Mass-energy equivalence for terahertz magnon excitation in antiferromagnetic domain walls
狭义相对论是现代物理学中最重要的成就之一，它预言了时间膨胀、运动物体的尺寸收缩和质能等效等。最近的研究表明，反铁磁畴壁（DW）的尺寸收缩。在这里，我们显示的质量和能量的等价性，通过数值研究的太赫兹（THz）磁振子从移动AFM DW下的磁各向异性能量梯度的激发。磁振子的能量来自DW质量的损失，伴随DW宽度的加宽，克服了洛伦兹收缩效应。我们的结果铺平了道路，研究相对论物理在AFM纹理和有效地产生太赫兹磁振子的电手段。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall
Spin Transfer Torque in Antiferromagnetic Spin-Valves: From Clean to Disordered Regimes
采用紧束缚模型下的非平衡格林函数方法，对由反铁磁体组成的金属自旋阀中的电流驱动自旋力矩进行了理论研究。我们的注意力集中在G型和L型反铁磁体在清洁和无序制度。在这样的结构中，自旋力矩可以相干地旋转磁序参量（相干力矩），也可以与内部反铁磁交换（交换力矩）竞争。我们证明，依赖于自旋阀的对称性，相干矩和交换矩可以在平面α n \times（q \times n）内，也可以在平面α n \times q外，其中q和n分别是极化层和自由反铁磁层的序参量的方向.尽管无序保持了转矩的对称性，但它强烈地降低了转矩的大小，指出需要动量守恒来确保反铁磁自旋阀中的强自旋转矩
2014-05-12 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
Interfacial orbital torques excite nanoscale terahertz magnons
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
本文构建原子级框架分离界面自旋与轨道力矩贡献，发现界面轨道力矩是激发纳米级太赫兹磁振子的主通道，为磁性多层膜的太赫兹自旋动力学调控提供微观基础。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Transition of laser-induced terahertz spin currents from torque- to conduction-electron-mediated transport
自旋输运对于未来在太赫兹（THz）范围内工作的自旋电子器件至关重要。在F| N薄膜叠层由铁磁/亚铁磁层F和正常金属层N制成，自旋输运由（1）自旋极化传导电子和/或（2）电子自旋之间的扭矩介导。为了确定从（1）到（2）的交叉，我们研究了F| Pt堆叠，其中F由具有不同导电程度的模型材料组成。对于磁性绝缘体YIG，GIG和磁赤铁矿，观察到相同的动力学。它源于太赫兹界面自旋塞贝克效应（SSE），完全由金属层中电子的弛豫决定，并提供了GIG/Pt界面自旋混合电导的估计。值得注意的是，在半金属亚铁磁体Fe 3 O 4（磁铁矿）中，我们的测量揭示了两个方向相反的自旋电流分量。较慢的，积极的组件表现出SSE动力学和被分配到扭矩型磁振子激发的A-和B-自旋亚晶格的Fe 3 O 4。更快的负分量来自pyro-spintronic效应，并且可以一致地被分配给e-亚晶格少数自旋跳跃电子的超快退磁。这一观察结果支持了Fe 3 O 4的磁电模型。总的来说，我们的研究结果提供了一个新的途径，扭矩和导电电子介导的自旋电流的无接触分离。
2021-11-20 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
Terahertz spin dynamics driven by a field-derivative torque
在超短时间尺度上有效操纵磁化对未来技术特别有意义。在这里，我们数值研究了所谓的场导数扭矩的影响，该扭矩是基于相对论狄拉克理论推导出来的[Mondal等人，Phys.Rev.B94，144419（2016）]，关于由超短激光脉冲触发的自旋动力学。我们发现，仅考虑太赫兹塞曼场可能低估反铁磁氧化物系统中的自旋激发，例如，NiO和CoO。然而，占两者，太赫兹塞曼扭矩和场导数扭矩，自旋激发的幅度显着增加。研究阻尼场导数扭矩的依赖性，我们观察到较大的阻尼常数的材料的影响。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Terahertz Spin Transfer Torque Oscillator Based on a Synthetic Antiferromagnet
