Spatially resolved ultrafast precessional magnetization reversal
提出了微结构中准弹道旋进磁开关的空间分辨测量方法。交叉电流线允许由重合的纵向和横向磁场脉冲引起的进动开关的详细研究。虽然响应最初在空间上是均匀的，但会发生失相，导致不均匀性和瞬态退磁。尽管有一种新的方法来抑制端域的剩磁，这种不均匀性。结果对磁性装置中弹道岁差切换的可靠性具有影响。
2002-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pseudo Spin Valves Using a (112)-textured DO_22 MnGa Fixed Layer
我们用（112）织构的DO_22MnGa（MnGa）倾斜磁化固定层和面内CoFe自由层实现了赝自旋阀。单一的D0_22 MnGa薄膜表现出在金属中典型观察到的小的磁阻（MR）。在MnGa/Cu/ CoFe自旋阀中，通过在MnGa/Cu界面处引入薄的自旋极化CoFe插入层并定制MnGa厚度，实现了从负MR（-0.08%）到正MR（3.88%）的转变。最后，MnGa和CoFe插入层之间的交换耦合使用一阶反转曲线（FORC）技术进行了研究。
2009-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast reversal of the ferroelectric polarization
长期以来，以超快速度操纵铁电体的能力一直是材料研究的一个难以捉摸的目标。用超短光脉冲相干激发铁电模式有望在飞秒时间尺度上切换铁电极化，与今天用脉冲电场可能的情况相比快两个数量级。在这里，我们报告的演示超快光学反转的铁电极化铌酸锂。而不是直接驱动铁电模式，我们耦合到它间接的辅助高频声子模式与飞秒中红外脉冲的共振激发。由于这些模式之间的强非谐耦合，原子沿铁电模式定向位移，极化瞬时反转，如时间分辨，相敏二次谐波产生所揭示的。这种逆转可以在两个方向上引起，这是实际应用的关键先决条件。
2017-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Vortex-Core Reversal Dynamics in Ferromagnetic Nanodots
为了验证超快涡核反转的确切机制以及涡旋态的稳定性，我们对坡莫合金圆柱纳米点在面内振荡磁场作用下的磁涡旋的动态演化进行了数值计算。计算结果揭示了涡对驱动外场的不同形式的非平凡动力响应。特别是，结果提供了洞察10 ps尺度的超快涡核反转驱动的小振幅（~10 Oe）面内场的物理。这项工作也提供了如何有效地操纵涡核方向的动态切换的基础。
2007-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Modeling ultrafast all-optical switching in synthetic ferrimagnets
基于数值模拟，我们证明了热致磁开关在合成亚铁磁体组成的多层稀土和过渡金属。我们的研究结果表明，确定性的磁化反转发生在一定的阈值温度以上，如果过渡金属原子与稀土原子的比例是足够大的。令人惊讶的是，多层系统的总厚度对开关的发生几乎没有影响。我们进一步提供了一个简单的参数来解释反转过程的温度依赖性。
2017-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-Resolved Spin Torque Switching and Enhanced Damping in Py/Cu/Py Spin-Valve Nanopillars
我们报告了在温度T = 4.2 K到160 K的Py/Cu/Py椭圆纳米柱中电流诱导的自由磁性层反转的时间分辨测量。比较数据的Landau-Lifshitz-Gilbert宏观自旋模拟的自由层开关产生的自旋力矩和吉尔伯特阻尼参数的数值作为T的函数。阻尼是强烈的T依赖性，我们归因于反铁磁钉扎行为的薄坡莫合金氧化物层周围的自由层的周长。这种外来的反铁磁钉扎层可以对自旋扭矩现象产生重大影响。
2005-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant switching using spin valves
使用微磁学，我们证明，r.f.由自旋阀产生的场可用于反转磁性纳米颗粒中的磁化。的射频使用专门激发自旋阀中的均匀自旋波的电流来产生场。该电流被扫描，使得由阀产生的啁啾频率与各向异性主导的磁性纳米颗粒的角度相关的谐振频率相匹配，结果发生磁化反转。开关是快速的，需要的电流类似于那些在最近的实验中使用的自旋阀，是稳定的，相对于小扰动。这种现象可以潜在地用于磁信息存储设备或最近讨论的磁计算方案中。
2007-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Switching spin valves using r.f. currents
我们表明，磁化反转自旋注入设备可以显着更快时，使用啁啾射频。而不是直流电流脉冲。或者，可以使用简单的正弦r.f.脉冲或一系列优化的交替的、等幅的、宽度变化的方波脉冲（对啁啾的r.f.脉冲）以使用比直流脉冲小得多的电流来产生切换。
2005-11-22 cond-mat.mtrl-sci
A class of spin injection-precession ultrafast nanodevices
