Surface Rashba-Edelstein Spin-Orbit Torque Revealed by Molecular Self-Assembly
我们报告的观察自旋轨道力矩（SOT）起源于表面Rashba-Edelstein效应。我们发现，在一个典型的自旋-轨道电子系统，Pt/Co双层，SOT可以操纵的分子自组装在Pt表面。这表明Pt表面的Rashba自旋-轨道耦合产生了相当大的SOT，这被强的体和界面自旋-轨道耦合所隐藏。我们表明，表面Rashba-Edelstein SOT的分子调谐是一致的密度泛函理论计算。这些结果说明了表面自旋-轨道耦合在SOT产生中的关键作用，它改变了金属自旋-轨道电子器件的前景。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anatomy of spin wave driven magnetic texture motion via magnonic torques
自旋波与磁织构的相互作用反映了磁系统中快、慢动力学部分之间的信息交换。在这里，我们制定了一套磁转矩作用于背景的磁性纹理，通过提取的时间不变的信息，从快速旋进的自旋波。在磁振子矩框架下，我们利用理论公式和微磁学模拟研究了两种典型的自旋破缺情况下自旋波驱动的畴壁运动：由Dzyaloshinkiii-Moriya相互作用破缺的旋转对称性和由磁阻尼破缺的平移对称性.基于扭矩的微观分析提供了紧凑而定量的工具，重新解释自旋波引起的磁织构动力学，超越了传统的全球动量守恒的框架。
2022-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anatomy of spin-orbit-torque-assisted magnetization dynamics in Co/Pt bilayers: Importance of the orbital torque
本研究结合第一性原理计算与原子尺度自旋动力学模拟，定量分析Pt/Co双层膜中的自旋与轨道矩，揭示被忽视的诱导轨道矩及界面Pt矩对磁化翻转的关键作用。
2025-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Laser-Induced Rashba Spin-Orbit Torques in Multiferroic Semiconductor (Ge,Mn)Te
Charles University（查理大学）；Institute of Physics ASCR, v.v.i.（捷克科学院物理研究所）；Johannes Kepler Universität（约翰内斯·开普勒大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）
本研究针对多铁半导体(Ge,Mn)Te，利用时间分辨磁光光谱发现两种激光诱导的自旋轨道矩，其中第二种为该材料特有，为自旋电子器件的磁有序全光操控提供了新途径。
2026-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Angular dependence of spin-orbit spin transfer torques
在铁磁体/重金属双层膜中，面内电流会产生自旋-轨道自旋转移矩，该转移矩通常被分解为类场矩和类阻尼矩。对于具有Rashba自旋轨道耦合的二维自由电子和紧束缚模型，当Rashba自旋轨道耦合变得与交换相互作用相当时，类场力矩获得对磁化方向的非平凡依赖性。这种非平凡的角度依赖性的类场转矩有关的费米面失真，由Rashba自旋轨道耦合的交换相互作用的比率。另一方面，当Rashba自旋-轨道耦合与交换相互作用相当或更强时，类阻尼力矩获得非平凡的角度依赖性。这与费米面畸变和费米海贡献的综合作用有关。角度依赖性与实验观察一致，并且对于理解由自旋-轨道自旋转移力矩引起的磁化动力学是重要的
2014-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques in a Rashba honeycomb antiferromagnet
近年来，利用电流脉冲实现反铁磁畴反转的实验引起了人们对反铁磁体自旋轨道力矩的广泛关注。在这项工作中，我们采用紧束缚模型求解器，kwant，计算的自旋轨道力矩在一个蜂窝晶格上的二维反铁磁体与强自旋轨道相互作用的Rashba型。我们的模型结合了自旋-轨道相互作用，局部s-d-like交换，以及传导电子在原位无序势上的散射，提供了一个角动量弛豫的微观机制。我们考虑两个版本的模型：一个保存和一个破碎的子晶格对称性。一个非平衡交错极化，这是所谓的尼尔自旋轨道扭矩负责，示出消失相同的对称模型，但可能会成为有限的，如果亚晶格对称性被打破。类似地，反阻尼自旋轨道力矩在对称模型中消失，但在亚晶格对称性破缺的模型中变为有限和各向异性。正如预期的那样，反阻尼扭矩也揭示了相当大的依赖于杂质浓度。我们的数值分析也证实了自旋轨道力矩的对称性分类和由于电子动量的面内限制而导致的强力矩各向异性。
2019-11-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Currents Induced by Nonuniform Rashba-Type Spin-Orbit Field
本文利用Keldysh格林函数方法研究了非均匀自旋轨道耦合的铁磁金属中的自旋弛豫力矩。在非磁体中，当自旋-轨道耦合不均匀时，弛豫力矩出现。在没有外场的情况下，弛豫力矩诱导的自旋电流与Rashba型自旋轨道场（RSOF）的矢量手征成正比。在外场的存在下，另一方面，自旋弛豫力矩产生于外场和矢量手征的耦合的SROF。我们的结果表明，自旋阱或源效应的控制，通过设计的结中的SSOF。