采用Bloch-Bloembergen-Slonczewski方程模拟了合成反铁磁体作为自由磁性层的自旋阀自旋转移矩振荡器的磁化动力学。在没有外加磁场的情况下，如果合成反铁磁层之间的反铁磁耦合足够强，并且合成反铁磁层的顶（底）层厚度足够厚（薄）以获得宽的电流密度窗口，则可以预测合成反铁磁自旋转移力矩振荡器的高振荡频率达到太赫兹量级.另外，自由磁性层的横向弛豫时间与纵向弛豫时间相比应当足够大。否则，稳定的振荡不能被维持，或者将发生类似于具有相对低频率的常规的基于自旋阀的自旋转移力矩振荡器的情形。我们的计算为探索太赫兹自旋电子学器件铺平了新的道路。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nonlinear magnetization dynamics of antiferromagnetic spin resonance induced by intense terahertz magnetic field
我们报告了一个强太赫兹磁场共振增强的开口环谐振腔和磁光克尔效应显微镜测量的HoFeO 3晶体的非线性磁化动力学。太赫兹磁场引起自发磁化的大的变化（~40%）。反铁磁共振的频率与磁化强度变化的平方成比例地减小。一个修正的Landau-Lifshitz-Gilbert方程与一个唯象的非线性阻尼项定量再现的非线性动力学。
2016-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Sub-terahertz ferrimagnetic spin-transfer torque oscillator
建立了自旋转移矩（STT）作用下反平行排列自旋亚晶格亚铁磁材料的磁化动力学理论。我们认为GdFeCo层的磁化动力学在两种情况下的磁各向异性：易平面和易轴。结果表明：（i）对于易面各向异性，Néel矢量的进动是圆锥形的，圆锥角依赖于STT强度和自旋非补偿值，而进动频率可以达到亚太赫兹频率;（ii）对于易轴各向异性，有两种可能：净磁化强度的确定性切换和依赖于STT强度的圆锥亚太赫兹进动.
2019-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Micromagnetic modeling of Terahertz oscillations in an antiferromagnetic material driven by spin-Hall effect
太赫兹光源的实现是一个具有广泛应用前景的基本方面。在不同的方法中，利用自旋霍尔效应驱动反铁磁薄膜的动力学特性，可以实现紧凑型太赫兹振荡器。在这里，我们进行了系统的研究，这些太赫兹振荡器在一个完整的微磁求解器的基础上的两个耦合的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程的数值解，对于超薄膜的情况下，即当原子力显微镜的Néel温度大幅降低。我们发现了两种不同的动力学模式，取决于Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的强度。在低的磁化率下，激发出大幅度的旋进，其中两个子晶格的磁化处于均匀状态并沿相同方向旋转。在足够大的反铁磁，原子力显微镜的基态变得不均匀和反铁磁动力学的特点是超快畴壁运动。
2018-08-11 cond-mat.mes-hall
Spin-Torque-driven Terahertz Auto Oscillations in Non-Collinear Coplanar Antiferromagnets
本文从理论上和数值上研究了自旋极化方向垂直于薄膜平面的反阻尼自旋矩作用下，金属非共线共面反铁磁体（$\mathrm{Mn_{3}Sn}$和$\mathrm{Mn_{3}Ir}$）中的太赫兹自振荡现象.为了获得这些原子力显微镜的序参量动力学，我们解决了三个朗道-Lifshitz-吉尔伯特方程耦合交换相互作用假设单域和多域（微磁学）动力学过程。在强交换作用的限制下，这些手征相反的原子力显微镜中序参量的振荡动力学，对于$\mathrm{Mn_{3}Sn}$可以映射为线性阻尼驱动摆，对于$\mathrm{Mn_{3}Ir}$可以映射为非线性阻尼驱动摆.的理论框架，使我们能够识别的输入电流的要求作为一个函数的材料和几何参数，激发振荡响应。在$\mathrm{Mn_{3}Ir}$和$\mathrm{Mn_{3}Sn}$的情况下，我们还得到了大输入电流下振荡频率的封闭形式近似解。我们的阈值电流和振荡频率的解析预测与数值结果吻合良好，因此可以作为紧凑的模型来设计和优化的自动振荡器。基于隧道各向异性磁电阻原理，采用电路模型，给出了自动振荡器输出功率和效率随振荡频率变化的详细模型。最后，我们探讨尖峰动力学的两个单向以及双向耦合AFM振荡器使用非线性阻尼驱动摆方程。
