Nanomagnetic Logic and Magnetization Switching Dynamics in Spin Torque Majority Gates
自旋力矩多数门建模和几个制度的磁化切换（一些导致故障）被发现。确定了STMG和基于STMG的加法器的开关速度和噪声容限，在80 μ A电流下开关时间为3ns，加法器的计算吞吐量与CMOS加法器相当。
2012-12-19 cond-mat.mes-hall
Nanowire Spin Torque Oscillator Driven by Spin Orbit Torques
来自施加到铁磁体的纳米级区域的自旋电流的自旋扭矩可以充当负磁阻尼，从而激发其磁化的自振荡。相反，自旋扭矩均匀地施加到扩展的铁磁膜的磁化不产生自振荡磁动力学，但导致饱和磁化强度的降低。在这里，我们报告的自旋扭矩的影响的研究系统的中间维度-铁磁纳米线。我们观察到相干的自振荡的磁化在铁磁纳米线作为一个自旋轨道力矩驱动的自旋力矩振荡器的有源区。我们的工作表明，磁化自振荡可以激发在一个一维的磁系统和自旋力矩振荡器的活动区域的尺寸可以扩展到纳米长度尺度以外。
2014-12-08 cond-mat.mes-hall
Influence of Quantum and Thermal Noise on Spin-Torque-Driven Magnetization Switching
本文应用新近发展的自旋转移矩量子理论，研究了自旋转移过程中的量子噪声对自旋转移矩驱动器件中磁化翻转的影响。量子噪声引起零温开关时间的大幅波动。通过引入热噪声，在蒙特卡罗模拟中得到了开关时间的期望值和标准偏差随温度的变化关系，并将结果拟合到有效的首次通过模型中。我们期望这里的预测在单次测量实验中是可观察的。
2013-03-27 cond-mat.mes-hall
Critical current of spin transfer torque-driven magnetization dynamics in magnetic multilayers
在考虑自旋抽运和横向自旋电流有限穿透深度的情况下，研究了自旋转移矩驱动磁化动力学的临界电流。我们成功地再现了Chen等人[Phys. Rev. B { \bf 74}，144408（2006）]最近获得的实验结果，并发现即使在自由层的零厚度极限下，临界电流也保持有限。我们发现临界电流的剩余值主要由自旋抽运决定。
2008-12-31 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torque-driven magnetization switching and thermal effects studied in Ta\CoFeB\MgO nanowires
我们证明了通过沿纳米线注入电流脉冲，在有和没有与电流方向共线的恒定且均匀的磁场的情况下，平面外磁化的Ta \CoFeB \MgO纳米线中的磁化切换。我们推断，一个有效的扭矩所产生的自旋轨道效应的多层驱动器的开关机制。虽然沿电流方向的磁化分量的生成对于发生切换是至关重要的，但我们观察到，即使没有纵向场，热生成的磁化波动也会导致切换。使用广义Néel-Brown模型的分析可以估计热诱导自旋轨道转矩切换过程的关键参数，例如尝试频率和有效能垒。
2014-05-02 cond-mat.mes-hall
Current-induced switching of magnetic tunnel junctions: Effects of field-like spin-transfer torque, pinned-layer magnetization orientation and temperature
我们研究了在有限温度下，在高电流极限下，存在类场自旋转移矩和倾斜钉扎层磁化的磁性隧道结（MTJ）中的电流诱导开关。我们认为这两个Slonczewski和类场转矩系数$a_J$和$b_J $，分别。在有限温度下，与$σ= 0$相比，$σ= b_J/a_J = \pm1$导致更小的平均开关时间。在类场项的存在下开关时间的减少是由于对准效应（对于$σ> 0$）和初始转矩效应。
2014-03-20 cond-mat.mes-hall
Current-Driven Magnetization Switching via Zhang-Li Torque
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Hubei University（湖北大学）；Southeast University（东南大学）
该研究发现界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用存在时，Zhang-Li转矩可触发与自旋轨道转矩相似的磁化翻转，其或为SOT的重要互补机制，为SOT-MRAM器件设计提供指导。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit torques and magnetization switching in perpendicularly magnetized epitaxial Pd/Co2FeAl/MgO structures
