Observation of strong bulk damping-like spin-orbit torque in chemically disordered ferromagnetic single layers
强阻尼类自旋轨道力矩（τDL）在实现超快节能磁存储器、振荡器和逻辑方面具有巨大的潜力。到目前为止，所报道的施加在薄膜磁体上的τDL必须来自外部产生的自旋电流或来自非中心对称GaMnAs单晶中的内部非平衡自旋极化。在这里，我们第一次证明了一个非常强大的，意想不到的τDL从铁磁单层的化学无序，面心立方CoPt内的电流流动。我们建立了新的τDL是一种体效应，单位电流密度的强度随CoPt厚度单调增加，并且对CoPt表面是否存在自旋阱不敏感。这种τDL很可能是由与强自旋霍尔效应（SHE）相关的净横向自旋极化引起的，而在材料中没有可检测到的长程不对称性。这些结果拓宽了自旋轨道电子学的范围，并为开发基于单层的自旋矩存储器，振荡器和逻辑技术提供了新的途径。
2020-08-19 cond-mat.mtrl-sci 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
Rashba spin torque in an ultrathin ferromagnetic metal layer
在缺乏反转对称性的二维铁磁金属层中，巡游电子介导Rashba自旋轨道相互作用和铁磁序参量之间的相互作用，导致施加在磁化上的Rashba自旋力矩。利用Keldysh方法，在同时考虑磁性和自旋轨道耦合的情况下，我们导出了一个自旋扩散方程，该方程提供了对扩散自旋动力学的相干描述。讨论了在大自旋轨道耦合和弱自旋轨道耦合条件下自旋矩的特性及其对磁化动力学的影响。
2011-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Separation of Artifacts from Spin-Torque Ferromagnetic Resonance Measurements of Spin-Orbit Torque for the Low-Symmetry van der Waals Semi-Metal ZrTe$_\textbf{3}$
我们测量的自旋-轨道扭矩所产生的剥离层的低对称性半金属ZrTe $_3$使用自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）技术。当ZrTe $_3$具有大于约10 nm的厚度时，由于自旋泵浦和/或共振加热引起的伪影可导致标准ST-FMR分析将转矩效率的真实大小高估多达30倍，并且不正确地指示自旋-轨道转矩强烈地依赖于ZrTe $_3$层厚度。通过最近开发的检测霍尔几何结构以及纵向几何结构中的ST-FMR信号的方法，仍然可以在相当大的厚度范围内实现无伪影测量。ZrTe $_3$ /坡莫合金样品产生常规的面内抗阻尼自旋扭矩效率$ξ_{||}^{\text{DL}}$ = 0.014 $\pm$ 0.004，以及非常规的面内类场扭矩效率$|ξ_{||}^{\text{FL}}|$ = 0.003 $\pm$ 0.001。面外反阻尼力矩可以忽略不计。我们认为，文物同样干扰标准ST-FMR分析的其他范德瓦尔斯样品厚约10 nm。
2021-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit-torque and magnetic damping in tailored ferromagnetic bilayers
我们研究了由Co和坡莫合金（Py）组成的铁磁（FM）双层膜中的自旋-轨道-力矩驱动的铁磁共振（FMR）。我们发现，FM层接触的Pt层占主导地位，决定自旋霍尔角，这是符合自旋透明模型。相比之下，FMR线宽不仅受到Pt上的自旋泵浦效应的影响，|在FMMgO界面处的双磁振子散射等自旋弛豫也导致了FMR线宽的增加，CoMgO界面导致了FMR线宽的显著增加，而Py界面导致了FMR线宽的显著增加。|MgO界面的影响较小。每个界面对自旋霍尔角和耗散参数的不同贡献表明Pt |Co| Py的堆叠构型|MgO需要比Pt |Py| Co更少的写入能量|MgO在自旋-轨道-力矩驱动的磁开关中的应用。我们的方法提供了一个很有前途的方法来优化材料参数的工程界面与重金属或氧化物层接触。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Light-induced torque in ferromagnetic metals via orbital angular momentum generated by photon-helicity
本研究通过探究Co$_{1-x}$Pt$_{x}$合金薄膜中光子螺旋度诱导的磁化进动，发现了单个铁磁层中未被讨论的类阻尼力矩，并基于自旋轨道耦合模型阐明了力矩的成分依赖性，增进了对磁金属中光子螺旋度与磁化相互作用物理机制的理解。
2025-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Surface spin-transfer torque and spin-injection effective field in ferromagnetic junctions: Unified theory
本文从理论上考虑了自旋阀型铁磁金属结中垂直于界面流动的电流。首次研究了一种有效的方法来计算两种电流效应的同时作用，即非平衡纵向自旋注入和横向自旋转移表面力矩。推导并求解了涨落的色散关系。对于足够厚的自由层，解决了由于不稳定而产生的稳态非线性问题。