描述了自旋阀超快自旋注入器件：放大器、倍频器和平方律探测器。它们的操作是基于自旋极化电子从一个铁磁体通过半导体层注入到另一个铁磁体，以及在由相邻纳米线中的（基极）电流感应的磁场中半导体层中电子的自旋进动。基极电流可以控制发射极电流的磁性层之间的频率高达几个100 GHz。
2004-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Light-Driven Ultrafast Control of Time-Reversal Symmetry in SrTiO3
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Emory University（埃默里大学）；University of Minnesota−Twin Cities（明尼苏达大学双城分校）；Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）
本研究利用非共振椭圆偏振太赫兹脉冲在SrTiO3中实现时间反演对称性的超快破缺，通过SHG偏振测量验证了磁性对称性降低，为氧化物中超快对称性调控开辟了新途径。
2026-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Optimal Routes to Ultrafast Polarization Reversal in Ferroelectric LiNbO3
本研究通过冻结声子法建模LiNbO₃的太赫兹光致超快极化反转，发现7太赫兹软模直接激发比18太赫兹高频模式激发的永久极化反转效率更高，且非谐耦合对反转场强模拟结果影响显著。
2023-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Giant Tunneling Electroresistance Effect Driven by an Electrically Controlled Spin Valve at a Complex Oxide Interface
利用铁电势垒与磁性La_（1-x）Sr_xMnO_3电极界面的磁电效应，在铁电隧道结中可以实现巨隧穿电阻效应。使用第一性原理密度泛函理论，我们证明了一些磁性单层的La 1-xSrxMnO 3的界面附近的行为，在响应铁电极化反转，作为一个原子尺度的自旋阀通过过滤自旋相关的电流。这种效应产生电导的一个数量级以上的变化，因此构成了巨大的阻变效应。
2011-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Is perpendicular magnetic anisotropy essential to all-optical ultrafast spin reversal in ferromagnets?
全光自旋反转为自旋操纵提供了一个新的机会，没有磁场。大多数的全光自旋反转铁磁体都具有垂直磁各向异性（PMA），但PMA是否是自旋反转所必需的还不清楚。在这里，我们从理论上研究磁性薄膜与PMA或在平面磁各向异性（IMA）。我们的结果表明，IMA系统中自旋反转是可能的，但只有在较长的激光脉冲和较窄的激光参数范围内。自旋反转并没有表现出很强的螺旋度依赖性，其中左和右圆偏振光导致相同的结果。相比之下，PMA系统中的自旋反转是稳健的，只要自旋角动量和激光场都足够强，而磁各向异性本身不是太强。这解释了为什么实验上发现大多数全光自旋反转样品具有强的PMA，以及为什么Fe纳米颗粒中的自旋只能出平面。在自旋反转过程中起关键作用的是激光诱导的自旋-轨道力矩。令人惊讶的是，相同的自旋-轨道力矩导致自旋混合构型中的激光诱导自旋整流，这一预测可以通过实验进行验证。我们的结果清楚地指出，PMA是必不可少的自旋反转，虽然有机会在面内自旋反转。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Signatures of ultrafast reversal of excitonic order in Ta$_2$NiSe$_5$
在存在电子-声子耦合的情况下，激子绝缘体具有两个简并基态，用Ising型序参量描述。从微观汉密尔顿出发，我们推导出声子耦合激子绝缘体Ta $_2$ NiSe $_5$中伊辛序参量的运动方程，并表明使用适当的激光脉冲序列可以在超短时间尺度上可控地反转。结合理论和时间分辨的光学反射率测量，我们报告的证据，这种序参量反转Ta $_2$ NiSe $_5$的相干激发顺序参数耦合声子的异常行为的基础上。我们的工作拓展了自旋和电荷有序材料之外的超快序参量控制领域。
2020-12-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast reversal of the ferroelectric polarization by a midinfrared pulse
我们计算了由飞秒中红外脉冲引起的铁电极化动力学。Mankowsky等人，物理修订版信函118，197601（2017）。这是由于激发的红外激活声子与铁电模式的非线性耦合或铁电模式本身的激发取决于脉冲频率。首先，我们写出了LiNbO $_3$晶体对称不变热力学势，包括电场和非线性声子耦合项。在经典近似下，我们数值求解了由该势确定的声子坐标的运动方程。我们解释了在实验中观察到的瞬态极化反转的作用的去极化电场，这是由于在极化域边界的束缚电荷，并给出了一个合理的估计值。我们认为，极化可能最终逆转时，这个领域是屏蔽。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Distribution of the magnetization reversal duration in sub-ns spin-transfer switching