2022-01-15 cond-mat.mes-hall
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
Terahertz antiferromagnetic dynamics induced by ultrafast spin currents
本文研究铁磁金属/反铁磁绝缘体双层膜，证实超快自旋电流可在皮秒尺度将磁信息传入反铁磁自旋波，为超快磁信息操控开辟新途径。
2024-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Terahertz Antiferromagnetic Spin Hall Nano-Oscillator
我们考虑了自旋霍尔几何中绝缘反铁磁体的电流诱导动力学。足够大的垂直于Néel阶的面内电流会触发声学和光学本征模之间频率的自发振荡。驱动电流的方向决定了激励的手性。当电流超过阈值时，自旋泵浦和电流引起的转矩的组合效应引入动态反馈，该动态反馈维持具有经由所施加的电流可控的幅度的稳态振荡。对于不同的反馈强度，交流电压输出作为直流电流输入的函数进行数值计算。我们的发现为太赫兹反铁磁自旋力矩振荡器开辟了一条道路。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Hallmarks of terahertz magnon currents in an antiferromagnetic insulator
本文利用飞秒激光在Py|NiO|Pt结构中激发超快自旋电流，发现NiO中自旋电流速度可达40 nm/ps，并通过非相干磁振子弹道输运解释延迟与展宽现象，为表征磁性绝缘体中太赫兹磁振子输运提供了通用方法。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of spin torques and spin pumping phenomena on magnon-plasmon polaritons in antiferromagnetic insulator-semiconductor heterostructures
本文研究了自旋力矩和自旋泵浦对反铁磁绝缘体-半导体异质结构中表面磁振子极化激元色散的影响，发现通过自旋-电荷转换可耦合磁振子与等离激元，且频率修改和杂化间隙依赖于反铁磁层厚度与模式波长。
2024-03-11 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin-orbit torques in ferromagnetic and antiferromagnetic systems
反转非对称磁性晶体和结构中的自旋轨道耦合已经成为产生复杂磁性织构、在施加电流下相互转换电荷和自旋以及控制磁化动力学的有力工具。电流诱导的自旋-轨道力矩介导角动量从晶格到自旋系统的转移，导致持续的磁振荡或铁磁和反铁磁结构的切换。磁序，畴壁和skyrmions的自旋-轨道扭矩的操纵提供了证据的电荷和自旋之间的微观相互作用在各种材料，并开辟了新的策略，设计自旋电子器件具有潜在的高影响的数据存储，非易失性逻辑，和磁振子应用。本文综述了自旋轨道电子学领域的最新进展，重点介绍了体非中心对称导体和多层异质结构（包括金属、半导体和拓扑绝缘体系统）的理论模型、材料性质和实验结果。在未来的纳米器件的非平衡自旋轨道现象的理解和优化效率的相关方面进行了讨论。
2019-04-24 cond-mat.mes-hall
Optically gated terahertz-field-driven switching of antiferromagnetic CuMnAs
我们展示了最近报道的太赫兹脉冲引起的反铁磁CuMnAs薄膜的不同电阻状态之间的切换的超快选通的可扩展和完全抑制。门控功能是通过在金属层下面的半导体衬底中光学生成的瞬时导电平行沟道来实现的。光生载流子寿命决定了抑制的时间尺度。由于我们没有观察到光脉冲对CuMnAs状态的直接影响，因此所有观察到的效应主要由衬底介导。抑制电阻切换的样品区域由光斑尺寸给出，从而使我们的方案潜在地适用于特征尺寸为~100 nm甚至更小的结构化区域的瞬态低功率掩蔽。
2021-06-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Self-induced spin-orbit torque switching in a synthetic antiferromagnetic Co 2 MnGa /MnGa bilayer