2011-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anatomy of Spin--Orbit Torques in Monolayer Fe$_3$GeTe$_2$ and Fe$_3$GaTe$_2$: Insights from atomistic and momentum-space decompositions
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究通过第一性原理计算，剖析了FGT与FGaT两种铁磁单层的自旋轨道转矩差异，揭示其电子结构演化对转矩的影响，为层状磁性材料的相关工程提供指导。
2026-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Nonperturbative approach to interfacial spin-orbit torques induced by Rashba effect
普通金属/铁磁体（NM/FM）双层膜中的电流感生自旋轨道矩（SOT）具有很好的技术应用前景，但超薄系统中纯界面SOT的微观起源尚未完全了解。在这里，我们表明，一个线性响应理论与非微扰处理自旋相关的相互作用和杂质散射势预测阻尼样SOTs是严格缺乏微扰方法。该技术被应用到一个二维Rashba耦合铁磁体（NM/FM接口的范例模型），其中高阶散射过程编码斜散射从doppler杂质允许电流诱导的自旋极化与非零组件沿所有空间方向。这与微扰方法（忽略斜散射）的先前结果形成鲜明对比，微扰方法预测作为常规Rashba-Edelstein效应的结果的垂直于电荷电流锁定的共面自旋极化。此外，随后的SOTs的角度依赖性和它们的散射势强度的依赖性进行了数值分析。简单的解析表达式的自旋密度-电荷电流响应函数，和相关的SOT效率，得到在弱散射限制。我们发现，由杂质散射驱动的非本征阻尼扭矩达到高达7%的场（Rashba-Edelstein）扭矩的效率。我们的微观理论表明，散装现象，如自旋霍尔效应，是不是在超薄系统的实验中观察到的类型的阻尼类SOTs的产生的必要性。
2022-08-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Non-local field-like spin-orbit torques in Rashba systems: an ab-initio study of Ag$_{2}$Bi/Ag/Fe film
从第一性原理出发，研究了在铁磁Fe（110）衬底上生长的Ag $_{2}$ Bi端Ag（111）薄膜中的类场自旋轨道矩（SOTs）.我们发现，SOT的很大一部分来自远离Fe层的Ag $_{2}$ Bi层中的自旋轨道相互作用（SOI）。这些结果清楚地暗示了在垂直于膜的方向上的长范围自旋转移，其不源于自旋霍尔效应。为了使证据的非本地字符的计算SOT，我们表明，作用在Fe层上的扭矩可以通过在Ag $_{2}$ Bi层中引入Bi空位来设计。总体而言，我们发现一个激烈的依赖SOT的无序类型，我们解释了一个复杂的相互作用的不同贡献的SOT在布里渊区。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Rashba-Edelstein Effect-Induced Spin-Orbit Torques in Monolayer Transition-Metal Dichalcogenide/Ferromagnet Bilayers
二维材料的电子和光电性质已经在石墨烯和层状过渡金属二硫属化物（TMD）中被广泛探索。这些二维材料中的自旋电子学可以为未来的电子学提供新的机会，例如，有效地产生自旋电流，这应该能够有效地操纵磁性元件。到目前为止，在二维材料附近的磁性层上的电荷电流感生的自旋电流和自旋轨道矩（SOTs）的定量测定仍然缺乏。本文报道了在单层TMD（MoS $_2$或WSe $_2$）/CoFeB双层复合膜中，电流诱导自旋积累通过Rashba-Edelstein效应产生的大的SOT。对应于SOT的有效自旋电导率几乎与温度无关。我们的研究结果表明，在化学气相沉积生长的大规模单层TMD的电荷-自旋转换可能会导致高的能量效率的磁化反转和方便的设备集成为未来的自旋电子学的基础上的二维材料。
2018-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying the large contribution from orbital Rashba effect to the effective damping-like torque on magnetization
本文通过谐波 Hall、自旋 Hall 磁阻和 THz 实验量化界面轨道 Rashba 效应，证明其可显著增强 Co 层的有效类阻尼转矩并实现节能磁化操控。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Demonstration of the Co-existence of the Spin Hall and Rashba Effects in beta-Tantalum/Ferromagnet Bilayers
我们已经在室温下使用FMR技术测量了β-Ta/Co_（20）Fe_（60）B_（20）双层膜的自旋扭矩与Ta厚度的关系。自旋霍尔系数的计算都从观察到的变化与Ta厚度的铁磁体的阻尼系数，并从FMR信号的对称和反对称分量的比率。这两种方法的结果分别得出自旋霍尔系数为-0.090+/-0.005和-0.11+/-0.01。我们还确定了一个显着的面外自旋扭矩来自Ta，这是恒定的Ta厚度。我们将此归因于界面自旋轨道耦合，或Rashba效应，由于强度和恒定的扭矩与Ta厚度。通过将测量数据拟合到包括界面自旋轨道耦合的模型，我们确定β-钽的自旋扩散长度为~2.5 nm。