研究了亚纳秒级电流脉冲在柱状自旋阀中引起的自旋转移开关的开关时间分布。导致开关的脉冲持续时间遵循梳状分布，在几个最可能的，规则间隔的开关持续时间多峰。这些持续时间反映了岁差性质的开关，这是通过一个波动的整数倍的岁差周期。考虑到初始磁化方向的热变化和可能磁化轨迹中总扭矩消失的发生，这可以建模。偏置自旋阀与硬轴场防止这些事件中的一些，并可以提供一个几乎完美的再现性的切换持续时间。
2006-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Current-induced synchronized magnetization reversal of two-body Stoner particles with dipolar interaction
通过自旋阀结构注入自旋极化电流，研究了两体单轴Stoner粒子的磁化反转。两体斯通纳粒子执行同步动力学，可以作为计算机技术中的信息位。在两个粒子间存在磁偶极-偶极相互作用（DDI）的情况下，解析地得到了两个偶极反转的临界开关电流$I_c$，并在两种典型的几何构型下进行了数值验证. $I_c$在临界DDI强度处分叉，其中$I_c$可降低至无DDI时通常值的约70%。此外，我们还数值研究了磁滞回线，磁化自旋进，反转时间和同步稳定性相图的两体系统在同步动力学制度。
2011-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Supramolecular Spin Valves
磁性分子作为自旋电子器件设计的构建模块具有很高的潜力。此外，分子材料的使用为控制使用自下而上（例如超分子）处理技术开辟了道路，该技术将大规模并行自制造与常规自上而下纳米结构化技术相结合。基于巨磁电阻（GMR）、隧道磁电阻（TMR）和自旋阀效应的固态自旋电子器件的发展使磁存储应用领域发生了革命性的变化。最近，有机半导体被插入到纳米尺寸的隧道结中，允许增强自旋反转，在耦合到磁性电极的单个非磁性分子中观察到巨磁阻行为，并且提出了在混合器件中使用单分子磁体（SMM）的量子隧穿性质。在此，我们提出了一个原始的设备中，一个非磁性的分子量子点，由单壁碳纳米管（SWCNT）与非磁性电极接触，通过超分子相互作用横向耦合到TbPc 2-SMM（Pc =酞菁），这提供了一个本地化的磁矩。通过扫描的磁场的单壁碳纳米管的电导调制，表现出的磁电阻比之间的全极化和非极化SMM低于1 K的高达300%。因此，我们证明了一个超分子自旋阀的功能，没有磁引线。我们的研究结果开辟了电路集成和实现新器件功能的前景。
2013-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing of large interfacial contribution to spin orbit coupling in CoFeB/Ta heterostructure by ultrafast THz emission spectroscopy
超快THz辐射从铁磁/双金属双层异质结构为基础的自旋电子发射器的产生一般利用的转换，从自旋到电荷电流的双金属层内，其界面与铁磁层。对于这种结构的THz发射的逆自旋霍尔效应的潜在机制的各种可能的子贡献，需要被利用，不仅用于调查在材料性质本身的基本水平上的复杂性，而且用于改善它们的宽带和高功率THz发射的性能。在这里，我们报告超快太赫兹发射CoFeB/Ta双层在不同的样品温度在一个大的范围内解开的作用，内在和外在的自旋电荷转换过程。除了在太赫兹发射的增强，其温度依赖性显示太赫兹信号极性反转，如果CoFeB/Ta样品在升高的温度下退火。我们提取的自旋霍尔电阻率的行为，确定内在的自旋霍尔电导率的贡献，并与标准的Fe/Pt系统进行比较。我们的研究结果清楚地表明了一个巨大的界面贡献的整体自旋霍尔角所产生的修改后的界面在退火的CoFeB/Ta，其中在相应的自旋霍尔角的符号反转表现出从太赫兹振幅随温度的变化。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Roles of heating and helicity in ultrafast all-optical magnetization switching in TbFeCo
利用时间分辨磁光克尔效应（TR-MOKE）方法，在亚铁磁TbFeCo薄膜中观察到了螺旋度相关的全光磁化翻转（HD-AOS）。在单脉冲圆偏振激光作用下，热效应和光磁效应分别得到了证实。这种超快开关的整体演变的特点是在不同的时间尺度和定义的磁化反转时间为460 fs是有史以来最快的观察。结合热效应和逆法拉第效应（IFE），基于一个单一的宏观自旋模型的微磁模拟进行再现HD-AOS以下的线性反转机制。
2018-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Single-shot multi-level all-optical magnetization switching mediated by spin-polarized hot electron transport