2005-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic rogue wave in a perpendicular anisotropic ferromagnetic nanowire with spin-transfer torque
研究了铁磁纳米线中自旋波背景下电流控制下的动态孤子运动。利用较强的呼吸子特征，得到了新的磁异常波，并阐明了其形成机制。磁异常波的产生主要是能量和磁振子向中心聚集的结果。我们还观察到自旋极化电流可以控制包络孤子与背景之间的磁振子交换速率，并解析地得到了临界电流条件。更有趣的是，自旋转移力矩在低于和高于临界值的情况下起着完全相反的作用。
2011-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Direct and inverse spin-orbit torques in antiferromagnetic and ferromagnetic FeRh/W(001)
我们用\textit{ab-initio}方法研究了沉积在W（100）上的FeRh（001）的自旋轨道矩（SOT）。由于FeRh在室温附近经历铁磁-反铁磁相变，因此我们考虑了FeRh的两相。在反铁磁的情况下，我们发现，有效的磁场的均匀扭矩是交错的，因此理想的诱导磁化动力学或切换反铁磁体（AFM）。在反铁磁共振的反SOT感应电流密度，这可以从SOT确定。在铁磁的情况下，我们的计算预测的SOT，这也可以用来描述在铁磁共振感应的交流和直流电流的偶数和奇数分量。为了比较，我们计算了Fe/W（001）的c（$2\times 2$）AFM态的SOT。
2021-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Universal angular magnetoresistance and spin torque in ferromagnetic/normal metal hybrids
铁磁/正常金属（F/N）异质结构的电阻取决于结的性质，所述结可以是隧道势垒、点接触或金属间界面。对于所有的结类型，无序的F/N/F垂直自旋阀的电阻作为磁化矢量之间的角度的函数被示出服从一个简单的普遍规律。自旋电流感生的磁化力矩可以通过这些自旋阀的角磁阻来测量。所得结果可推广到任意磁电子电路。
2002-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological spin-torque in non-collinear anti-ferromagnetic 3Q state
研究非共线反铁磁3Q态拓扑相中的自旋力矩，发现边缘存在非零力矩且方向依赖于边缘切割方式。
2024-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin torque and charge resistance of ferromagnetic semiconductor $2π$ and $π$ domain walls
电荷电阻和自旋扭矩产生的相干载流子传输通过铁磁360度畴壁，虽然他们遵循定性不同的趋势比180度畴壁。360度畴壁的电荷电阻在中间壁厚处达到最大值，不像180度畴壁，其电阻随壁厚单调减小。的自旋扭矩的峰值振幅和最佳的畴壁的厚度，以最大限度地提高扭矩为360度的壁是两倍以上的发现为180度的畴壁在相同的材料，产生较大的畴壁速度为360度的壁，并提出意想不到的非线性磁电子器件纳入畴壁运动。
2009-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal torque operators in ab initio theory of the Gilbert damping in random ferromagnetic alloys
本文提出了一种替代无序铁磁合金中Gilbert阻尼的从头算理论。该理论依赖于引入非局部扭矩，取代传统的本地扭矩运营商在著名的扭矩相关公式，并可以制定内的原子球近似。在一个简单的紧束缚模型中给出了该体系的形式，并在相对论紧束缚线性Muffin-tin轨道（TB-LMTO）方法和相干势近似（CPA）下进行了详细计算。由此产生的非局部扭矩表示的非随机，非网站对角和自旋无关的矩阵，这简化了配置平均。CPA-顶点修正对理论的内部一致性以及与基于随机局部力矩的第一性原理方法的等价性起着至关重要的作用。这种等价性也说明了计算吉尔伯特阻尼参数的二元NiFe和FeCo随机合金，为纯铁与模型原子级的障碍，和化学计量的FePt合金与不同程度的L10原子长程序。
2015-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Current induced spin injection and surface torque in ferromagnetic metallic junctions
从理论上考虑了电流非平衡自旋注入和电流感生表面力矩两种效应对自旋阀型铁磁金属结的联合影响。假设CPP配置。的考虑是基于解决一组耦合的移动电子和晶格磁化的运动方程。边界条件来自总磁通连续性条件。色散关系推导出电流相关的自旋波起伏。当电流密度超过某个阈值时，波动变得不稳定。纵向自旋注入和力矩的联合作用降低了不稳定性阈值。自旋注入软化了阈值附近的自旋波频率，并在注入接触处钉扎磁化。随着电流的增加，钉扎作用增强，从而出现新的自旋波共振线。
2004-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer torque in ferromagnetic bilayers generated by anomalous Hall effect and anisotropic magnetoresistance