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；Université de Lorraine（洛林大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Beihang University（北京航空航天大学）
该研究在无重金属的Co2MnGa/MnGa合成反铁磁双层中实现自诱导自旋轨道矩磁化切换，为SOT器件提供新路径。
2026-10-08 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
Large interfacial spin-orbit torques in layered antiferromagnetic insulator NiPS$_3$/ferromagnet bilayers
寻找操纵磁性比特的有效方法是自旋电子学研究的核心目标之一。电产生的自旋轨道转矩（SOTs）是很好的候选者，近年来，对能够产生高效SOTs的材料的研究已经获得了很大的吸引力。虽然反铁磁体/铁磁体双层结构已被广泛用于无源应用，例如通过使用交换偏置场，但它们的有源特性尚未被广泛采用。在这里，我们显示了大的界面SOT的存在下，在双层的铁磁体和二维层状反铁磁绝缘体NiPS $_3$。我们观察到一个大的面内阻尼样界面扭矩，显示了扭矩传导率的$σ_\mathrm{DL} \approx 1 \times 10^{5} \mathrm{(\frac{\hbar}{2e}) /(Ωm)}$，即使在室温下，在文献中报道的最好的设备相比，标准的重金属为基础的和拓扑绝缘体为基础的设备。此外，我们的设备还显示出从NiPS $_3$ /铁磁体界面产生的面外场状扭矩，进一步表明在我们的结构中存在界面自旋轨道耦合。温度依赖性的测量揭示了随着温度的降低，SOT的增加，低于NiPS $_3$（$T_N \approx 170 \mathrm{K}$）的Néel温度，指出磁有序对我们测量的SOT的可能影响。我们的研究结果显示了反铁磁绝缘体和二维材料在未来自旋电子学应用中的潜力。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall
Terahertz Slonczewski propagating spin waves and large output voltage in antiferromagnetic spin-Hall nano-oscillators
本文理论研究了单轴反铁磁自旋霍尔纳米振荡器，发现其可在太赫兹频率产生径向传播的 Slonczewski 自旋波，并预测了最小阈值电流及比双轴反铁磁体大三个数量级的交流输出电压，为器件优化和远程太赫兹信号生成提供了依据。
2023-08-11 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
Non-linear dynamics near exceptional points of synthetic antiferromagnetic spin-torque oscillators
我们考虑一个人工合成的具有各向异性层间交换耦合的反铁磁自旋力矩振子。该系统在其线性化动力学中表现出异常点。我们发现的非线性动力学和动力学相图的系统分析和数值。此外，我们表明，在一个例外点附近，振荡器的功率非常敏感地依赖于注入的自旋电流。我们的研究结果可能是有用的设计敏感的磁强计和其他应用的自旋扭矩振荡器。
2023-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer torque induced spin waves in antiferromagnetic insulators
我们探讨了在绝缘反铁磁薄膜表面注入自旋电流激发自旋波的可能性。我们分析了磁补偿和非补偿接口。我们发现，在绝缘反铁磁材料中，自旋电流引起的自旋转移矩可以激发自旋波，并且所激发的自旋波的手征性由注入自旋电流的极化决定.此外，磁表面各向异性的存在可以大大增加这些激发的可及性。
2015-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Excitation and detection of coherent sub-terahertz magnons in ferromagnetic and antiferromagnetic heterostructures
相干高频磁振子（自旋波量子）的激发对高速磁振子器件的发展至关重要。在这里，我们计算演示了激发相干亚太赫兹（THz）磁振子在铁磁（FM）和反铁磁（AFM）薄膜的皮秒光声脉冲。分析计算也揭示了磁振子激发机制。通过自旋泵浦和自旋-电荷转换，这些磁振子可以将亚太赫兹电荷电流注入相邻的重金属膜，从而发射电磁（EM）波。使用一个动态相场模型，考虑耦合动力学的声波，自旋波，和EM波，我们表明，所发射的EM波保留了所有的子太赫兹磁振子模式的光谱信息，并具有足够大的幅度近场检测。这些预测表明，亚太赫兹磁振子的激发和检测可以实现在合理设计的FM或AFM薄膜异质结构，通过超快光泵太赫兹发射探测光谱。