2014-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin Hall Switching of the Magnetization in Ta/TbFeCo Structures with Bulk Perpendicular Anisotropy
首次研究了具有体垂直磁各向异性（bulk-PMA）的Ta/TbFeCo图形结构中的自旋-轨道力矩。研究了在垂直场、纵向场和横向场存在下的电流诱导磁化翻转。为了排除焦耳热效应，切换的磁化也证明使用电流脉冲。发现与自旋霍尔效应相关的反阻尼力矩很强，得到了约为0.12的自旋霍尔角。在这种结构中，与Rashba效应相关的类场扭矩可以忽略不计，这表明界面在类Rashba扭矩中起着重要作用。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Evidence of Crystal-Field-Mediated Anisotropic Orbital Rashba Effect in Epitaxial Ru/FM Heterostructure
Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
研究针对轨道Rashba纹理控制难题，在Ru/铁磁异质结构中证实晶体场介导的各向异性轨道Rashba效应，明确界面晶体场相干性对轨道力矩的关键作用，为轨道力矩调控提供新途径。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic spin orbit torque in a single domain nanomagnet
我们目前的理论研究的内在自旋轨道力矩（SOT）在一个单畴铁磁层与Rashba自旋轨道耦合（SOC）使用非平衡格林函数形式主义的模型哈密顿量。我们发现，在SOC的一阶，本征SOT只有类场的扭矩对称性，可以解释为纵向自旋电流感应的充电电流和Rashba场。我们分析的结果中的电子结构，如带填充，带宽，交换分裂，以及Rashba SOC强度的材料相关的参数。在此基础上，我们讨论了SOT的大小和符号。我们的研究结果表明，在相同的铁磁层与不同的支撑层，如Co/Pt和Co/Ta，SOT的不同的迹象，可以归因于静电掺杂的铁磁层的支持。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The dominancy of damping like torque for the current induced magnetization switching in Pt/Co/W multilayers
两类自旋轨道耦合（SOC）机制被认为是自旋轨道矩（SOT）的候选源：强SOC重金属中的自旋霍尔效应（SHE）和由材料表面和界面的反转对称性破缺引起的Rashba效应。在这项工作中，我们研究了垂直磁化的Pt/Co/W薄膜的SOT，并与Pt/Co/AlOx薄膜的结果进行了比较。理论上，在自旋霍尔角符号相反的三层非对称结构的情况下，由于SHE和Rashba效应引起的类阻尼力矩和类场力矩都将得到增强。利用谐波测量，我们表征了类阻尼力矩和类场力矩对应的有效场，但我们发现类阻尼力矩在Pt/Co/W薄膜中占主导地位。这与Pt/Co/AlOx薄膜中的结果有很大的不同，在Pt/Co/AlOx薄膜中，类阻尼扭矩和类场扭矩都很强。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Linear Enhancement of Spin-Orbit Torques and Absence of Bulk Rashba-Type Spin Splitting in Perpendicularly Magnetized [Pt/Co/W]n Superlattices
本文开发了可溅射沉积于商用氧化硅衬底的[Pt/Co/W]n超晶格，其SOT随n线性增强并在n=12时达到巨值，证明SOT主要源于自旋霍尔效应而非体Rashba效应，并实现了低电流密度下的确定性磁化翻转，为高性能自旋电子存储与计算提供了有力候选材料。
2024-12-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of magnons on the temperature dependence and anisotropy of spin-orbit torque
我们研究了磁振子对自旋轨道矩（SOT）的温度依赖性和各向异性的影响。为了这个目的，我们使用3阶微扰理论的框架中的Keldysh形式主义，以获得合适的方程来计算磁振子SOT。我们发现几个贡献的磁振子SOT，这取决于不同的自旋波刚度$\mathcal{A}$和温度$T$，与占主导地位的贡献缩放像$T^{2}/\mathcal{A}^{2}$。基于这种形式主义，我们计算的磁振子SOT在铁磁Rashba模型。对于大的Rashba参数的磁振子SOT是强烈的各向异性和小准粒子加宽它可能会变得比非磁振子SOT大。
2021-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Maximizing spin-orbit torque efficiency of Ta(O)/Py via modulating oxygen-induced interface orbital hybridization