本文提出了一个从纵向磁阻测量确定铁磁双层膜中自旋-轨道相互作用激发的自旋转移矩效率的实验方案。在适当的边界条件下求解扩散自旋输运理论，给出了纵向电荷电流密度的解析公式。纵向充电电流具有与自旋转移力矩效率的平方成比例的项，并且还取决于膜厚度与铁磁体的自旋扩散长度的比率。从作为厚度的函数的纵向电阻率的测量中提取该贡献可以给出自旋转移扭矩效率。
2016-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic fingerprint in a ferromagnetic wire: Spin torque diode effect and induction of the DC voltage spectrum inherent in the wire under application for RF current
研究了单层铁磁导线上的磁畴壁对恒定波射频电流的整流效应。直流（DC）电压由自旋扭矩二极管效应产生，自旋扭矩二极管效应是由于由自旋极化RF电流诱导的共振自旋波激发引起的磁阻振荡的结果。DC电压谱强烈地依赖于DW中的内部自旋结构，其对应于铁磁线中的自旋结构的磁指纹。
2007-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Torques in Ferromagnetic/Normal Metal Structures
最近的自旋电流诱导磁化反转的理论制定的自旋混合电导$G^{mix}$。我们评估$G^{mix}$从第一性原理的磁性和非磁性材料之间的一些（无序）的接口。在多端器件中，隧道结或铁磁绝缘体的一侧的磁化方向可以理想地以可忽略的电荷电流耗散来切换。
2001-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Facet-dependent giant spin orbit torque in single crystalline antiferromagnetic Ir-Mn / ferromagnetic permalloy bilayers
自旋轨道转矩的目的是操纵的铁磁（FM）薄膜或纳米元件的自旋电子技术的磁化已经有相当大的兴趣。自旋-轨道扭矩源自自旋电流，该自旋电流由扩散到相邻FM材料中的具有显著自旋-轨道耦合的材料中的电荷电流产生。已经进行了大量的努力来寻找表现出大的自旋霍尔角，即有效的电荷到自旋电流转换的候选材料。在这里，我们报告，使用自旋扭矩铁磁共振，观察到一个巨大的自旋霍尔角高达~0.35（100）取向的单晶反铁磁（AF）IrMn 3薄膜，耦合到铁磁坡莫合金层，和一个自旋霍尔角，约三倍小（111）取向的薄膜。对于（100）取向的样品，我们表明，自旋霍尔角的大小可以显着改变通过操纵的人口的各种AF域通过场退火。使用从头计算，我们表明，IrMn 3的三角形AF结构产生了实质性的固有自旋霍尔电导率，其（100）比（111）取向大三倍，与我们的实验结果一致。
2016-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of the Efficiency of Spin Hall Torque on the Transparency of Pt-Ferromagnetic Layer Interfaces
我们报告说，自旋电流传输跨铂铁磁体（FM）接口是强烈依赖于FM层的类型和厚度和后沉积处理协议。通过采用谐波电压测量和自旋扭矩铁磁共振测量，我们发现，在不同的界面条件下，Pt自旋霍尔效应施加阻尼类自旋扭矩FM的效率范围从< 0.05 to >0.10。我们还表明，温度依赖性的自旋扭矩效率的阻尼类扭矩和类场扭矩是依赖于Pt-FM接口的细节。在考虑界面自旋传输因子后，本研究中使用的Pt薄膜的“内部”自旋霍尔角估计为~ 0.20。这表明Pt-FM界面的精心设计可以提高Pt基自旋电子器件的自旋霍尔扭矩效率。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of spin-orbit torque on the ferromagnetic and exchange spin wave modes in ferrimagnetic CoGd alloy
利用微聚焦布里渊光散射技术研究了自旋-轨道矩对几乎角动量补偿的亚铁磁CoGd合金薄膜中热自旋波的影响。自旋-轨道力矩由在CoGd附近的Pt层中流动的电流产生。在我们的测量中，铁磁和交换模式都被检测到。铁磁模的强度和线宽由自旋轨道矩修正。相反，交换模的性质不受自旋轨道力矩的影响。我们还发现，这两种模式的频率和线宽显着修改焦耳加热，由于强烈的温度依赖性的CoGd的磁性在角动量补偿点附近。我们的研究结果提供了深入了解的机制，可以实现亚太赫兹磁性纳米振荡器的基础上亚铁磁材料，以及在反铁磁体的相关影响。
2020-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial ferromagnetic semiconductor GdN thin films on Si substrate
本文已被作者撤回
2010-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torque in a Single Ferromagnetic Layer with Large Spin-Orbit Coupling