我们在磁控溅射垂直磁化外延MgO（001）//Pd/Co2 FeAl/MgO异质结中发现了有效的电流诱导自旋轨道转矩开关。这种用于自旋轨道扭矩MRAM器件的异质结构的优点在于，它们允许关键成分的独特组合：i）在写入期间降低电能消耗所需的低电阻率，ii）有效读取所需的高TMR比，以及iii）用于增加热稳定性的强垂直磁各向异性。
2019-06-27 cond-mat.mes-hall
A comparison of two different mechanisms for deterministic spin orbit torque magnetization switching
在这篇文章中，我们分析了两种可能的机制建模磁化切换使用自旋轨道转矩，据报道，在实验中导致无场确定性开关。在这里，我们比较了由于各向异性方向的倾斜对反铁磁偏置场的使用的无场磁化切换。简单的分析结果表明，偏置场不仅会引起磁化反转，而且会降低相应的能垒。在宏观自旋模型的基础上，分析了磁化翻转所需的临界电流。它示出，虽然由各向异性的倾斜所引起的无场确定性开关比偏置场在存储器元件的开发中更鲁棒，但在选择用于特定应用的参数时必须采用要求之间的折衷。
2020-03-11 cond-mat.mes-hall
Energy dissipation and switching delay in spin-transfer torque switching of nanomagnets with low-saturation magnetization in the presence of thermal fluctuations
在形状各向异性单畴纳米磁体的自旋转移矩驱动的磁化切换中减小切换电流和能量耗散的常见策略是采用具有低饱和磁化强度$M_s$和高形状各向异性的磁体。高形状各向异性补偿低$M_s$以保持静态切换错误率恒定。然而，这种策略增加了开关延迟，其在热噪声存在下的方差，以及动态开关错误率。使用随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程与随机转矩仿真热噪声，我们表明，在开关过程中泵入一些多余的自旋极化电流到纳米磁体将保持平均开关延迟和它的方差不变，因为我们减少$M_s$，同时仍然减少能量耗散显着。
2011-12-03 cond-mat.mes-hall
Dependence of critical current of spin transfer torque-driven magnetization dynamics on free layer thickness
考虑横向自旋电流的有限穿透深度和自旋抽运，研究了自旋转移扭矩驱动磁化动力学的临界电流与自由层厚度的依赖关系。我们发现，临界电流保持有限的自由层的厚度为零的限制，平行和反平行的路线。我们还表明，并联到反并联切换的临界电流的剩余值大于反并联到并联切换。
2009-02-03 cond-mat.mes-hall
Magnetic vortex control with current-induced axial magnetization in centrosymmetric Weyl materials
本研究提出利用Weyl金属中电流诱导的轴向磁化产生力矩，以控制纳米盘磁性涡旋的环流与极性，并基于对称性分析其强度优于常规材料。
2023-12-26 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Coupling of Conduction Electrons in Magnetization Switching
强磁场脉冲与相对论电子束团可以在具有单轴面内各向异性的磁性薄膜中压印开关图案。在Fe和FeCo合金膜的实验中，图案形状揭示了在短（在100 fs时间尺度内）磁场脉冲期间作用于磁化的附加扭矩。扭矩的大小高达来自磁场的扭矩的15%。转矩对称性是沿着屏蔽磁场的涡流方向的单轴各向异性的转矩对称性。作用在传导电子上的自旋-轨道相互作用可以产生具有所需对称性和大小的这样的扭矩。相同的相互作用导致反常霍尔电流被自旋极化，对磁化方向施加反作用。这种机制可能在磁性材料的全光激光开关中起作用。
2017-02-23 cond-mat.mes-hall
Metastable state in a shape-anisotropic single-domain nanomagnet subjected to spin-transfer-torque
我们预测在单轴形状各向异性的单畴纳米磁体中存在一个新的亚稳磁化状态。当一个自旋极化电流，传递一个自旋转移力矩，被注入纳米磁体时，它就出现了。它可以捕获磁化矢量，并防止自旋转移矩从沿易磁化轴的一个稳定状态切换到另一个稳定状态。在一定阈值电流以上，不再出现亚稳态。这对于基于自旋转移矩的磁存储器和逻辑系统具有重要的技术后果。
2011-12-03 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit-coupling induced torque in ballistic domain walls: equivalence of charge-pumping and nonequilibrium magnetization formalisms