由界面Rashba效应和自旋霍尔效应引起的自旋-轨道矩被广泛认为是一种比传统的自旋转移矩更有效的控制铁磁体磁化强度的方法。通过对\b{eta}相钽的低氧化，对Ta（O）/Ni_（81）Fe_（19）双层膜的自旋-轨道矩效率进行了研究，发现Ta（O）/Py的自旋霍尔角θDL从纯Ta/Py的~ -0.18增加到Ta（O）/Py的最大值~ -0.30。此外，我们区分体自旋霍尔效应和界面Rashba效应产生的自旋轨道力矩的效率，分别通过一系列的Py/Cu（0-2 nm）/Ta（O）控制实验。在最佳氧化水平下，后者比前者有2倍以上的增强作用，甚至更为显著。我们的研究结果表明，65%的效率的提高应涉及到调制的界面Rashba类自旋轨道扭矩由于氧诱导的轨道杂化跨界面。我们的研究结果表明，通过氧诱导的轨道杂化的界面耦合的调制可以是一种替代的方法，以提高改变自旋转换率。
2020-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oxide layer dependent orbital torque efficiency in ferromagnet/Cu/Oxide heterostructures
本研究针对轨道转矩效率的决定机制问题，系统探究不同氧化物下Cu/氧化物界面轨道Rashba-Edelstein效应主导的轨道转矩变化，发现其变化幅度约2倍，且Cu与氧的电子跃迁是关键因素，为界面手性轨道Rashba织构的材料设计提供依据。
2023-07-19 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
Efficient Charge-Spin Conversion and Magnetization Switching though Rashba Effect at Topological Insulator/Ag Interface
利用自旋矩铁磁共振技术在三维拓扑绝缘体（TI）Bi 2Se 3和Ag双层膜中观察到了有效的电荷-自旋转换. Bi 2Se 3/Ag/CoFeB异质结构中的自旋轨道扭矩比随着Ag厚度增加到约2nm而显示出显著增强，并且对于5 nm的Ag达到0.5的值，其在室温下比Bi 2Se 3/CoFeB的自旋轨道扭矩比高约3倍。结果表明，Bi 2Se 3/Ag的界面效应超过了Bi 2Se 3层的拓扑表面态（TSS），并在Bi 2Se 3/Ag/CoFeB系统的电荷-自旋转换中起主导作用.基于第一性原理计算，我们将我们的观察归因于大的Rashba分裂带包裹TSS带，并具有相同的净自旋极化方向的TSS的Bi 2 Se 3。随后，我们第一次证明了在5.8 × 10^5 A/cm 2的低电流密度下Bi 2Se 3/Ag/Py中的Rashba诱导磁化翻转。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative analysis of vectorial torques in thin 3d Co ferromagnet using orbital-spin conversion
本研究采用二次谐波霍尔技术，定量分析含自然氧化铜层与铂轨道-自旋转换层的钴铁磁体系中轨道与自旋电流的转矩贡献，证实界面轨道电流的产生机制及作用尺度。
2025-01-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interfacial spin-orbit torque without bulk spin-orbit coupling
存在自旋-轨道耦合时的电流可以产生自旋累积，其对附近的磁化施加转矩。我们证明，即使在没有材料与强大的体自旋轨道耦合，扭矩可以出现仅仅是由于界面自旋轨道耦合，即Rashba-Eldestein效应在金属/绝缘体界面。在夹在弱自旋轨道金属（Ti）和绝缘体（Al $_2$ O $_3$）之间的软磁NiFe中，该扭矩表现为有效场，其显著大于奥斯特场并且对在NiFe和Al $_2$ O $_3$之间插入附加层敏感。我们的研究结果指出了通过工程界面电偶极子调整自旋轨道扭矩的新途径。
2016-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Matching domain wall configuration and spin-orbit torques for very efficient domain-wall motion
在我们的数值研究中，我们确定了有效的磁畴壁运动的最佳条件的自旋-轨道扭矩源于自旋霍尔效应或Rashba效应。我们证明了这种效应主要取决于畴壁结构，电流注入方案和自旋轨道矩的对称性。最好的识别配置对应于Néel壁驱动的自旋霍尔效应在一个狭窄的带垂直磁各向异性。在这种情况下，畴壁速度可以是常规电流面内自旋转移力矩的10倍。
2012-10-10 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
Perovskite oxide heterojunction for Rashba-Dresselhaus assisted antiferromagnetic spintronics