重金属/铁磁体异质结构中的自旋-轨道力矩与破坏的空间反转对称性提供了一个有效的机制，操纵磁化使用的充电电流。在这里，我们报告的存在下，在一个单一的铁磁层在不对称的MgO/Fe0.8Mn0.2和对称的MgO/Fe0.8Mn0.2/MgO结构，这表明自己在一个有效的字段横向的充电电流的形式的自旋扭矩。电流到有效场的转换效率，其特征在于使用非线性磁阻和二阶平面霍尔效应方法，是在典型的重金属/铁磁体双层的效率相媲美。我们认为，扭矩是由自旋旋转在附近的表面通过杂质散射在存在一个强的自旋轨道耦合。来自顶面和底面的扭矩不是相互抵消，而是简单地相加，导致相当大的净扭矩，这在实验中很容易观察到。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigating spin and orbital effects via spin-torque ferromagnetic resonance
Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）；Universidade Federal de Viçosa（维索萨联邦大学）
本文利用自旋扭矩铁磁共振技术研究了多种双层系统中自旋和轨道扭矩现象，提取了各样品的阻尼型和场型扭矩成分及阻尼型扭矩效率，并验证了垂直方向的扭矩成分，支持了轨道霍尔效应相关的轨道扭矩存在。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall 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
Dynamics of an elliptical ferromagnetic skyrmion driven by the spin-orbit torque
磁skyrmion是一个很有前途的积木开发信息存储和计算设备。它可以被稳定在一个铁磁薄膜与Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（磁）。运动的铁磁skyrmion可能表现出skyrmion霍尔效应，即skyrmion在自旋流的驱动下表现出横向位移。在这里，我们数值计算和理论研究的电流驱动的动力学的铁磁纳米尺度skyrmion的各向异性的双折射的存在下，其中的skyrmion具有椭圆形。研究了椭圆Skyrmion的Skyrmion霍尔效应。研究发现，通过调节椭圆Skyrmion的形状，可以控制Skyrmion的Hall角。我们的结果揭示了斯基米恩形状与斯基米恩霍尔效应之间的关系，这对于构建具有优选斯基米恩霍尔角的基于斯基米恩的自旋电子器件可能是有用的。此外，我们的研究结果提供了一种方法，最小化的Skyrmion霍尔角的应用程序的基础上的直线运动的Skyrmion。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Inductive detection of inverse spin-orbit torques in magnetic heterostructures
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（约翰内斯·古腾堡美因茨大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
研究通过诱导技术检测磁异质结构中的反向自旋轨道扭矩，利用自旋轨道扭矩驱动磁化动态，并通过矢量网络分析仪研究自旋动力学与反向自旋轨道扭矩过程中的电荷电流生成。
2024-09-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Control of out-of-plane anti-damping spin torque with a canted ferromagnetic spin source
本研究通过铁磁SrRuO3层的倾斜磁矩构型获得面外反阻尼自旋矩，验证了其可由磁矩取向调控且两种自旋流均有贡献，为高效垂直磁存储切换提供支持。
2025-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved detection of spin-transfer-driven ferromagnetic resonance and spin torque measurement in magnetic tunnel junctions
近几年来，一些实验技术被引入磁性隧道结（MTJ）中，试图测量自旋转移力矩。自旋力矩对偏置的依赖性对于理解磁性器件中的基本自旋物理和应用是重要的。然而，以前的技术只提供了间接的测量扭矩和他们的结果，迄今为止的偏置依赖性是定性和定量不一致的。在这里，我们表明，自旋扭矩的MTJ可以直接测量使用时域技术来检测响应于振荡自旋扭矩的共振磁进动。该技术是准确的高偏置制度相关的应用程序，因为它直接检测小角度线性响应的磁动力学所造成的自旋扭矩，它是相对免疫影响竞争技术的文物。在高偏压下，我们发现自旋力矩矢量显着不同于通常假设的简单的最低阶泰勒级数近似。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Torque Ferromagnetic Resonance Measurements of Damping in Nanomagnets
利用微波频率自旋转移矩驱动的铁磁共振，在室温下测量了薄膜CoFeB和坡莫合金（Py）纳米磁体的磁阻尼参数α。我们得到的$α_{CoFeB} = 0.014 \pm 0.003$和$α_{Py}=0.010 \pm 0.002$，扩展薄膜的测量值相当，但显着小于以前确定的有效阻尼类似的纳米磁体适合大角度磁激发和磁反转的时域研究。大振幅纳米磁体动力学的较大阻尼归因于非均匀磁模式的非线性激励。
