidamping扭矩，定向的Neel顺序朝向写电流的方向。这与反铁磁体如Mn 2Au和CuMnAs的情况形成鲜明对比，其中由Edelstein效应引起的类场转矩驱动Neel开关，因此导致Neel顺序和写入电流之间的正交对准。我们的研究结果可以很容易地推广到其他双轴反铁磁体，提供了广泛的机会，在反铁磁自旋电子学的全电写入和读出。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall
Angular momentum transfer torques in spin valves with perpendicular magnetization
自旋阀结合垂直磁化材料是有前途的结构，用于存储元件和高频发生器。本文报道了用第一性原理电路理论计算的具有垂直平衡磁化的自旋阀中自旋转移矩的角度依赖性，并与W.H. Rippard c.s. [Phys. Rev. B 81，014426（2010）]在CoFe |Cu| CoNi系统上进行。此外，我们预测当铜间隔层被钌层取代时，会出现非单调（“波浪”）的自旋转移矩。
2011-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Current driven spin-orbit torque oscillator: ferromagnetic and antiferromagnetic coupling
我们从理论上考虑了Rashba自旋轨道耦合对合成铁磁体和反铁磁体中自旋矩振子（STO）的影响，这些铁磁体和反铁磁体具有块状多层或薄膜结构。合成磁体由一个固定的极化层和两个自由的磁性层组成，它们通过Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida相互作用相互作用。我们确定解析共线状态沿易轴是稳定的，并建立数值相图时，系统是在STO模式和共线配置是稳定的，分别。结果表明，Rashba自旋轨道耦合可以在共线态附近产生反阻尼，从而使自旋转移力矩产生自持振荡，并使相图中的STO部分显著增加.此外，我们发现，STO阶段可以深入到反铁磁制度的存在下，自旋轨道力矩。
2016-09-23 cond-mat.mes-hall
Temperature-Dependent Spin-Orbit Torque Generation in Perpendicularly Magnetized Topological Insulator-Magnetic Multilayer Heterostructures
University of Leeds（利兹大学）
该研究探究垂直磁化拓扑绝缘体-磁性多层异质结的温度依赖自旋轨道转矩，发现含Bi₂Se₃的异质结转矩显著增强，TI衍生的自旋动量锁定电流主导大阻尼类转矩，且受界面结构和缓冲层厚度影响。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall
Spin-torque switching mechanisms of perpendicular magnetic tunnel junctions nanopillars
理解垂直磁化的磁性隧道结纳米柱中由自旋转移矩引起的磁化动力学及其对材料参数的依赖性对于优化器件性能至关重要。在这里，我们提出了一个微磁学研究的自旋扭矩开关在盘形元件作为自由层的交换常数和磁盘直径的函数。开关一般发生1）增长的磁化进动幅度在元件中心; 2）的不稳定性，其中的反转区域移动到磁盘边缘，形成一个磁畴壁;和3）的磁畴壁的运动在整个元件。对于大直径和小交换，步骤1导致具有经历漂移不稳定性的完全反转核心的液滴（步骤2）。而在相反的情况下（小直径和大交换），在步骤2发生之前，盘的中心区域没有完全反转。微磁结构的起源被证明是磁盘的非均匀退磁场。更快、更一致和更节能的切换发生在更大的交换机和更小的磁盘直径上，显示了提高设备性能的途径。
2020-03-31 cond-mat.mes-hall
Direct observation of magnetic droplet solitons in all-perpendicular spin torque nano-oscillators
磁液滴是一种非拓扑的动力学孤子，在具有垂直各向异性自由层的纳米接触型自旋矩纳米振荡器（NC-STNOs）中可以成核和维持.虽然最初在全垂直NC-STNO中预测，但到目前为止，所有实验演示都依赖于具有面内偏振层的正交装置，该偏振层需要强磁场以用于液滴成核。在这里，我们反而显示了在适度的垂直领域和广泛的纳米接触尺寸的所有垂直NC-STNO中的磁性液滴的成核和持续操作。电液滴被观察到作为一个中间电阻状态伴随着宽带低频微波噪声。使用倾斜场，其在自由层和固定层之间引入非零相对角度，也可以确定实际的液滴进动频率。最后，液滴的大小，其周长宽度，和其完全反转的核心直接观察下的80纳米直径的纳米接触，使用扫描透射X射线显微镜上的Ni和Co的边缘。液滴直径为150 nm，即几乎是纳米接触的标称尺寸的两倍，并且液滴具有约70 nm的周长宽度。
2017-07-05 cond-mat.mes-hall
Controllable Spin-Transfer Torque on an Antiferromagnet in a Dual Spin-Valve