在没有外加磁场辅助的情况下，磁性材料薄膜中的全光超快磁化翻转正在被探索用于未来的超快和节能的磁性存储和存储器。研究表明，飞秒光脉冲在多种磁性材料中引起磁化反转。然而，到目前为止，只有GdFeCo基亚铁磁薄膜通过单个光脉冲表现出磁化切换。在这里，我们证明了单脉冲开关的Co/Pt多层膜内的磁自旋阀结构（[Co/Pt] / Cu / GdFeCo），并进一步表明，四种可能的磁配置的自旋阀可以访问使用一个序列的单飞秒光脉冲。我们的实验研究表明，铁磁[Co/Pt]层的最终磁化状态是由光脉冲与GdFeCo层相互作用产生的自旋极化热电子决定的。这项工作提供了一种新的方法来确定性开关铁磁层和光磁多位记录的工程材料的途径。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Two magnon bound state causes ultrafast thermally induced magnetisation switching
热致磁化翻转是亚铁磁系统在没有外加磁场的情况下确定性翻转的一种新现象。实验结果表明，反转发生由于内在的材料特性，但到目前为止，负责反转的微观机制尚未确定。利用计算和分析的方法，我们表明，开关是由两个磁振子束缚态的激发，其性质是依赖于材料的因素。这一发现使我们能够准确地预测开关行为，并且这种机制的识别将允许识别或设计新的材料类别，以在THz区域的存储设备中使用这种开关。
2013-08-06 cond-mat.mtrl-sci
From Ultrafast Demagnetization to Ultrafast Spintronics : a 30 years story
Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS, Institut Jean Lamour（法国国家科学研究中心，让·拉穆尔研究所）；Department of Physics, Freie Universität Berlin（柏林自由大学物理系）；Center for Science and Innovation in Spintronics, Tohoku University（东北大学自旋电子学科学与创新中心）
研究通过超快消磁现象揭示自旋系统中角动量转移机制，推动自旋电子学发展，提出单脉冲全光学开关等突破性成果。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Impact of in-plane currents on magnetoresistance properties of an exchange-biased spin-valve with insulating antiferromagnetic layer
研究了面内交变电流对CoFe/NiCoO/CoFe/Cu/CoFe自旋阀的交换偏置、电阻和磁阻的影响。随着电流的增加，电阻增加，而最大磁阻比减小。值得注意的是，钉扎层的反转在两个场扫描方向上都被系统地抑制。由于NiCoO氧化物是良好的绝缘体，预期交流电流仅在CoFe/Cu/CoFe顶层中流动，因此排除了作用于反铁磁层中自旋的任何自旋转移力矩的存在。相反，我们的测量显示了电流引起的焦耳加热的影响的明确证据。此外，从温度相关的测量结果非常相似的电流依赖性，表明焦耳加热的效果在电流平面自旋阀配置中起着重要作用。结果还表明，铁磁层之间的自旋转移力矩可能仍然存在，并在足够高的电流与交换偏置竞争。
2008-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Single-shot laser-pulse-induced magnetization reversal in CoFeB/MgO-based magnetic tunnel junctions
Université de Lorraine, CNRS, IJL（洛林大学）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（产业技术综合研究所）；Tohoku University（东北大学）；Inamori Research Institute for Science（稻盛科学研究所）
研究基于CoFeB/MgO的磁性隧道结中的单脉冲激光诱导磁化反转，通过调整Ru覆盖层厚度改变激光能量吸收分布，借助隧道磁电阻效应检测反转，发现超快自旋输运等可能助于开关过程，朝着超快光学控制与MTJ技术集成迈进。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Picosecond Spin-Orbit Torque Induced Coherent Magnetization Switching in a Ferromagnet
本研究通过避免磁畴成核过程并相干驱动磁化，实验实现了无孵化延迟的皮秒级超快自旋轨道力矩诱导铁磁体翻转，完全翻转仅需约250 ps，为大幅提升SOT-MRAM器件写入速度提供了潜在途径。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Route to Nonrelativistic Altermagnetic Spin Splitting via Ultrafast Light
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工程技术中心）；Department of Materials Science and Engineering, Northwestern University（西北大学材料科学与工程系）