2007-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigation of spin orbit torque driven dynamics in ferromagnetic heterostructures
我们使用时间分辨（TR）测量的基础上的极性磁光克尔效应（MOKE）的自旋轨道力矩激发的磁化动力学研究在Py（坡莫合金）/Pt和Ta/CoFeB双层膜。分析表明，类场（FL）自旋轨道力矩（SOT）决定了磁化旋进的第一个振荡周期的振幅，类阻尼（DL）力矩决定了最终的稳态磁化强度.在我们的双层样品中，我们提取了有效字段，hFL和hDL，从时间分辨的磁化振荡谱的两个SOT。提取的值是在良好的协议与时间积分DCMOKE测量中提取的，这表明SOTs不改变在高频率。我们还发现，第一个振荡的振幅比的稳定状态是线性比例的比率hFL/hDL。第一振荡幅度与沿电流方向施加的外部场成反比，而稳态值与沿电流方向施加的外部场无关。
2019-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Voltage Dependence of Spin Transfer Torque in Magnetic Tunnel Junctions
本文采用紧束缚模型，在非平衡格林函数的框架下，对磁性隧道结中的自旋转移矩进行了理论研究。我们表明，作为施加电压的函数的自旋转移力矩的行为可以在很宽的范围内变化，这取决于包括磁性隧道结的铁磁电极和绝缘体的能带参数。的行为的平行和垂直分量的自旋力矩的地址。这种行为解释的自旋和充电电流的依赖性和在绝缘体和费米表面的铁磁电极，包括结的倏逝态之间的相互作用。讨论了零偏压下自旋转移矩垂直分量（类场分量）的来源，即通过铁磁电极间势垒的交换耦合。
2008-06-02 cond-mat.mtrl-sci
A Comparative Study on Spin-Orbit Torque Efficiencies from W/ferromagnetic and W/ferrimagnetic Heterostructures
它已被证明，W在其电阻形式具有最大的自旋霍尔比在所有重过渡金属，这使得它是一个很好的候选人产生有效的阻尼类自旋轨道扭矩（DL-SOT）作用于相邻的铁磁或亚铁磁（FM）层。在这里，我们提供了一个系统的研究的自旋输运性质的W/FM磁性异质结构的FM层是铁磁Co $_{20}$ Fe $_{60}$ B $_{20}$或亚铁磁Co $_{63}$ Tb $_{37}$与垂直磁各向异性。采用电流诱导磁滞回线法研究了W/Co $_{20}$ Fe $_{60}$ B $_{20}$和W/Co $_{63}$ Tb $_{37}$体系的DL-SOT效率$|ξ_{DL}|$与W缓冲层的微观结构之间的关系。在W/Co $_{20}$ Fe $_{60}$ B $_{20}$和W/Co $_{63}$ Tb $_{37}$异质结构中，当W层部分非晶时，分别获得最大值的$|ξ_{DL}|\approx 0.144$和$|ξ_{DL}|\approx 0.116$。我们的研究结果表明，自旋霍尔效应从电阻相的W可以被用来有效地控制铁磁和亚铁磁层通过DL-SOT机制。
2017-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric Pt/Co/Pt structure as a platform for extracting pure spin Hall torque
我们定量研究了纯自旋霍尔效应产生的自旋-轨道扭矩在很宽的温度范围内，通过强化消除Rashba自旋-轨道扭矩使用Pt/Co/Pt三层与非对称的顶部和底部的Pt层的厚度。通过对电流感生有效场的矢量测量，证实了Rashba效应的微小贡献。为了精确测定自旋霍尔力矩的大小，通过在SiO2和Gd 3Ga 5 O 12（GGG）衬底上制备对称的Pt/Co/Pt结构，验证了自旋霍尔力矩的完全消除.尽管GGG衬底上的自旋霍尔扭矩完全抵消，但即使当SiO2衬底上的顶部和底部Pt层具有相同的厚度时，自旋霍尔扭矩也不能完全抵消，这表明GGG衬底上的Pt/Co/Pt三层是用于精确测量自旋霍尔扭矩的合适系统。Pt/Co/Pt/GGG在300 ~ 10 K范围内的矢量测量结果表明，自旋霍尔矩几乎与温度无关，这在Pt的自旋霍尔角与温度无关的假设下定量地再现了这一点。
2016-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of MgO tunnel barrier thickness on spin-transfer ferromagnetic resonance and torque in magnetic tunnel junctions
利用自旋扭矩二极管效应研究了具有不同厚度MgO隧道势垒（0.75 nm < $t_{MgO}$ < 1.05 nm）的对称磁性隧道结（MTJ）中的自旋转移铁磁共振（ST-FMR）。将RF电流施加到纳米尺寸的MTJ中在频率与由自旋转移扭矩引起的电阻振荡共振时在器件两端产生DC混合电压。通过比较ST-FMR信号与宏自旋和微磁模拟，分析了MTJ自由层和参考层的磁化进动。由不同直流偏压下的ST-FMR谱，导出了面内和垂直方向的转矩。实验和自由电子模型计算表明，绝对转矩值与隧道势垒厚度无关。讨论了MTJ自由层和参考层之间的耦合对ST-FMR信号的影响以及由此导出的力矩。