我们考虑了双自旋阀结构中反铁磁体上的电流诱导自旋转移矩。它表明，一个净磁化可以诱导在原子力显微镜通过部分或完全对齐的子晶格磁化通过电流诱导的自旋转移力矩。当电流密度低于10 $^6$ A/cm $^2$时，会出现这种效应。AFM中的感应磁化的方向被示出为有效地控制通过自旋阀设置的磁配置，与反平行配置产生最大的自旋转移扭矩。有趣的是，磁化切换时间尺度$τ_\text{switch}$本身具有很强的，非单调依赖于自旋阀配置。这些结果可能指向新的方法，将原子力显微镜在自旋电子器件，以获得新类型的功能。
2011-08-23 cond-mat.mes-hall
Intrinsic spin-orbit torque mechanism for deterministic all-electric switching of noncollinear antiferromagnets
本文自洽描述了纯电流驱动kagome非共线反铁磁体中电子结构、磁结构、自旋积累与内禀自旋轨道矩的关系，揭示了确定性切换中的宇称对称性破缺，并得到与实验相当的临界电流密度。
2024-03-29 cond-mat.mes-hall
Field-free spin-orbit torque-induced switching of perpendicular magnetization in a ferrimagnetic layer with vertical composition gradient
电流感生自旋轨道力矩（SOT）是自旋电子器件中快速、高效地操纵磁序的重要手段。然而，为了确定性，SOT垂直磁化材料的切换需要面内对称性破缺的机制。这样做的现有方法涉及面内偏置磁场的应用，或者在器件中引入面内结构不对称性，这两者在实际应用中都难以实现。在这里，我们报告了偏置场的无SOT开关在一个单一的垂直CoTb层的工程垂直组成梯度。垂直结构反转的不对称性诱导了强烈的本征SOT和梯度驱动的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（g-sites），这打破了开关过程中的面内对称性。微磁模拟与实验结果一致，并阐明了g-doppler在确定性开关中的作用。这种无偏置场开关方案的垂直亚铁磁体与g-超导体提供了一种有效的和紧凑的SOT器件设计的策略。
2021-01-21 cond-mat.mes-hall
Spin transfer torques and spin-dependent transport in a metallic F/AF/N tunneling junction
我们研究了自旋相关的电子输运通过铁磁-反铁磁-正常金属隧道结的电压或温度偏置，在没有自旋轨道耦合。我们推导出各种类型的反铁磁作用的自旋力矩以及电荷和自旋电流流过结的微观公式。所得结果适用于慢磁化动力学极限。我们确定了一个参数制度，其中一个非常规的阻尼类扭矩可以成为相当于常规Slonczewski的扭矩广义反铁磁体的大小。此外，我们发现，反铁磁亚晶格结构开辟了一个通道的电子输运，它没有一个铁磁类似物，这种机制导致一个明显的类场扭矩。通过结的电荷电导和自旋电流传输取决于铁磁和反铁磁矢量的相对取向（序参量）。所获得的电荷和自旋电流的公式使我们能够确定负责这种角度依赖性的微观机制，并评估作为自旋电流极化器的反铁磁金属的效率。
2018-09-09 cond-mat.mes-hall
Switching of perpendicular magnetization by spin-orbit torques in the absence of external magnetic fields
电流感生自旋轨道力矩（SOTs）的磁化开关由于其在超低功耗存储器和逻辑器件中的潜在应用而引起了极大的兴趣。为了具有技术上的兴趣，SOT效应需要切换具有垂直（面外）磁化的铁磁体。然而，目前，这通常需要存在面内外部磁场，这是实际应用的主要障碍。在这里，我们报告的第一次SOT诱导开关的平面外磁化Ta/Co20 Fe 60 B20/TaOx结构，而不需要任何外部磁场，驱动面内电流。这是通过在制造过程中将横向结构不对称引入我们的器件来实现的。结果表明，在这种非对称结构中，面内电流会诱导出一种新的类场SOT。与这种新的类场SOT相对应的电流感应有效场的方向是平面外的，这有利于垂直磁体的切换。因此，这项工作提供了一种途径，无偏置场的SOT器件。
2013-11-04 cond-mat.mes-hall
Room-temperature perpendicular magnetization switching through giant spin-orbit torque from sputtered BixSe(1-x) topological insulator material
由具有大自旋-轨道耦合的材料产生的自旋-轨道力矩（SOT）为超低功率和快速基于磁性的存储和计算设备提供了一条道路。采用直流平面霍尔方法研究了磁控溅射BixSe（1-x）/CoFeB异质结中BixSe（1-x）薄膜的SOT。值得注意的是，自旋霍尔角（SHA）被发现高达18.83，这是有史以来在室温（RT）下报道的最大值。此外，已经观察到使用来自BixSe（1-x）的SOT的垂直CoFeB多层的切换，其中在双层系统中报道了最低的切换电流密度：2.3 * 105 A/cm 2。巨大的SHA，光滑的表面，易于在硅衬底上生长膜，在BixSe（1-x）膜上成功生长和切换垂直CoFeB多层为BixSe（1-x）拓扑绝缘体（TI）材料用作SOT中的自旋电流发生器开辟了道路。基于存储器和逻辑器件。
2017-03-10 cond-mat.mes-hall