通过超快光诱导在反铁磁体中产生替代磁自旋分裂，无需相对论角动量转移或静态对称破缺，利用实时间依赖密度泛函理论在KNiF3中验证了线极化光通过光激发电荷再分布和晶格畸变打破有效时间反演对称性，提出一般对称选择规则。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Light-Induced Transient Polarization Reversal in Rhombohedrally Stacked Bilayer Transition Metal Dichalcogenides via an Electronic Mechanism
University of Trento（特伦托大学）
通过约束密度泛函理论和多体实时模拟，发现菱方堆叠过渡金属二硫族化物双层在光激发下无需层间滑动即可在200飞秒内实现面外极化符号的超快电子反转，为低维铁电体提供了一种新型电子控制机制。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast phononic switching of magnetization
识别一个有效的途径来改变序参量通过一个微妙的激励耦合的高频模式是该领域的超快相变的最终目标。这是磁学中一个特别有趣的研究方向，其中自旋和晶格激发之间的耦合是磁化反转所必需的。然而，尽管进行了几次尝试，通过声子模式的共振泵浦在磁状态之间切换尚未得到证实。在这里，我们展示了如何在磁性石榴石薄膜的纵向光学声子模式的超快共振激发开关磁化到一个奇特的四极磁畴模式，明确揭示了磁弹性机制的开关。相反，强吸收横声子模的激发只产生热退磁效应。
2020-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Magnetic Switching of GdFeCo with Electronic Heat Currents
我们报道了Au/GdFeCo双层膜对Au表面光辐射的磁响应。对于Au厚度大于50 nm的双层，绝大部分能量被Au电子吸收，在Au和GdFeCo层之间产生数千开尔文的初始温差。Au和GdFeCo层之间产生的电子热流持续数皮秒，能量通量超过2 TW m-2，并为GdFeCo电子提供足够的加热，以诱导确定性的磁矩反转。
2017-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast all-optical toggle writing of magnetic bits without relying on heat
本研究提出利用飞秒线偏振激光非热性改变铁石榴石磁各向异性，实现宽温域、低耗散的全光磁比特超快翻转写入。
2024-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tuning of the ultrafast demagnetization by ultrashort spin polarized currents in multi-sublattice ferrimagnets
本研究针对亚铁磁合金中超快自旋极化电流特性不明的问题，采用实验与模拟结合的方法，揭示了自旋极化热电子驱动Fe74Gd26薄膜退磁的双机制，发现其自旋极化方向与Co磁化方向相反，为超快自旋电子学研究提供了定量依据。
2024-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Photoinduced Softening in a III-V Ferromagnetic Semiconductor for Non-thermal Magneto-Optical Recording
通过时间分辨双色磁光克尔谱，我们已经证明了光生瞬态载流子降低铁磁InMnAs在低温下的磁性。这种瞬态"软化“仅在载流子寿命期间（$\sim$ 2 ps）持续，并且一旦载流子重新组合消失就返回到其原始值。我们讨论了这种不寻常的现象的起源，在载体增强的铁磁交换Mn离子之间的相互作用，并提出了一个完全非热的磁化反转计划。
2004-03-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accessing Different Spin-Disordered States using First Order Reversal Curves
结合磁化强度（M-FORC）和磁电阻（MR-FORC）的一阶反转曲线（FORC）分析，对NiFe/Cu/FePt赝自旋阀（PSV）和[Co/Cu]8多层膜两个典型系统的M-MR关联进行了全面的研究。在PSV中，由于切换场的大差异和NiFe和FePt层之间的最小相互作用，M和MR在反转期间显示简单的一对一关系。在[Co/Cu]8多层膜中，磁化反转与MR演化之间的相关性更为复杂。这主要是由于组分Co层的类似切换场和组分Co层之间的相互作用。FORC协议访问的状态更高的自旋紊乱和更大的MR比那些发现沿常规的主回路场周期。与仅探测宏观磁化强度变化的M-FORC测量不同，MR-FORC对微观畴结构更敏感，因为这些在确定所得MR效应大小方面最重要。这种方法一般适用于自旋电子系统，以实现最大的自旋无序和最大的MR。