2013-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Finite size effects on spin-torque driven ferromagnetic resonance in spin-valves with a Co/Ni synthetic free layer
利用自旋矩驱动铁磁共振（ST-FMR）研究了纳米结中Co/Ni合成层的磁激发。场扫描ST-FMR测量在垂直于层表面施加磁场的情况下进行。共振线是在低振幅激励下以线性响应方式测量的。所得到的共振场进行了比较与使用传统的射频场驱动的FMR扩展膜具有相同的Co/Ni层结构。一个较低的共振场被发现在受限的结构。讨论了偶极场对Co/Ni层的影响以及有限尺寸效应对自旋波谱的影响。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Self-current induced spin-orbit torque in FeMn/Pt multilayers
铁磁金属/重金属双层膜的自旋-轨道矩的研究以及利用面内电流实现磁化翻转的研究已经得到了广泛的关注。由于自旋-轨道矩与铁磁层的厚度成反比，因此只有在具有双磁性层的双层膜中才能实现相当大的效应。在这里，我们证明，通过交替堆叠超薄Pt和FeMn，FeMn/Pt多层膜可以同时实现铁磁性能和电流诱导的自旋轨道扭矩，而对其总厚度没有任何限制。这些多层膜的临界行为严格遵循具有有限居里温度分布的三维海森堡模型。自旋力矩有效场比具有相同等效NiFe厚度的NiFe/Pt双层膜的自旋力矩有效场大约4倍。自电流产生的自旋扭矩能够可逆地切换磁化，而不需要外部场或厚的重金属层。去除厚度限制和使用相邻重金属层的必要性为实际应用中利用自旋轨道扭矩开辟了新的可能性。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Switching ferromagnetic spins by an ultrafast laser pulse: Emergence of giant optical spin-orbit torque
更快的磁纪录技术是海量数据存储和大数据科学不可或缺的。{全光自旋开关提供了一种可能的解决方案}，但目前它仅限于少数昂贵且复杂的稀土亚铁磁体。在更丰富的铁磁体中的自旋开关可能会大大扩展全光自旋开关的范围。在这里，通过研究40，000个铁磁自旋，我们表明，这是决定自旋开关过程中的铁磁体和亚铁磁体的光学自旋轨道力矩。只有当合金中每种成分的有效自旋角动量超过临界值时，才会发生自旋转换。由于强交换耦合，铁磁体中的自旋开关比弱耦合亚铁磁体快得多。这为全光自旋开关建立了一个范例。由此产生的磁场（65 T）是如此之大，它将显著降低自旋电子学中的高电流，从而代表了光自旋电子学的开始。
2016-09-19 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque generation in bilayers composed of CoFeB and epitaxial SrIrO$_{3}$ grown on an orthorhombic DyScO$_{3}$ substrate
本研究在正交DyScO₃衬底上制备外延SrIrO₃与CoFeB的双层膜，测得其类阻尼自旋轨道矩效率约为0.32，是同厚度铂对照样品的三倍，证明该材料有望用于低功耗自旋轨道矩器件。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Observation of droplet soliton drift resonances in a spin-transfer-torque nanocontact to a ferromagnetic thin film
磁液滴孤子是在具有垂直磁各向异性的薄膜中激发的一种非线性动力学模式，具有自旋转移矩。虽然液滴孤子已被证明是稳定的滞后响应所施加的电流和磁场在低温下，在室温下的测量表明不太稳定和减少的滞后宽度。在这里，我们报告的证据液滴孤子漂移不稳定性，导致漂移共振，在室温下，解释其较低的稳定性。微磁学模拟表明，漂移不稳定性是由纳米接触区域中的有效场不对称性产生的，该区域可以具有不同的起源。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical spin transfer torque driven domain wall motion in ferromagnetic semiconductor
我们演示了在稀磁半导体，GaMnAsP的磁畴壁的位置的光学操纵。确定了两个主要贡献。首先，光生载流子自旋通过交换作用对磁化强度施加自旋转移矩。可以使用激光的螺旋度来控制畴壁运动的方向。其次，畴壁被吸引到由聚焦激光产生的热点。与磁场驱动的畴壁脱钉不同，这些机制直接驱动畴壁运动，提供了类似光学镊子的定位和局部探测畴壁的能力。
2015-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic resonance in epitaxial films: Effects of lattice strains and voltage control via ferroelectric substrate
铁磁共振（FMR）现象提供了磁性材料物理学的基本信息，也是各种信号处理微波器件的核心。在这里，我们从理论上证明，衬底诱导的晶格应变可能会改变FMR频率的外延铁磁薄膜显着，导致超低和超低的共振频率在室温下。值得注意的是，FMR频率随外延应变的非单调变化，达到最小值对应的应变诱导自旋重取向转变的临界应变。此外，通过将铁磁膜耦合到铁电衬底，可以实现FMR参数的有效电压控制。与以往的研究相比，我们发现FMR频率的可调谐性随外加电场而变化，并在临界场强处显著增加。揭示的功能开辟了广泛的机会，先进的可调磁电器件的基础上应变纳米磁体的发展。