Dynamics of domain walls motion driven by spin-orbit torque in antiferromagnets
本文基于微磁学框架研究反铁磁体中自旋轨道矩驱动的畴壁运动，推导出畴壁宽度和速度的解析表达式，并发现边缘连续成核是限制反铁磁赛道存储器最大电流的关键机制。
2024-01-23 cond-mat.mes-hall
Switching of biaxial synthetic antiferromagnets: a micromagentic study
我们模拟了纳米合成反铁磁体（SAF）的开关行为，最近的实验进展的晶体反铁磁体的自旋轨道转矩开关的启发。SAF由两层具有面内双轴各向异性和层间交换耦合的铁磁薄膜组成。来自SAF的相对表面的交错场状Rashba自旋轨道扭矩引起倾斜的净磁化，这触发了驱动Néel矢量的90 $^\circ$切换的正交扭矩。由类场自旋轨道扭矩驱动的这种动力学允许具有增加的吉尔伯特阻尼的更快切换，而不会显著有害地增加阈值切换电流密度。我们的研究结果指出，作为模型系统，基于简单的铁磁金属，模拟反铁磁器件物理的SAF的潜力。
2018-11-22 cond-mat.mes-hall
Multi-rotational switching in a noncollinear antiferromagnet by spin-orbit torque
Tohoku University（东北大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；National Institutes for Quantum Science and Technology（量子科学技术研究开发机构）；Inamori Research Institute for Science（稻盛科学研究所）
研究通过非列向反铁磁体中的自旋轨道扭矩驱动了新的自旋系统切换动力学，发现阈值电流密度对脉冲持续时间不敏感，并揭示了非列向反铁磁体在完成反转前经历多次旋转的多旋转切换现象。
2026-05-18 cond-mat.mes-hall
Bidirectional motion of antiferromagnetic skyrmions driven by competing spin torques
The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））；Beihang University（北京航空航天大学）；Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州国际创新研究院）；The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）
研究反铁磁斯格明子在电流驱动的自旋转移矩和自旋轨道矩作用下的动力学，发现低电流密度下单向运动的斯格明子在电流超过阈值时可反向运动，并基于此设计可编程逻辑门。
2026-10-28 cond-mat.mes-hall
Respective influence of in-plane and out-of-plane spin-transfer torques in magnetization switching of perpendicular magnetic tunnel junctions
利用带STT项的Landau-Lifshitz（LL）变换方程，理论分析了面内（类阻尼）和面外（类场）自旋转移矩在面外磁化磁性隧道结（pMTJ）磁化翻转中的相对贡献.它表明，在pMTJ结构服从宏自旋动力学，面外扭矩的影响的进动频率，但它并没有显着的STT开关过程（特别是开关时间和开关电流密度），这主要是由面内STT的贡献。这一结论证实了有限的温度和有限的写入脉冲宏自旋模拟的电流场开关图。它与STT开关的情况下，在平面磁化MTJ中的类场项也影响开关临界电流。这种理论分析被成功地应用到解释的电压场STT开关图实验测量的垂直MTJ柱直径36 nm，表现出类宏自旋行为。讨论了在STT诱导动力学中Landau和Gilbert耗散项的物理不等价性。
2015-08-26 cond-mat.mes-hall
Quantifying Spin-Orbit Torques in Antiferromagnet/Heavy Metal Heterostructures
自旋电流对绝缘反铁磁体（AFM）磁序的影响是一个重要的研究课题，它可以带来新的应用。为了实现这一目标，表征与AFM/重金属（HM）界面相关的自旋轨道力矩（SOT）是很重要的。在这里，我们报告的谐波霍尔电压在一个占主导地位的易平面原子力显微镜，外延c轴取向的$α$ -Fe $_2$ O $_3$薄膜，与Pt的界面的完整的角度依赖性。通过对谐波霍尔信号和$α$ $_2$ O $_3$的磁参数进行建模，我们确定了类场和类阻尼SOT的幅度。平面外的字段扫描被证明是必不可少的，以确定阻尼的扭矩分量。与铁磁/重金属异质结构相比，我们的研究结果表明，类场转矩显着大于阻尼类转矩，这与界面自旋混合电导的大虚分量的存在相关。我们的工作展示了一个直接的方式来表征AFM/HM异质结构中的SOT。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall
Numerical Computation of Spin-Transfer Torques for Antiferromagnetic Domain walls
