Exploring anisotropy and diverse magnetization dynamics in specimens with vanishing magnetic moments presents a significant challenge using traditional magnetometry, as the low resolution of existing techniques hinders the ability to obtain accurate results. In this study, we delve deeper into the examination of magnetic anisotropy and quasi-static magnetization dynamics in \mrg\,(MRG) thin films, as an example of a compensated ferrimagnetic half-metal, by employing anomalous Hall effect measurements within a tetragonal crystal lattice system. Our research proposes an innovative approach to accurately determine the complete set of anisotropy constants of these MRG thin films. To achieve this, we perform anomalous Hall voltage curve fitting, using torque models under the macrospin approximation, which allow us to obtain out-of-plane anisotropy constants $K_1=4.0\times10^4$ J m$^{-3}$ ($K_1/M=0.655$\,T) and $K_2=2.54\times10^4$ J m$^{-3}$ ($K_2/M=0.416$\,T), along with a weaker in-plane anisotropy constant $K_3=3.48\times10^3$ J m$^{-3}$ ($K_3/M=0.057$\,T). By additionally employing first-order reversal curves (FORC) and classical Preisach hysteresis (hysterons) models, we are able to validate the efficacy of the macrospin model in capturing the magnetic behavior of MRG thin films. Furthermore, our investigation substantiates that the complex quasi-static magnetization dynamics of MRG thin films can be effectively modelled using a combination of hysteronic and torque models. This approach facilitates the exploration of both linear and non-linear quasi-static magnetization dynamics, in the presence of external magnetic field and/or current-induced effective fields, generated by the spin-orbit torque and spin transfer torque mechanisms.
研究了富过渡金属(TM)和富稀土(RE)两种结构的亚铁磁性Gd $_x$(Fe $_{90}$ Co $_{10}$)$_{100-x}$薄膜的自旋-轨道转矩开关。自旋-轨道扭矩驱动的磁化切换遵循相同的偏手性在TM-丰富和RE-丰富的样品相对于总磁化,但偏手性的切换是相反的相对于TM磁化。这表明自旋-轨道-转矩驱动的磁切换的符号遵循总磁化,尽管基于输运的技术(诸如异常霍尔效应)仅对过渡金属磁化敏感。这些结果为研究反铁磁耦合亚晶格材料中自旋角动量转移的物理性质提供了重要的理论依据。
Fully Compensated Ferrimagnetic Properties of (Cr,Fe)S Compound with a Pyrrhotite-type Structure
Institute for Materials Research, Tohoku University(东北大学物质材料研究研究所);Graduate School of Engineering, Tohoku University(东北大学研究生院工学研究科);Faculty of Materials for Energy, Shimane University(岛根大学能源材料学部);Graduate School of Engineering, Kyushu University(九州大学研究生院工学研究院);Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology(日本海洋地球科学技术局);Center for Spintronics Research Network (CSRN), Graduate School of Engineering Science, Osaka University(大阪大学工程科学研究生院自旋电子学研究网络中心);Graduate School of Engineering, Osaka University(大阪大学研究生院工学研究科);Research Center for Computational Design of Advanced Functional Materials, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology(产业技术综合研究所先进功能材料计算设计研究中心);Academeia Co. Ltd.(Academeia有限公司);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)
Coexistence of Altermagnetic and Compensated Ferrimagnetic Motifs in a Noncollinear Multiferroic
Institute of Materials Science, Technical University of Darmstadt(达姆施塔特工业大学材料科学研究所);Physics Department and CSMB, Humboldt-Universität zu Berlin(柏林洪堡大学物理系和CSMB);Department of Physics, Stockholm University(斯德哥尔摩大学物理系);Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden(德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所);Department of Physics, Birla Institute of Technology Mesra(米斯拉比尔拉理工学院物理系);Suzhou Laboratory(苏州实验室);Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ctd.qmat(维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ctd.qmat);Institute of Theoretical Physics, Technische Universität Dresden(德累斯顿工业大学理论物理研究所);Department of Chemistry and Physics of Materials, University of Salzburg(萨尔茨堡大学材料与化学物理系)