2011-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Spin-transfer-torque through antiferromagnetic IrMn
自旋转移矩是电子自旋与局域磁矩之间的角动量转移，是现代自旋电子器件中控制铁磁材料的一种重要机制。然而，在反铁磁体中，同样的效应却很少受到关注。为了研究反铁磁体中自旋电流与磁矩的相互作用，我们在Pt的自旋霍尔效应下对Co_（20）Fe_（60）B_（20）4 nm/Ir_（25）Mn_（75）tIrMn nm/Pt 4 nm多层膜进行了自旋矩铁磁共振测量. Co20 Fe 60 B20中的有效磁阻尼由从Pt层经由IrMn层注入的自旋电流来修改。结果表明，自旋电流与IrMn的磁矩相互作用，通过IrMn对Co20 Fe 60 B20的磁矩施加反阻尼力矩。还发现，在IrMn/Pt界面的交换偏置的减少降低了施加在Co20 Fe 60 B20层上的抗阻尼扭矩，这表明自旋扭矩的传输变得不那么有效，因为界面交换耦合退化。我们的工作推断，磁矩在IrMn可以操纵的自旋扭矩类似的铁磁层。
2015-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced spin transfer torque in platinum/ferromagnetic-metal structures by optimizing the platinum thickness
在重金属/铁磁金属结构中，由电荷电流驱动的自旋转移矩（STT）在磁化翻转中起着关键作用。STT效率是由STT产生的有效场与电流密度之比定义的，需要提高STT效率以减少基于STT的自旋电子器件中的能量强迫。在这项工作中，使用谐波霍尔测量方法，我们实验研究了铂（Pt）/FM结构的STT效率作为Pt厚度的函数。我们发现，STT效率强烈依赖于Pt的厚度，并达到最大值为4.259 mT/（$10^6$ A/ $cm^{2}$）为1.8 nm厚度的Pt样品。该结果表明，自旋霍尔效应（SHE）和Rashba效应之间的竞争以及穿过Pt层的自旋扩散过程决定了最大STT效率的Pt厚度。我们证明了自旋扩散除了自旋电流产生机制在提高STT效率方面所起的作用，这对设计基于STT的器件是有帮助的。
2019-07-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin-torque driven ferromagnetic resonance of Co/Ni synthetic layers in spin valves
自旋力矩驱动铁磁共振（ST-FMR）被用来研究薄Co/Ni合成层的垂直各向异性限制在自旋阀为基础的纳米结。场扫描ST-FMR测量在垂直于层表面施加磁场的情况下进行。在低振幅射频激发下，从1到20 GHz的谐振线进行测量。这些结果进行了比较与使用传统的射频场驱动的FMR扩展膜具有相同的Co/Ni层结构。限制在自旋阀中的层具有较低的共振场，较窄的共振线宽和近似相同的线宽与频率的斜率，意味着相同的阻尼参数。磁激励的临界电流是由共振线宽与直流电流的测量确定的，并且与由I-V测量确定的临界电流一致。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigation of Optical Spin Transfer Torque in Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs by Magneto-Optical Pump-and-Probe Method
本文报道了由光学自旋转移矩（OSTT）引起的（Ga，Mn）As的磁化旋进。这种现象对应于角动量从光注入的自旋极化电子转移到磁化，在2004年理论上预测，并在2012年由我们的小组实验观察到。在本文中，我们提供了实验细节的观测OSTT的时间分辨泵浦和探测磁光技术。特别是，我们表明，由于OSTT的磁化进动可以实验分离的混合结构的压电应力器/（Ga，Mn）作为与原位电控制的磁各向异性的众所周知的磁各向异性相关的机制诱导。我们还说明，OSTT是明显的，在大量的各种各样的（Ga，Mn）As样品的Mn浓度从3%到9%的动态磁光信号中测量。
2012-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of back switching by large damping ferromagnetic material
最近的研究磁化动力学引起的自旋-轨道扭矩揭示了一个弱的依赖于铁磁自由层的阻尼常数的磁化切换的临界电流。然而，这项研究表明，阻尼常数在自旋轨道转矩引起的磁化翻转中起着关键作用。易磁化轴平行于电流方向的铁磁体中会发生一种不希望发生的回切现象，这种回切现象称为反向回切。数值和理论分析表明，当铁磁体的阻尼常数较大时，反向开关被强烈抑制。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhancement of the Anti-Damping Spin Torque Efficacy of Platinum by Interface Modification
我们报道了通过在Pt膜和薄的< 2 nm的Fe $_{60}$ Co $_{20}$ B $_{20}$铁磁层之间插入$\approx$ 0.5 nm的Hf层，Pt的自旋霍尔效应（SHE）对相邻铁磁层施加反阻尼自旋扭矩的功效的强烈增强。当铁磁层是磁性隧道结中的自由电极时，通过测量开关电流密度来量化这种增强。结果被解释为抑制自旋泵通过显着减少的有效自旋混合电导的界面，但没有伴随减少的铁磁体的SHE产生的自旋电流的吸收。