2014-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of a magnetic antivortex - Micromagnetic simulations
反涡旋是一种基本的磁化结构，它是众所周知的磁涡旋的拓扑对应物。我们在这里研究的超快动力学行为的一个孤立的反涡图案坡莫合金薄膜元件。使用微磁学模拟，我们预测的antivortex响应的超短外场脉冲的特点是生产一个新的antivortex以及临时的漩涡，随后的湮灭过程。这些过程是互补的，最近报道的响应的旋涡，像旋涡，导致反涡核心区域的方向的逆转。除了它的基本利益，这种动态磁化过程可以用于新的逻辑电路的自旋波的产生和传播。
2008-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Universal criteria for single femtosecond pulse ultrafast magnetization switching in ferrimagnets
单脉冲开关已经在亚铁磁GdFeCo和Mn $_2$ Ru $_x$ Ga合金中实验证明。由于缺乏精确描述飞秒激光光激发引起的非平衡反转路径的理论，因此对单脉冲开关的完整理解缺失。在这项工作中，我们提出了一般宏观理论的亚铁磁材料的磁化动力学飞秒激光激发。我们的理论定量再现了实验中观察到的开关过程的所有阶段。我们直接比较我们的理论，GdFeCo和Mn $_2$ Ru $_x$ Ga合金的原子自旋动力学方法的计算机模拟。我们提供明确的表达式的磁化弛豫率的微观参数，使我们能够提出通用的标准切换亚铁磁体。
2022-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Strongly Anisotropic Valleytronics in SnSe
SnSe中通过极化控制光激发实现了超快强各向异性谷极化动力学，揭示了与常见二维谷电子材料不同的非平衡谷物理特性。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Diversity of Ultrafast Spin Dynamics Near the Tricritical Point in a Ferrimagnetic Gd/FeCo Multilayer
本文在亚铁磁Gd/FeCo多层膜中发现磁场和温度的微小变化可诱发六种不同的超快自旋动力学，并通过自旋翻转转变和三临界点概念加以解释，其中交换驱动反转揭示了两个热力学不同的非共线相的分界。
2024-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast laser driven ferromagnetic-antiferromagnetic skyrmion switching in 2D topological magnet
本文利用第一性原理、rt-TDDFT和原子自旋模拟，揭示了激光诱导单层CrInSe3发生显著电荷转移与磁交换切换，实现了二维拓扑磁体中铁磁至反铁磁斯格明子的超快反转，为拓扑磁性的超快控制提供了新方法。
2024-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Sub 100-ps dynamics of the anomalous Hall effect at THz frequencies
本文报道了用太赫兹时域光谱技术测量的4f 3d金属合金中的反常霍尔效应。所观察到的太赫兹自旋相关的传输现象的强度是在良好的协议与预期的基础上电子输运测量。利用这种效应，我们成功地揭示了GdFeCo合金中伴随着亚100皮秒光致磁化反转的反常霍尔效应的超快动力学。实验表明，在太赫兹频率的自旋电子器件磁和超快控制电流的能力。
2016-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enabling Electrical Readout of Néel vector reversal in a van der Waals Antiferromagnet
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；The University of Texas at Dallas（达拉斯大学）；Kansas State University（堪萨斯州立大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
通过自旋相关隧穿磁电阻效应，在CrSBr原子薄层中实现了对奈尔矢量180度反转的电学检测，为基于范德华反铁磁体的存储器件提供了关键方法。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On Ultrafast Spin Dynamics: Spin Dependent Fast Response of Hot Electrons, of Band--Structure