实现基于反铁磁自旋电子学新兴原理的技术的一个主要障碍是缺乏合适的材料。在本文中，我们提出了一种设计的极|钙钛矿氧化物的非极性异质结构，其中SrIrO 3的单个晶胞夹在LaAl O 3的薄膜和SrTiO 3的基底之间。在密度泛函理论+ Hubbard U +自旋轨道耦合的框架下，我们的计算揭示了一个二维导电层，在界面处有电子和空穴口袋，表现出强烈的各向异性Rashba-Dresselhaus效应以及非共线反铁磁性，表明实现自旋轨道矩的可能性。各向异性Rashba-Dresselhaus效应的一个有洞察力的物理模型很好地解释了我们的结果，提供了Rashba-Dresselhaus系数的估计并说明了赝自旋方向。我们还观察到Ti 3d空带的邻近诱导的突出Rashba样效应。我们的结果表明，异质结构可能具有反铁磁自旋电子学的基本成分，值得实验验证。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-current-related magnetoresistance in epitaxial Pt/Co bilayers in the presence of spin Hall effect and Rashba-Edelstein effect
我们分析了实验获得的自旋电流相关的磁电阻在外延Pt/Co双层膜通过使用漂移扩散模型，结合体自旋霍尔效应和界面Rashba-Edelstein效应（REE）。的磁阻分析产生，为Pt/Co接口，一个温度无关的Rashba参数的顺序为1 e-11 eV m，同意与理论计算，随着一个有效的界面REE厚度为几埃，这是在整体上与我们以前的自旋轨道扭矩分析一致。特别是，我们的研究结果表明，体和界面电荷自旋电流相互转换需要考虑的自旋电流相关的磁阻分析在高导电磁性异质结构，如外延Pt/Co双层。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque emerging from orbital textures in centrosymmetric materials
本研究揭示了中心对称二维过渡金属硫族化合物中由轨道自由度驱动的新型自旋轨道力矩机制，该机制源于轨道织构的空间局域化，能产生高效可调的力矩，有望超越传统Rashba型效应。
2023-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced Rashba spin to charge conversion via interfacial unoccupied state
在具有反转对称性破缺的界面处，Rashba效应将电子的运动耦合到它们的自旋，因此，可以发生自旋-电荷相互转换机制。这些相互转换机制通常利用自旋泵或自旋扭矩铁磁共振在费米能级的Rashba自旋分裂。在此，我们报道了在Cu（111）/ $α$ -Bi $_{2}$ O $_{3}$界面上费米能级以上的未占据态中通过Rashba自旋分裂进行的显著的光致自旋-电荷转换的证据.我们预测的平均Rashba系数$1.72\times 10^{-10}eV.m$在1.98 eV以上的费米能级，通过完全相对论第一性原理分析的界面电子结构与自旋轨道相互作用。我们发现协议与我们的观察螺旋度依赖于光致自旋电荷转换激发在1.96 eV，在室温下，与自旋电流产生的$J_{s}=10^{6}A/m^{2}$。本信显示了有效的自旋电荷转换的证据，利用Rashba自旋分裂在激发态，收获光能没有磁性材料或外部磁场。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Janus Monolayers of Magnetic Transition Metal Dichalcogenides as an All-in-One Platform for Spin-Orbit Torque
我们从理论上预测，钒基Janus dichalcogenide单层构成一个理想的平台，自旋轨道扭矩存储器。利用第一性原理计算，我们证明了磁交换和磁各向异性能量更高的较重的硫族元素原子，而在Janus形式的反转对称性破缺导致出现Rashba的自旋轨道耦合。的自旋-轨道扭矩效率进行了评估，使用优化的量子传输方法，并发现是可比的重金属。磁性和自旋-轨道耦合在这种材料中的共存与可调费米能级开辟了新的可能性，监测磁化动态的角度来看，非易失性磁性随机存取存储器。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature- dependence of anomalous Hall conductivity in Rashba-type ferromagnets
Rashba模型的适用性和有用性已通过自旋电子学领域的最新观察得到扩展，例如铁磁（FM）金属和非磁性（NM）金属之间结界面处的自旋轨道扭矩以及垂直异常磁电阻（AMR）异质结构（例如FI/NM或FM/NI（I表示绝缘体））。特别是，垂直AMR效应的观察激发了人们对界面处Rashba型自旋轨道相互作用（SOI）的进一步兴趣。因此，交换分裂（EXS）的Rashba模型被认为不仅是一个有效的物理模型的理解，但也反映了目前的自旋电子器件中的实际双层系统。在本工作中，我们首先研究了Rashba型铁磁体的反常霍尔电导（AHC）的温度依赖性，考虑自旋涨落的影响内的无序局域矩（DLM）计划。我们观察到的最显著的特征是，本征AHC随着温度的升高而增加。这可以从自旋手征的角度来理解，这表明当SOI远小于EXS时，AHC随着EXS的减小而增加。费米表面项的非本征部分也随着温度的升高而增加，并且具有较大的贡献，与本征部分的贡献相当。虽然，这样的行为还没有被实验观察到，我们认为，在这项工作中发现的物理图像可能潜伏在一个反常的霍尔效应在Rashbe型铁磁体。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torque in Pt/CoNiCo/Pt symmetric devices