2015-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Tunnel magnetoresistance and spin-transfer-torque switching in polycrystalline Co2FeAl full-Heusler alloy magnetic tunnel junctions on Si/SiO2 amorphous substrates
研究了在Si/SiO2非晶衬底上制备的多晶B2型Co2 FeAl（CFA）全Heusler合金磁性隧道结（MTJ）。采用MgO缓冲层制备了具有（001）取向、高B2有序度和平整表面的多晶CFA薄膜。在7.5 nm厚的MgO缓冲层上，CFA/MgO/CoFe结构的MTJ的隧道磁电阻（TMR）比高达175%。自旋转移力矩诱导的磁化切换实现在MTJ与2 nm厚的多晶CFA膜作为开关层。使用热活化模型，确定本征临界电流密度（Jc。）为8.2 x 10^6 A/cm ^2，其低于外延CFA-MTJ的值2.9 x 10^7 A/cm ^2 [Appl. Phys. Lett. 100，182403（2012）]。我们发现，吉尔伯特阻尼常数评估使用铁磁共振测量的多晶CFA薄膜为~0.015，几乎是独立的CFA厚度（2~18 nm）。多晶MTJ的低Jc 0主要归因于与外延层中的值（~0.04）相比CFA层的低阻尼。
2014-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic and insulating behavior of LaCoO3 films grown on a (001) SrTiO3 substrate. A simple ionic picture explained ab initio
本文表明，氧空位实验观察到的薄膜的LaCoO 3受到拉伸应变是稳定的，根据从头计算。通过DFT计算，我们表明，6%数量级的氧空位形成垂直于（001）方向的链比化学计量溶液更稳定。这些导致磁性Co2+离子围绕铁磁耦合的空位。八面体环境中剩余的Co3+阳离子是非磁性的。导致铁磁绝缘相的间隙自然发生，我们提供了一个简单的离子图片来解释由此产生的电子结构。
2017-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Spin-Orbit Torque and Magnetization Switching in 2D Ferromagnetic Devices
National Central University（中央大学）；McGill University（麦吉尔大学）
通过第一性原理计算研究范德华异质双层Cr3Te4/PtTe2中的非平衡自旋转矩，发现局域自旋感应产生类场转矩主导面内磁各向异性体系的翻转电流，并强调优化NM层自旋霍尔效应和FM层Rashba效应分别对垂直和面内磁各向异性翻转的重要性。
2026-06-11 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
Field theoretical approach to spin torques: Slonczewski torques
基于久保公式的量子场论方法成功地捕获了连续统系统的自旋转移矩和自旋轨道矩等自旋矩。我们研究了磁场理论方法在磁结系统中的电流感应自旋转移力矩。我们首先简要介绍了自旋力矩的场论方法。然后，我们考虑了一个五层系统，由三个铁磁金属层分开的两个铁磁金属层，并施加一个电场垂直于层。我们证明了Slonczewski型自旋转移力矩，或简称的Slonczewski扭矩，在铁磁层的磁化通过评估非平衡电子自旋密度，基于线性响应理论与格林函数方法。得到的Slonczewski力矩系数在绝对零度下存在量子振荡，这是以前没有提到过的。还评估了伴随Slonczewski扭矩的类场扭矩。
2022-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Handling magnetic anisotropy and dynamic magnetic response of ferromagnetic multilayers in flexible substrates
研究了NiFe/Ta和FeCuNbSiB/Ta多层膜在外加应力作用下的动态磁响应。我们探讨了处理柔性磁致伸缩纳米结构的磁各向异性和动态磁响应的可能性。我们量化的多层膜的灵敏度下的外部应力通过计算的比率$|Δ\textrm{MI}|/|Δ\barσ|$，并表明，相当大的值可以达到通过调整磁场，频率，磁致伸缩常数，和外部应力。结果揭示了在外部应力下的柔性磁致伸缩多层膜的应用的可能性，并将它们作为非常有吸引力的候选人作为元件传感器的灵敏的智能触摸传感器的发展。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization switching by current in an elemental ferromagnetic single layer
该研究在单质镍铁磁单层中实现电流诱导垂直磁化翻转，发现其源于带面外分量的有效横向磁场，不同于传统自旋轨道矩机制，揭示了电流诱导力矩的内在机制，拓展了相关研究范畴。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