多数和少数电子发生不同的能量转移。因此，例如在（激光）激发铁磁金属的情况下，多数电子和少数电子可以在闭合交换分裂期间在时间上不同地响应。由于电子相互作用，热电子的自旋翻转跃迁导致自旋分裂态的准杂化。在巡回铁磁金属中也是这种情况，这是由于在具有指向磁化方向（+）和相反方向（-）的磁矩以及具有能级$\varepsilon^+_{iσ}$和$\varepsilon^-_{iσ}$的位置之间的跳跃。由于能量的原因，分子场不对称地作用于电子的自旋和自旋翻转跃迁，从而导致少数和多数电子的不同寿命和自旋相关的电子能量转移。在非平衡态下，处于自旋分裂态的少数热电子比多数热电子响应得快。作用在自旋上的分子场延迟自旋翻转跃迁$\uparrow \rightarrow \downarrow$，从而延迟热多数电子及其能级的响应。铁磁过渡态和稀土金属、铁磁半导体、铁磁薄膜中自旋分裂量子阱态等的电子谱中交换分裂的闭合将反映这一点。电子在非平衡态下随时间和自旋的能量转移可能会引起有趣的行为，特别是磁隧道结、自旋电流等。在铁磁体中，平行于整体磁化方向的（局部）磁矩的磁矩反转寿命大于指向相反方向的磁矩。
2013-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of rf Current on Spin Transfer Torque Induced Dynamics
研究了射频电流对电流垂直面纳米自旋阀直流驱动开关动力学的影响。射频电流显著地改变直流驱动的自由层磁化反转动力学以及直流开关水平。这发生在射频电流的频率被调谐到直流驱动磁化旋进频率周围的频率范围时。对于这些频率，直流驱动的进动和注入的射频之间的相互作用引起频率锁定和频率牵引效应，导致临界开关电流对注入的射频频率的可测量的依赖性。基于宏观自旋模拟，包括直流以及射频自旋力矩电流，我们解释了所观察到的效果的起源。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Double-pulse control of all optical magnetization reversal in Tb/Co multilayers
Wuhan University of Technology（武汉理工大学）；Radboud University（拉德堡德大学）；Université Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble INP, SPINTEC（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、自旋电子学中心）
通过双脉冲激光激发研究Tb/Co多层膜中环状磁化反转的动力学，实验和数值模拟表明调节脉冲延迟可控制最终磁畴图案。
2026-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Linear-response magnetoresistance effects in chiral systems
手性诱导的自旋选择性（CISS）效应使得能够检测作为电荷信号的手性。它经常使用一个双端电路的几何形状进行研究，其中一个铁磁体连接到一个手性组件，并在磁化反转时报告电阻的变化。然而，这是不期望在线性响应制度，因为补偿互惠过程，限制了实验结果的解释。在这里，我们表明，磁阻效应确实可以出现，即使在线性响应制度，无论是通过改变的幅度或方向的磁化强度或施加的磁场。我们在自旋阀器件和手性薄膜中说明了这一点，即CISS诱导的Hanle磁电阻（CHMR）效应。这种效应有助于区分自旋输运相关效应与其他效应，从而可以进一步了解CISS的起源。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetization dynamics with a spin-transfer torque
采用微磁学模拟方法研究了横向尺寸为64 $\times$ 64 nm $^2$的自旋阀柱在自旋转移矩作用下的磁化反转和动力学行为.自旋力矩既具有磁阻尼（或反阻尼）的特性，又具有有效磁场的特性。对于稳态电流，M-I和M-H磁滞回线都表现出独特的特征，包括多次跳跃、不寻常的平台和岁差状态。这些状态源于吉尔伯特阻尼引起的能量耗散与自旋电流提供的自旋力矩引起的能量积累之间的竞争。即使对于稳态电流，磁能也作为时间的函数振荡。对于脉冲电流，实现电流驱动的磁化反转的自旋扭矩的最小宽度和幅度的定量确定。自旋力矩也显示出非常有趣的热激活，这是从根本上不同于普通的阻尼效应。
2003-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Deterministic Switching in Altermagnets via Asymmetric Sublattice Spin Current
本文提出一种由非对称子晶格自旋电流驱动的交变磁体确定性翻转机制，通过LLG模拟证实掺杂FeSb$_2$能在皮秒尺度实现无磁场180度Néel矢量反转，为超快低功耗自旋电子器件开辟新途径。
2025-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-fast magnetization manipulation using single femtosecond light and hot-electrons pulse
电流感生磁化调控是自旋电子学应用的关键问题。因此，在皮秒时间尺度上用单个电子脉冲确定性地切换磁化是超快自旋电子学未来发展的重要一步。在这里，我们研究了工程Gdx[FeCo]1-x基结构的超快磁化动力学，以比较飞秒激光和热电子脉冲的效果。我们表明，一个单一的飞秒热电子脉冲允许一个确定性的磁化反转，无论是富Gd和富FeCo合金类似的飞秒激光脉冲。此外，我们表明，这种操纵垂直磁化膜的限制因素来自多畴形成由于偶极相互作用。通过在不同的磁场下进行时间分辨测量，我们证明了光和热电子激发下观察到相同的磁化动力学，并且在5 ps内发生完全的磁化反转。由于热电子在到达GdFeCo磁性层之前的弹道输运，超快电流诱导磁化操纵的能量效率被优化。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