通过自旋轨道转矩的电流感生磁化切换提供了在重金属/铁磁体（FM）多层系统中写入信息的能量有效的手段。类场转矩和类阻尼转矩对电流引起的磁化翻转的相对贡献仍有争议。在这里，我们描述了一种基于对称Pt/FM/Pt结构的器件，在该器件中，我们展示了来自自旋霍尔效应的强阻尼类扭矩和来自Rashba效应的不可测量的类场扭矩。由于自旋霍尔效应的自旋-轨道有效场进行了定量研究，并被发现是一致的开关有效场后，占开关电流减少，由于热波动的电流脉冲。揭示了平均Mz的确定性开关与面内磁场的非线性关系，这可以通过微磁学模拟来解释和理解。
2015-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bulk and interface spin-orbit torques in Pt/Co/MgO thin film structures
本研究通过谐波霍尔测量探究Pt/Co/MgO薄膜中自旋轨道矩的起源，明确类阻尼SOT主要源于Pt的体自旋霍尔效应，类场SOT具有界面起源且顶部Co/MgO界面会产生反向类场SOT。
2024-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Anatomy of Dzyaloshinskii-Moriya Interaction at Co/Pt Interfaces
自旋之间的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya Interaction，简称DZ-M）是由缺乏反转对称性的磁性材料中的自旋-轨道耦合引起的。铁磁层在铁磁（FM）和重铁磁（NM）金属之间的界面上起着至关重要的作用，形成了称为磁skyrmions的拓扑结构，这对超密度信息存储和自旋电子器件非常有吸引力。自旋轨道力矩驱动的快畴壁（DW）动力学也起着至关重要的作用。在这里，我们提出的第一性原理计算澄清的主要特点和微观机制的Co/Pt双层膜中的掺杂。被发现主要位于界面Co层，起源于相邻NM层提供的自旋轨道能量。此外，没有直接的相关性被发现在Pt的磁性和邻近感生之间。这些结果澄清了潜在的机制，在FM/NM双层，并应有助于优化材料组合的skyrmion和DW为基础的存储和存储设备。
2015-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Designing Rashba-Dresselhaus effect in magnetic insulators
自旋电子学中控制磁性的主要策略之一是利用电子自旋与其轨道运动之间的耦合。Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合引起带电子的磁性纹理，称为自旋动量锁定，其通过电流的注入产生自旋扭矩。然而，焦耳加热一直是器件应用的瓶颈。在这里，我们提出了一个理论，以产生进一步丰富的自旋纹理的绝缘反铁磁体与破缺的空间反转对称性（SIS），这是很容易控制的一个小磁场。在反铁磁体中，有序磁矩包含两种磁振子，它们充当与电子自旋类似的内部自由度。由SIS破缺引入的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用将两个磁振子自由度与磁振子动量耦合。我们提出了一个系统的方法来设计这样的纹理和检测它通过磁子自旋电流的反铁磁存储器的实现。
2019-03-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Orbitally Dominated Rashba-Edelstein Effect in Noncentrosymmetric Antiferromagnets
研究提出广义Rashba-Edelstein效应，在非中心对称反铁磁体CuMnAs和Mn2Au中同时产生自旋与轨道极化，发现轨道效应不依赖自旋-轨道耦合且对磁化动力学至关重要，并证实高频电场驱动磁化切换的可行性。
2019-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Kinetic Anatomy of Electron Angular Momenta Edge Accumulation
该研究通过量子动力学理论分析电子角动量边缘积累的同带与异带贡献，揭示了自旋和轨道霍尔电流的来源，并探讨了其对磁化操控和电流诱导扭矩的影响。
2025-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current-induced torque originating from orbital current
通过电流感应自旋力矩的磁化的电操纵已经提供了实现过多的超低功率和快速自旋电子器件的途径，例如非易失性磁存储器、自旋力矩纳米振荡器和神经形态计算器件。最近的进展导致的概念，相对论自旋轨道耦合是一个有效的来源，电流感应扭矩，打开自旋轨道电子学领域。尽管取得了重大进展，但是，磁化操纵的基本机制，在产生电流感应扭矩的自旋电流的要求，一直保持不变。在这里，我们展示了不使用自旋电流的电流引起的扭矩的产生。通过测量自然氧化的铜/铁磁金属双层膜的电流感应扭矩，我们观察到一个非常高的有效自旋霍尔电导率在低温下，尽管没有强的自旋轨道耦合。此外，我们发现，扭矩的方向取决于铁磁层的选择，这与传统的电流感应扭矩的理解相反。这些非常规的功能是最好的解释，在一个轨道对应的自旋扭矩，轨道扭矩，这是由轨道Rashba效应和轨道电流。这些发现将揭示电流诱导磁化操纵的基本物理学，可能改变自旋轨道电子学的前景。
2020-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-orbit torques from interfacial spin-orbit coupling for various interfaces