Indian Institute of Technology Palakkad(印度理工学院帕拉卡德分校);Indian Institute of Technology Bombay(印度理工学院孟买分校);Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校);Central University of Haryana(哈里亚纳邦中央大学);Indian Institute of Science Education and Research, Thiruvananthapuram(印度科学教育与研究机构,特鲁万得琅校区);UGC-DAE Consortium for Scientific Research(UGC-DAE科学研究联盟);Bhabha Atomic Research Centre(巴哈原子研究中心);Homi Bhabha National Institute(霍米·巴巴国立研究所)
Current-induced in-plane magnetization switching in biaxial ferrimagnetic insulator
铁磁绝缘体(FiMI)广泛应用于微波、磁光器件以及自旋热电子学中,其磁化方向对器件性能起着重要作用。通常通过施加外部磁场来切换磁化。在这里,我们研究了电流诱导的自旋轨道转矩(SOT)开关的磁化在Y3 Fe 5 O 12(YIG)/Pt双层膜与面内磁各向异性,其中开关检测自旋霍尔磁阻。在室温下,当阈值电流密度为10^7 A·cm^-2时,可以发现可逆开关。反平行和不等磁矩的YIG亚晶格与电流脉冲方向平行或反平行排列,这与反铁磁系统中的Neel序反转相一致。有人提出,这样的开关行为可能是触发的反阻尼力矩作用在两个反平行的子晶格的FiMI。这一发现不仅拓宽了电学磁化翻转的研究领域,促进了人们对磁化翻转的理解,而且为实现低功耗的全电调制微波器件和自旋热电子学奠定了基础。
Max-Planck-Institut for Sustainable Materials(马克斯·普朗克可持续材料研究所);Christian Doppler Laboratory for magnet design through physics informed machine learning, Department for Integrated Sensor Systems, University for Continuing Education Krems(克雷姆斯继续教育大学综合传感器系统系克里斯蒂安·多普勒物理信息机器学习磁设计实验室);Ruhr-Universität Bochum(波鸿鲁尔大学);Carl-von-Ossietzky University of Oldenburg(奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学);Mercedes-Benz Turk A.S.(梅赛德斯-奔驰土耳其股份公司);BAM Federal Institute for Materials Research and Testing(联邦材料与测试研究所);Universitat de Barcelona(巴塞罗那大学)
Non-equilibrium spin dynamics in the temperature and magnetic field dependence of magnetization curves of ferrimagnetic Co$_{1.75}$Fe$_{1.25}$O$_4$ and its composite with BaTiO$_3$
对铁磁Co $_{1.75}$ Fe $_{1.25}$ O $_4$(CFO)及其与无磁BaTiO $_3$(BTO)复合材料的非平衡磁现象(磁阻塞、记忆、交换偏置和老化效应)进行了比较研究。同步辐射X射线衍射图谱证实了复合材料中CFO和BTO结构的共存,但磁自旋动力学已被显着修改。通过不同的磁场测量模式(零场冷却和场冷却),结合磁场ON和OFF模式以及随时间变化的磁化强度,研究了室温以下亚铁磁畴的阻塞现象。非常规协议的应用在时间相关的磁化测量在不同阶段的温度和磁场的磁化曲线的依赖性已被有用的揭示非平衡动力学的磁自旋序。离场弛豫实验的应用使得调节系统的磁状态和磁性成为可能。通过对Co $_{1.75}$、Fe $_{1.25}$ O $_4$尖晶石氧化物及其与BaTiO $_3$颗粒复合物的实验结果的比较,了解了磁性颗粒与非磁性颗粒之间的界面耦合对不同磁性现象(亚稳磁态、交换偏置和记忆效应)的作用。
Fully compensated ferrimagnetic triferroics and multistate transport in hidden-phase wurtzite MnSe monolayer
Zhoukou Normal University(周口师范学院);Huazhong University of Science and Technology(华中科技大学);Chongqing University of Posts and Telecommunications(重庆邮电大学);Columbia University(哥伦比亚大学);University of West Bohemia(西波希米亚大学)
三金红石型LiFe $_2$ F $_6$是具有Fe $^{2+}$ /Fe $^{3+}$构型的电荷有序材料。本文从理论上研究了它的磁性、电子结构、相变和电荷有序等物理性质。一方面,电荷有序化导致了具有大极化的不适当的铁电性。另一方面,它的磁性基态可以通过适度的压缩应变从反铁磁调谐到亚铁磁。因此,LiFe $_2$ F $_6$可以是具有大磁化和极化的稀有多铁性。最重要的是,由于电荷有序是铁电性和磁化的共同成分,因此可以通过翻转极化来完全切换净磁化,从而呈现固有的强磁电效应和期望的功能。
Observation of Coherently Coupled Cation Spin Dynamics in an Insulating Ferrimagnetic Oxide
许多技术上有用的磁性氧化物是亚铁磁绝缘体,其由化学上不同的阳离子组成。在这里,我们研究了不同的磁性阳离子在亚铁磁性NiZnAl铁氧体(Ni $_{0.65}$ Zn $_{0.35}$ Al $_{0.8}$ Fe $_{1.2}$ O $_4$)在连续微波激发下的自旋动力学。具体来说,我们采用时间分辨的X射线铁磁共振分别探测Fe $^{2+/3+}$和Ni $^{2+}$阳离子在不同的亚晶格网站。我们的研究结果表明,旋进阳离子时刻保持刚性,共线配置内$\approx$ 2 $^\circ$。此外,对于铁氧体中的所有磁性阳离子,有效自旋弛豫在$<$ 10%以内是相同的。因此,我们验证了经常假设的“类铁磁”的动力学共振驱动的亚铁磁氧化物,从不同的阳离子的磁矩旋进作为一个连贯的,集体磁化。
The prospects of nonthermal magnetization switching in near-compensated rare earth iron garnets
Moscow Institute of Physics and Technology(莫斯科物理技术学院);Russian Quantum Center(俄罗斯量子中心);Lomonosov Moscow State University(莫斯科国立罗蒙诺索夫大学);Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences(俄罗斯科学院普罗霍洛夫普通物理研究所)
Large anomalous Nernst effect in non-crystalline Gd-Fe ferrimagnetic alloy films for flexible thermoelectric applications
反常能斯特效应(ANE)是一种基于磁性金属的热电荷转换机制,在薄热电器件中的应用已得到广泛研究。低磁化强度和室温下的制备对于塑料衬底上的柔性ANE热电器件是重要的。因此,我们在这项研究中,通过系统地改变Gd组分x,研究了具有低磁化强度的亚铁磁GdxFe 100-x薄膜中的ANE。虽然具有接近磁补偿组分的Gd组分的Gd 33 Fe 67膜表现出非常低的磁化强度,但获得了2.13 uV/K的ANE系数|S_ANE|,这接近于迄今为止报道的最高值。最后,我们证明了ANE在柔性片材上沉积的Gd 33 Fe 67膜中。在保持样品柔性的同时获得了足够的ANE电压,表明该材料在利用Gd-Fe膜的ANE的热电器件中的潜在应用。