The magneto-optical Barnett effect and spin momentum transfer:Magnetization switching by circularly polarized light
偏振光的相互作用与自旋耗散的存在下被证明是等价的自旋转移过程，可以导致开关。在等离子体中，自旋转移由自旋-自旋交换项主导，而在较低的能量密度下，它由光学Barnett效应主导。后一种效应与光学声子结合使用，以预测飞秒磁化反转相信是最近测量的GdCoFe薄膜。基于Bloch和Landau-Lifshitz方程的传统方法不能再现这种超快开关。
2007-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Néel-Vector Switching and THz Spin-Wave Excitation in Mn$_2$Au due to Femtosecond Spin-Transfer Torques
本文通过飞秒激光诱导的自旋极化热电子电流施加自旋转移力矩，在几皮秒内实现Mn$_2$Au的Néel矢量翻转，并激发高达数THz的自旋波，为反铁磁自旋电子器件的超快操控提供了新途径。
2023-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Similar ultrafast dynamics of several dissimilar Dirac and Weyl semimetals
近年来，人们迅速发现了低能电子具有无质量线性色散的固体，如外尔、线结和狄拉克半金属。在这些材料中预测的显着的光学性质显示了它们在光电用途上的多方面潜力。然而，人们对它们吸收光子后在皮秒内的反应知之甚少。在这里，我们测量的超快动力学的四种材料，共享非平凡的能带结构拓扑结构，但不同的化学，结构，并在其低能量的能带结构：ZrSiS，其中主机的狄拉克线节点和狄拉克点; TaAs和NbP，这是Weyl半金属;和Sr $_{1-y}$ Mn $_{1-z}$ Sb $_2$，其中狄拉克费米子共存的时间反演对称性破缺。在短脉冲光激发后，所有四个弛豫分两个阶段，第一个亚皮秒，然后几皮秒。它们的快速弛豫表明，这些材料和相关材料可能适用于光学开关和快速红外探测器。折射率的复杂变化表明，光激发载流子的人口持续几皮秒。
2017-12-19 cond-mat.mtrl-sci
First-principles and model simulation of all-optical spin reversal
全光自旋开关是实现无磁场、高速信息存储和通信的潜在先驱。然而，目前的智慧很大程度上是基于有效磁场和热脉冲的半经验模型，因此很难为实际设备提供高速设计协议。在这里，我们进行了一个大规模并行的第一性原理和模型计算的十三自旋系统和磁性层，没有任何有效的字段，建立一个更简单的和替代的范例激光诱导超快自旋反转，并指出一个完全集成的光自旋电子器件的路径。这是光学选择规则和亚晶格自旋排序的相互作用，强调看似不可调和的螺旋度依赖/独立的开关。使用现实的实验参数，我们预测，强亚铁磁体，特别是Laves相C15稀土合金，满足电信能量要求的10 fJ，从而允许具有成本效益的亚皮秒激光器在GHz区域中切换自旋。
2017-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer pulse switching: From the dynamic to the thermally activated regime
在单轴薄膜纳米磁体模型系统中，研究了热涨落对自旋转移开关的影响。将纳米磁体并入自旋阀纳米柱中，所述自旋阀纳米柱经受可变振幅和持续时间的自旋极化电流脉冲。两个物理制度是明确区分：长脉冲持续时间制度，其中发生逆转的自旋转移辅助热激活的能量障碍，和短时间的大脉冲幅度制度，其中的开关概率是由自旋角动量在电流脉冲。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Quantitative magnetic imaging at the nanometer scale by ballistic electron magnetic microscopy
我们展示了简单模型Fe（001）纳米结构的定量弹道电子磁显微镜（BEMM）成像。我们采用原位纳米模板荫罩无抗蚀剂图形化结合分子束外延沉积在超高真空条件下制备了纳米结构外延Fe/Au/Fe/GaAs（001）自旋阀。在该外延系统中，底部Fe/GaAs（001）电极的磁化方向平行于[110]方向，为BEMM实验精确地确定了分析方向。Fe/Au/Fe/GaAs（001）外延自旋阀的大的热电子磁电阻使我们能够以高灵敏度在生长的Fe（001）微结构上成像各种稳定的磁性配置，即使对于两个磁性电极的小偏差。的热电子磁流的角度依赖性被用来转换成模拟BEMM图像的微磁模拟计算的磁化地图。计算的BEMM图像和磁化旋转剖面与实验定量一致，并允许我们研究这些模型Fe（001）微结构的磁相图。最后，在高电流密度脉冲下观察到磁畴反转。这为进一步BEMM研究电流诱导磁化动力学开辟了道路。
2013-07-19 cond-mat.mtrl-sci