2022-06-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
All-optical magnetometric characterization of the antiferromagnetic exchange-spring system Mn$_2$Au|Py by terahertz spin-torques
本研究通过太赫兹泵浦磁光探针实验，利用场类Néel自旋轨道力矩控制Mn2Au|NiFe交换弹簧系统，校准了AFM的光学双折射并提取了NSOTs效率，揭示了自旋主导的光学响应及畴分布，为太赫兹超快自旋相干翻转奠定基础。
2024-09-26 cond-mat.mes-hall
Temperature-driven enhancement and sign reversal of field-like torque in Py/FePS$_3$ bilayers
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）
研究揭示Py/FePS₃双层中温度驱动的场类扭矩增强与符号反转，揭示反铁磁绝缘体在调控自旋轨道扭矩对称性与效率中的作用。
2026-03-01 cond-mat.mes-hall
Spin transfer and spin pumping in disordered normal metal-antiferromagnetic insulator systems
我们考虑与金属接触的反铁磁绝缘体。金属中的自旋积累可以在反铁磁体中的交错磁场和磁化强度上引起自旋转移力矩。这些力矩与自旋泵有关：旋进反铁磁体向金属中发射自旋电流。我们研究了自旋转移力矩的各个组成部分是如何受到自旋无关的障碍和自旋翻转散射的金属。自旋守恒无序以类似于欧姆定律的方式减少了反铁磁体中的自旋与金属中的巡回自旋之间的耦合。自旋翻转散射导致自旋记忆损失与减少自旋转移扭矩。我们讨论了交错自旋流的概念，并认为它不是一个守恒量。远离界面，交错的自旋电流以不规则的方式围绕零平均值变化。一个网络模型解释了交错自旋电流的快速衰减。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall
Quantized Magneto-Terahertz Effects in the Antiferromagnetic Topological Insulator MnBi$_2$Te$_4$ Thin Films
本文利用太赫兹法拉第与克尔旋转光谱研究分子束外延生长的 MnBi$_2$Te$_4$ 薄膜，观测三种磁态，并在无栅压的 6 SL、7 SL 样品中发现 6 T 以下的量子化霍尔态。
2025-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin torque antiferromagnetic nanooscillator in the presence of magnetic noise
反铁磁材料中的自旋矩效应在高速自旋电子器件中有着重要的应用前景。在本文中，我们分析的统计特性的电流驱动的原子力显微镜纳米振荡器，导致的高斯白噪声的磁性。根据确定性动力学的特点，导出了两个简正模能量表象下的朗之万方程和福克-普朗克方程。我们找到了亚临界和超临界区域的稳态分布函数，并计算了平均能量、能量涨落及其比值（品质因数）与电流的关系。非临界模式显示了玻尔兹曼统计与电流依赖的有效温度在整个范围内的电流值。另一个的有效温度，即，软模关键地取决于亚临界区中的电流。软模的分布函数在产生阈值以上服从高斯分布。在过临界状态下，总平均能量和品质因数随电流值增长。这使AFM纳米振荡器成为有源自旋电子元件的有希望的候选者。
2012-12-27 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
Theory of Topological Spin Hall Effect in Antiferromagnetic Skyrmion: Impact on Current-induced Motion
我们证明了反铁磁Skyrmions（AFM-Sks）的非平凡磁性织构促进了流动电子的非零拓扑自旋霍尔效应（TSHE）。这导致非绝热力矩的显著增强，从而提高了Skyrmion迁移率。当减小skyrmion尺寸时，这种非绝热扭矩增加，并且因此按比例缩小导致高得多的扭矩效率。在干净的AFM-Sks，我们发现一个显着的提升TSHE接近范霍夫奇点。有趣的是，这种效果是增强远离带隙中存在的非磁性间隙缺陷。此外，与它们的铁磁对应物不同，AFM-Sks中的TSHE随着无序强度的增加而增加，从而为这种效应的材料工程开辟了有希望的途径。