为了研究自旋-轨道耦合（SOC）对磁性材料自旋转移矩的影响，我们实现了两种SOC理论体系.利用“电荷泵”理论体系，我们发现了两种对弹道Ni畴壁面外自旋转移矩参数$β$的贡献.对于短DW，由交换电势的快速空间变化引起的传导电子的非绝热反射导致随着DW长度减小而迅速增加的面外扭矩。对于长DW，费米能级导电沟道各向异性，在SOC的存在下引起固有DW电阻，导致$β$对DW长度的线性依赖性。为了理解$β$在长DW极限下的这种违反直觉的发散，我们使用“非平衡磁化”形式主义来研究空间分辨的自旋转移矩。SOC引起的平面外的扭矩在弹道DWs被发现是定量一致的使用电荷泵计算表明这两种理论方法的等效性所获得的值。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
Detection of spin torque magnetization dynamics through low frequency noise
我们提出了一个比较研究的高频动力学和低频噪声在椭圆形磁性隧道结的横向尺寸小于100 nm的电流开关现象。高频振荡模式相对于电流的分析揭示了当沿磁化的易磁化轴施加磁场时，对于$J=10^7 A/cm^2$以上的负偏置电流的稳态进动制度的开始。通过对相同样品的低频噪声的研究，我们证明了振荡模式的变化与所施加的电流和作为偏置电流的函数的归一化低频（1/f）噪声之间的直接联系。这些发现证明，低频噪声研究可能是研究基于自旋扭矩的磁化动力学的简单而强大的技术。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall
Non-linear spin torque, pumping and cooling in superconductor/ferromagnet systems
我们研究了动态磁化的金属纳米磁体与含有稳定自旋分裂场的超导体耦合的异质结构中磁化动力学和电子自由度之间的耦合效应。我们预测这个系统如何表现出非线性的自旋扭矩，它可以被驱动，无论是在界面上的温度差或电压。我们推广这一概念的任意磁化进动推导Keldysh行动的接口，描述耦合的电荷，热量和自旋运输中存在的旋进磁化。我们描述了超导性对旋进阻尼和反阻尼力矩的影响。我们还预测了完整的非线性特性的Onsager对应的扭矩，显示通过泵送的电荷和热流。对于后者，我们预测自旋泵冷却效应，磁化动力学可以冷却纳米磁体或超导体。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
Ultrafast magnetization switching by spin-orbit torques
重金属/铁磁双层膜中由自旋霍尔和界面效应引起的自旋轨道转矩允许基于面内电流注入的开关几何形状。使用这种几何形状，我们证明了确定性的磁化反转的电流脉冲范围从180 ps到ms的Pt/Co/AlOx点的横向尺寸为90 nm。我们的开关概率和临界电流$I_c$的脉冲长度，幅度和外部磁场的函数。我们的数据证据两个不同的制度：一个短时间的内在制度，其中$I_c$比例线性与脉冲长度的倒数，和一个长时间的热辅助制度，其中$I_c$变化微弱。这两个制度是一致的磁化反转进行的成核和快速传播的领域。我们发现，$I_c$是一个因素3-4相比，一个单域模型和孵化时间是可以忽略不计的小，这是一个标志性的特点自旋轨道扭矩。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall
Spin-Torque Driven Magnetization Dynamics: Micromagnetic Modelling
在本文中，我们提出了一个概述的最新进展，在纳米器件中的自旋力矩诱导磁化动力学的理解，使用介观微磁学模拟。我们首先指定如何自旋扭矩项可以添加到通常的朗道-Lifshitz-吉尔伯特磁化运动方程，并详细说明其物理意义。在简要描述了宏观自旋近似中的自旋力矩驱动动力学之后，我们讨论了这种近似对于各种实验相关几何的有效性。接下来，我们对从纳米柱装置获得的精确实验数据和相应的数值模拟进行了详细的比较。我们表明，一方面，观察到的磁化动力学的许多定性的重要特征（例如，非线性频率偏移和频率跳跃随着电流的增加）可以通过复杂的微磁模型令人满意地解释，但另一方面，对这些实验的理解仍然远远没有完成。我们继续进行点接触实验的数值分析，在那里观察到一个更复杂的磁化动力学。模拟结果表明，这种丰富的行为是由于几个强烈的非线性振荡模式的形成。在本文的最后一部分，我们强调了样品表征的重要性，并得出结论与一些重要的评论之间的关系，微磁建模和实际实验。
2007-10-31 cond-mat.mes-hall
Self-generated spin-orbit torque driven by anomalous Hall current
本文发现铁磁导体中由反常霍尔电流驱动的巨自旋轨道力矩，其幅度足以抵消磁阻尼并实现微波纳米振荡器，且在耦合振荡器阵列中具独特优势。