我们使用微扰的方法来研究磁性多层膜的界面自旋轨道耦合的影响，通过处理的二维Rashba模型在一个完整的三维描述附近的界面电子输运。这种形式主义提供了一个紧凑的解析表达式的电流诱导的自旋-轨道扭矩的未扰动散射系数，允许计算自旋-轨道扭矩的各种情况下，通过简单地将散射系数代入公式。它适用于计算的自旋-轨道力矩的磁性双层体磁性，界面磁性，正常的金属/铁磁绝缘体结，和一个拓扑绝缘体/铁磁结。它预测了一个dampinglike组件的自旋轨道扭矩，是不同于任何内在的贡献或那些产生特定的自旋弛豫机制。我们讨论了邻近感生的磁性和插入一个额外的层的影响，并提供公式的面内电流，这是由一个垂直偏置，各向异性磁阻，和自旋记忆损失在相同的形式主义。
2017-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deficiency of the Bulk Spin Hall Effect Model for Spin-Orbit Torques in Magnetic Insulator/Heavy Metal Heterostructures
在磁性绝缘体/重金属异质结构中，电流可以同时引起两种效应，即重金属侧的自旋霍尔磁电阻（SMR）和磁性绝缘体侧的自旋轨道力矩（SOTs）。在基于体自旋霍尔效应（SHE）的纯自旋流模型框架内，自旋霍尔诱导反常霍尔效应（SH-AHE）与SMR的比值应等于类场力矩（FLT）与类阻尼力矩（DLT）的比值。本文对不同厚度的Tm_3Fe_5O_（12）/Pt或Tm_3Fe_5O_（12）/Pt异质结构的SMR、SH-AHE和SOT进行了定量研究，其中Tm_3Fe_5O_（12）是一种具有垂直磁各向异性的亚铁磁绝缘体。我们发现FLT和DLT的测量有效场之间的比率至少是SH-AHE与SMR的比率的2倍。此外，体SHE模型严重低估了FLT的自旋力矩效率。我们的研究结果揭示了体SHE模型的不足之处，也解决了界面效应的重要性，如Rashba和磁性绝缘体/重金属异质结构中的磁邻近效应。
2017-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Interfacial Spin-to-Charge Conversion in Sputtered MoTe2 Heterostructures Probed by Spin Pumping and 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）
该研究采用SP-FMR和ST-FMR技术，证实Py/MoTe₂界面的Rashba-Edelstein效应主导自旋-电荷转换，为低功耗自旋电子器件提供了新方案。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Giant Spin-Orbit Torque in Cr-based Janus Transition Metal Dichalcogenides
研究Cr基Janus过渡金属硫族化物的巨自旋轨道力矩，发现其因结构反演对称性破缺产生巨大Rashba劈裂，SOT性能优异且支持无场垂直磁化翻转，是SOT-MRAM器件的理想候选。
2024-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Observation of the Orbital Rashba-Edelstein Magnetoresistance
本文报道了在坡莫合金（Py）/氧化态Cu（Cu*）异质结中观测到的源于轨道角动量输运的磁电阻效应：轨道Rashba-Edelstein磁电阻效应。MR的角度依赖性取决于感应OAM和磁化之间的相对角度，其方式与自旋霍尔磁阻（SMR）类似。尽管没有大的自旋轨道耦合的元素，我们发现一个相当大的MR比，这是在传统的SMR，需要重元素。通过改变Cu* 层的厚度，我们确认界面是负责MR，这表明轨道Rashba-Edelstein效应是负责OAM的产生。通过Py厚度依赖性的研究，我们发现，Py的自旋扩散和自旋退相长度的有效值是显着大于在Py / Pt双层膜中测得的值，大约由2和4的因素，分别。这意味着，另一种机制超出了传统的自旋为基础的情况是负责在Py / Cu* 结构中观察到的MR起源于一个相当大的OAM传输。我们的研究结果不仅明确地证明了电流引起的扭矩，而不使用任何重元素通过OAM通道，但也提供了一个重要的线索，对微观的理解的作用，OAM运输可以发挥磁化动力学。
2021-05-11 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
Anatomy of spin Hall effect in ferromagnetic metals
本文通过第一性原理计算揭示铁磁金属中常规、自旋反常和磁自旋霍尔效应三种机制共存，并在Pt基合金中预测出与Pt相当的自旋霍尔角，为无场翻转垂直磁化及自旋-电荷转换器件提供新途径。
2023-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Optical manipulation of Rashba-split 2-Dimensional Electron Gas