2017-09-09 cond-mat.mes-hall
Anatomy of Thermally Interplayed Spin-Orbit Torque Driven Antiferromagnetic Switching
本文通过脉宽依赖翻转和时间分辨测量实验研究了磁隧道结中热效应与自旋轨道矩相互作用的AFM翻转，并引入Langevin随机场建立新模型剖析实验现象，阐明了电流诱导AFM翻转机制。
2024-10-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Theory of staggered damping-like spin-orbit torque on synthetic antiferromagnetic domain walls
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学材料科学研究所）；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）；International Center for Synchrotron Radiation Innovation Smart, Tohoku University（东北大学同步辐射创新智能国际中心）
该研究提出合成反铁磁体中交错阻尼类自旋轨道矩的理论，推导出畴壁速度的闭合形式，并预测符号反转与标度律，为实验提供直接目标。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Spin-transport, spin-torque and memory in antiferromagnetic devices: Part of a collection of reviews on antiferromagnetic spintronics
铁磁体是传感器和存储器应用的关键材料。相比之下，反铁磁体代表了磁有序材料的更常见形式，迄今为止，除了用于通过交换偏置建立参考磁取向之外，还发现了较少的实际应用。由于材料研究的最新进展和适用于器件应用的反铁磁自旋电子现象的发现，这种情况可能会在未来发生变化。Néel顺序的电开关和电检测的实验演示打开了一条通往基于反铁磁体的存储器件的路线。除了辐射和磁场的硬度，在反铁磁体中制造的存储单元本质上是多级的，可以用于神经形态计算。在反铁磁体中可达到的开关速度远远超过铁磁体和半导体存储器技术。本文综述了反铁磁体中电子自旋输运和自旋矩现象的最新研究进展，这些现象主要是相对论量子力学的结果。我们讨论了它们在纯反铁磁或铁磁/反铁磁混合存储器件中的应用
2017-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Proper dissipative torques in antiferromagnetic dynamics
毫无疑问，铁磁系统的磁化动力学由Landau-Lifshitz-Gilbert方程或其在各种自旋力矩下的推广所控制。与此相反，文献中有几组具有不同形式耗散力矩的双子格反铁磁体（AFM）的动力学方程，而没有合适的多子格反铁磁体和亚铁磁体的动力学方程。在这里，我们引入了一般的瑞利耗散泛函的拉格朗日方程，并推导出适当的形式的耗散扭矩的唯象方程的原子力显微镜与多子晶格。发现了一种由亚晶格间拖曳效应产生的新型耗散扭矩，它对磁振子寿命和畴壁运动有重要影响。特别是，我们的理论统一了文献中不同的AFM动力学方程。
2017-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A novel design to realize deterministic switching of perpendicularly magnetic layers by spin orbital torque through antiferromagnetic coupling
本文提出了一种利用自旋霍尔效应产生的自旋轨道矩实现垂直磁化层（本工作中为Co）的确定性开关的新颖而简单的多层结构。引入被钉扎层，其反铁磁耦合到磁性Co层。通过微磁学模拟，我们从开关回路、轨道和周期性自旋电流下的开关特性等方面证实了垂直磁化层的确定性开关。反铁磁相互作用占的确定性开关的结构和反转的磁性层的最终状态是可预测的，当所施加的自旋电流密度为60 MA/cm 2以上。在我们的设计中，反铁磁耦合是很容易调谐，不需要外部磁场。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