基于紧束缚模型中的线性响应理论，我们数值计算了反铁磁畴壁的电流诱导自旋转移力矩。我们发现，与铁磁畴壁运动不同，绝热自旋力矩对反铁磁畴壁运动的贡献可以忽略不计，这与以前的理论是一致的。因此，非绝热自旋转移力矩是反铁磁畴壁运动的主要驱动力矩。此外，非绝热自旋转移扭矩的较窄的反铁磁畴壁的增加更迅速比铁磁畴壁，这是由于反铁磁畴壁的增强的自旋错误跟踪过程。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of the resistance-area product dependence of spin transfer torque switching in perpendicular magnetic random access memory cells
本文报道了在具有可变电阻面积积（RA）的垂直磁性随机存取存储器（MRAM）单元中电流感应开关的实验研究。我们的研究结果表明，除了自旋转移矩（STT），电流诱导的自加热和电压控制的磁各向异性也有助于开关，并可以解释开关电流密度和STT效率的RA依赖性。我们的研究结果表明，热优化的垂直MRAM单元可以导致开关电流显着减少。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Revisiting the Analytical Solution of Spin-Orbit Torque Switched Nanoscale Perpendicular Ferromagnet
针对垂直磁体自旋轨道矩翻转中现有模型与实验偏差大的问题，本研究发现磁化强度平滑过渡而非先与自旋极化对齐，并指出进动手性反转是实现确定性翻转的关键，据此建立的新解析模型与实验数据高度吻合。
2024-08-25 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-torque magnetization switching of a three terminal perpendicular magnetic tunnel junction
本文报道了三端垂直磁性隧道结的自旋-轨道力矩电流感生磁化翻转和隧道磁电阻效应读出。该器件由Ta电流线顶部的垂直Ta/FeCoB/MgO/FeCoB叠层组成。底部FeCoB层的磁化可以通过在存在面内偏置磁场的情况下在Ta层中注入密度为$5\times10^{11}$ A/m $^2$的电流脉冲来可再现地切换，从而导致TMR信号的满量程变化。我们的工作证明了一个垂直自旋轨道力矩磁存储单元的概念。
2013-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current induced multi-mode propagating spin waves in a spin transfer torque nano-contact with strong perpendicular magnetic anisotropy
在自旋转移矩纳米接触中，电流诱导的自旋波激发被认为是在纳米尺度上产生交换主导自旋波的一种有前途的方法。已经表明，当这些系统在膜平面中被磁化时，由奥斯特场引起的纳米接触周围的场的空间对称性的破坏打开了自旋波模式共存的可能性，包括非线性自定位自旋波子弹和传播模式。通过微磁学模拟，我们证明了在自由层具有强垂直磁各向异性（PMA）的系统中，可以同时激发出两个具有不同频率和空间分布的自旋波传播模式。我们的研究结果表明，在PMA材料的面内磁化自旋转移纳米接触不主机的孤子自定域自旋波子弹，这是不同于以往的研究系统的面内磁各向异性。这一特点使他们感兴趣的纳米尺度磁振子波导和晶体，因为磁振子输运可以通过调整所施加的电流配置。
2017-08-19 cond-mat.mes-hall
Chirality and polarization of inertial antiferromagnetic resonances driven by spin-orbit torques
通过调节自旋轨道扭矩的极化和 handedness，研究发现反铁磁体中惯性共振模式的极化和 handedness 可被主动控制，且其极化状态可连续变化。
2025-12-11 cond-mat.mes-hall
Switching Distributions for Perpendicular Spin-Torque Devices within the Macrospin Approximation
我们模型的“软”错误率的写入（WSER）和读取（RSER）的垂直自旋扭矩存储器设备通过求解福克-普朗克方程的概率分布的角度，自由层磁化使与法线的平面的膜。我们得到：（1）作为初始角的函数的零温度开关时间的精确的、封闭形式的解析表达式;（2）作为施加电流的时间的函数的WSER的指数衰减的近似解析表达式;（3）WSER的近似解析表达式与Fokker-Planck方程的数值解的比较;（4）RSER随读出电流线性增加的近似解析表达式：（5）RSER近似解析表达式与Fokker-Planck方程数值解的比较;（6）通过与单巨自旋Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）方程在短周期内随机涨落场的直接模拟结果的比较，证实了Fokker-Planck解的准确性。时间制度，后者是切实可行的。
2012-02-13 cond-mat.mes-hall