在自旋电子器件中，主动控制电子自旋自由度的两种主要方法涉及静磁场或电场。另一种途径依赖于光场的应用来产生自旋电流，这有望提高自旋器件的性能，从而实现更快、更有效的自旋逻辑。迄今为止，研究主要集中在通过光电流效应的自旋电流的光学注入，而对本征自旋分裂的直接光学控制知之甚少。在这里，为了探索材料自旋特性的全光学操纵，我们考虑了半导体界面处的Rashba效应。由于其优越的可调谐性，拉什巴效应长期以来一直是自旋电子学领域的主要内容，这允许观察完全自旋相关的现象，例如半导体器件中的自旋-霍尔效应、自旋-电荷转换和自旋扭矩。在这项工作中，通过时间和角度分辨光电子能谱（TR-ARPES），我们证明了超快的光激发可以用来操纵的Rashba诱导的自旋分裂的二维电子气（2DEG）的拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se $_{3}$的表面工程。我们建立了光致光电压和载流子再分布-这在协调一致地调制亚皮秒时间尺度上的自旋轨道耦合强度-可以提供一个前所未有的平台，实现所有光驱动的太赫兹自旋逻辑器件。
2022-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Orbital torque and efficient magnetization switching using ultrathin Co|Al light-metal interfaces: Experiments and modeling
Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay（阿尔贝·费尔特实验室，法国国家科学研究中心，泰雷兹集团，巴黎萨克雷大学）
本研究通过实验与建模探讨了超薄Co|Al轻金属界面在轨道扭矩和高效磁化翻转中的作用，揭示了轨道极化生成的关键机制。
2025-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Damping-like Spin-Torque Conductivity in a GeTe/Py van der Waals Heterostructure
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；University of Gothenburg（哥德堡大学）
GeTe/Py范德瓦尔斯异质结中实现了高导电性的自旋扭矩，通过协同作用的自旋霍尔效应、轨道霍尔效应和轨道拉比效应，展示了高效电控磁化的潜力。
2026-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Analogs of Rashba-Edelstein effect from density functional theory
本研究通过对230个晶体空间群的对称性分析及不同对称代表性材料的第一性原理计算，探究了晶体对称性与Rashba-Edelstein效应的关联，为自旋电子材料与器件设计提供参考。
2022-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Large Chiral Orbital Texture and Orbital Edelstein Effect in Co/Al Heterostructure
针对Co/Pt异质结插Al层后扭矩大幅增强的实验现象，通过第一性原理计算揭示Co/Al界面的轨道Rashba效应引发大尺寸手性轨道织构，进而产生强电流诱导扭矩，为实验提供理论支撑并推动轨道输运在轻元素全金属磁性系统的应用。
2024-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of spin-orbit torque efficiency by tailoring interfacial spin-orbit coupling in Pt-based magnetic multilayers
利用自旋矩铁磁共振研究了Pt/Co/Py三层膜中Co层厚度对自旋输运和自旋轨道矩的影响。界面垂直磁各向异性能量密度（$K_s = 2.7~erg/cm^2$），其由Pt/Co界面中的界面自旋-轨道耦合（ISOC）主导，总有效自旋混合电导（$G_{eff,tot} = 0.42 {\times} 10^{15}~Ω^{-1} m^{-2}$）和双磁振子散射（$β_{TMS} = 0.46~nm^2$）首先被表征，通过改变Co层的厚度，定量计算了类阻尼转矩（$ξ_{DL}$ = 0.103）和类场转矩（$ξ_{FL}$ = -0.017）的效率。Pt/Co/Py双层膜体系中$ξ_{DL}$和$ξ_{FL}$的显著增强源于界面Rashba-Edelstein效应，这是由于Pt/Co界面处Co-3d和Pt-5d轨道之间存在较强的ISOC。此外，我们还发现了一个相当大的面外自旋极化SOT，这归因于自旋反常霍尔效应和可能的自旋旋进效应，由于IPMA诱导的Pt/Co界面垂直磁化。我们的研究结果表明，Pt/Co界面的ISOC在自旋输运和SOTs产生中起着至关重要的作用。我们的发现提供了一种替代方法，以提高传统的SOT的效率，并产生非传统的SOT与面外自旋极化，以开发低功耗的Pt基自旋电子通过定制的Pt/FM接口。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lead-free Hybrid Perovskite: An Efficient Room Temperature Spin Generator via Large Interfacial Rashba effect
本文提出利用无铅二维 HOIP PEA-CuCl 的界面 Rashba 效应在室温下高效产生自旋，实验测得其 Rashba 有效场优于铅基及贵金属异质结。
2024-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