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
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
Highly efficient spin orbit torque in Pt/Co/Ir multilayers with antiferromagnetic interlayer exchange coupling
本文研究了Pt/Co/Ir多层膜中具有三个重复单元结构的自旋轨道矩（SOT）。由于该系统具有振荡层间交换耦合（IEC）与不同的Ir层厚度，我们比较的SOT的薄膜时，Co层的铁磁和反铁磁耦合。SOT的评价使用电流引起的异常霍尔电阻磁滞回线的移位。用作多层的种子层的相对厚的Pt层用于经由自旋霍尔效应产生自旋电流。在不存在反铁磁耦合的情况下，SOT相对于所施加的电流密度是恒定的，并且相应的自旋扭矩效率（即有效自旋霍尔角）为$\sim$ 0.09，与先前的报道一致。相反，对于具有反铁磁耦合的膜，SOT随着所施加的电流密度而增加并最终饱和。饱和时的SOT比无反铁磁耦合时的SOT大$\sim$ 15倍。如果我们假设由于反铁磁耦合净总磁化强度降低3倍，则自旋力矩效率是$\sim$的5倍。基于朗道-利夫希茨-吉尔伯特方程的模型计算表明，反铁磁耦合的存在可以增加SOT，但增强的程度是有限的，在这种情况下，到1.2-1.4的一个因素。因此，我们认为有其他来源的SOT，可能在界面上，这可能占在未补偿的合成反铁磁（SAF）多层膜的高效SOT。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Inelastic scattering in ferromagnetic and antiferromagnetic metal spintronics
利用铁磁电压探针模型研究了非弹性散射对铁磁和反铁磁金属自旋阀巨磁电阻和电流感生力矩的影响。该模型是基于传输理论的格林函数公式，并表示自旋相关和自旋无关的非弹性散射体的内部电压探针，被约束为分别携带无电荷电流和无自旋或电荷电流。我们发现铁磁金属自旋阀结构中的巨磁电阻和自旋转移力矩在任意强的自旋无关非弹性散射中幸存下来，而最近预测的反铁磁金属自旋阀中的类似现象被部分抑制。我们使用玩具模型的数值计算来估计反铁磁金属自旋阀的室温操作的间隔层厚度的要求。
2006-10-16 cond-mat.mes-hall
Efficient Spin-Orbit Torques in an Antiferromagnetic Insulator with Tilted Easy Plane
反铁磁体内部自旋织构的电操纵为发展具有优异速度和高器件密度的自旋电子学提供了新的机会。然而，由于不同亚晶格之间复杂的相互作用，将自旋电流注入反铁磁体并实现有效的自旋-轨道-力矩诱导开关仍然具有挑战性。与此同时，由于磁化率的降低，反铁磁物质中电流感应磁动力学的性质和大小仍然很难表征，而杂散效应使实验解释进一步复杂化。在这项工作中，通过沿非基面取向生长反铁磁绝缘体薄膜α-Fe_2 O_3，我们实现了一种结构，其中注入的自旋电流可以在倾斜的易平面内鲁棒地旋转Néel矢量，其效率与经典铁磁体相当。自旋-轨道力矩效应在其他竞争机制中脱颖而出，并导致清晰的开关动态。由于这种新的机制，在通常采用的正交开关的几何形状相比，我们实现了双极反铁磁开关沿同一个通道，一个几何形状，这是更实用的设备应用的正电流和负电流。通过使有效的自旋-轨道力矩控制反铁磁有序，倾斜的易平面几何引入了一个新的平台，定量了解反铁磁体的开关和振荡动力学。
2022-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of unconventional spin polarization induced spin orbit torque in L1$_2$-ordered antiferromagnetic Mn$_3$Pt thin films
非共线反铁磁体由于具有非平凡的自旋拓扑结构而表现出更丰富的磁输运性质，这使得我们能够利用手性更自由地操纵电荷-自旋转换。在这项工作中，我们探讨了非常规的自旋轨道扭矩的L1 $_2$有序锰$_3$铂与三角形自旋结构。我们观察到（001）取向的L1 $_2$ Mn $_3$ Pt沿$\mathbf{x}$方向的非常规自旋轨道矩，并发现它具有相对于晶向的独特符号反转行为。L1 $_2$ -有序Mn $_3$ Pt的这种非常规自旋轨道扭矩的产生可以解释为源于磁自旋霍尔效应。这一结果有助于阐明非共线反铁磁体的自旋拓扑非平凡结构与电荷自旋转换之间的关系。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