2024-01-10 cond-mat.mes-hall
Critical current destabilizing perpendicular magnetization by the spin Hall effect
研究了通过自旋霍尔效应使垂直铁磁体磁化不稳定所需的临界电流。自旋霍尔效应产生的自旋电流所产生的类阻尼力矩和类场力矩都包含在Landau-Lifshitz-Gilbert方程中，对系统进行建模。在没有类场转矩的情况下，临界电流与阻尼常数无关，并且比磁隧道结中的共线磁系统的常规自旋转矩开关大得多。考虑类场转矩后，我们发现临界电流与阻尼常数成比例关系为$α^{0}$（即，阻尼无关）、$α$和$α^{1/2}$，这取决于类场转矩的符号和诸如外场的其它参数。数值和分析结果表明，当类场力矩具有适当的符号时，即当与类场力矩相关的有效场指向与入射电子自旋方向相反的方向时，临界电流可以显著减小.这些结果提供了一种使用自旋霍尔效应来减少切换磁化所需的电流的途径。
2015-08-01 cond-mat.mes-hall
Characterization of Spin-Transfer-Torque effect induced magnetization dynamics driven by short current pulses
我们提出了一个时间分辨的研究磁化动力学的微结构Cr $|$ Heusler $|$ Pt波导驱动的自旋霍尔效应和自旋转移力矩效应，通过短电流脉冲。特别是，我们专注于确定的阈值电流在自旋波阻尼补偿。我们已经开发了一种新的方法的基础上的时间演变的磁振子密度在开始时施加的电流脉冲的磁振子密度偏离热水平。由于该方法不依赖于信噪比，因此其允许阈值电流的鲁棒且可靠的确定，这对于基于自旋转移扭矩效应的任何未来应用的表征是重要的。
2017-11-27 cond-mat.mes-hall
Controllable Spin-Transfer Torque on an Antiferromagnet in a Dual Spin-Valve
我们考虑了双自旋阀结构中反铁磁体上的电流诱导自旋转移矩。它表明，一个净磁化可以诱导在原子力显微镜通过部分或完全对齐的子晶格磁化通过电流诱导的自旋转移力矩。当电流密度低于10 $^6$ A/cm $^2$时，会出现这种效应。AFM中的感应磁化的方向被示出为有效地控制通过自旋阀设置的磁配置，与反平行配置产生最大的自旋转移扭矩。有趣的是，磁化切换时间尺度$τ_\text{switch}$本身具有很强的，非单调依赖于自旋阀配置。这些结果可能指向新的方法，将原子力显微镜在自旋电子器件，以获得新类型的功能。
2011-08-23 cond-mat.mes-hall
Reliable spin-transfer torque driven precessional magnetization reversal with an adiabatically decaying pulse
我们表明，一个缓慢衰减的电流脉冲可以导致几乎确定性的进动开关的存在噪声。我们考虑双轴宏自旋，与易轴在平面内和难轴出平面，典型的薄膜纳米磁体图案化成不对称的形状。面外旋进磁化轨道的激励与自旋极化垂直于膜平面的分量的电流脉冲。通过数值积分的随机Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程，我们表明，热噪声导致强退相的磁化轨道。然而，磁性地减小的脉冲幅度压倒性地导致磁化反转，最终状态为{ \em only}取决于脉冲极性，而不取决于脉冲幅度。我们开发了一个分析模型来解释这种现象，并确定绝热磁化弛豫所需的脉冲衰减时间，从而旋进磁化切换。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Dirac Spin-Orbit Torques at the Surface of Topological Insulators
本文利用Kubo公式和Keldysh公式研究了拓扑绝缘体磁表面的自旋轨道力矩。通过分析推导出的自旋电荷方程，我们发现，所谓的狄拉克转矩具有不同的对称性相比，他们的Rashba对应，以及作为磁化方向的函数的高各向异性。特别地，当磁化位于拓扑绝缘体表面的平面中时，阻尼扭矩消失。这种特性具有重要的后果，在磁化动力学和开关，通过一个宏自旋模型数值证明。
2017-07-08 cond-mat.mes-hall
Deterministic magnetization switching using lateral spin-orbit torque
由自旋轨道力矩（SOT）引起的电流感应磁化切换对于下一代超低功耗存储器和逻辑应用具有相当大的希望。在大多数情况下，自旋-轨道转矩的产生依赖于面外自旋电流到磁性层中的外部注入，而通常需要沿着电流方向的外部磁场来通过SOT实现确定性切换。在这里，我们报告了确定性的电流诱导的SOT全磁化翻转的横向自旋轨道扭矩在零外部磁场。的Pt/Co/Pt的磁性结构进行局部退火的激光跟踪沿面内电流方向，导致在铁磁层内的横向Pt梯度，证实了微观结构和化学成分分析。在零磁场下，确定性电流诱导磁化翻转的方向依赖于激光轨迹的位置，但不依赖于外部面外自旋电流的净极化。从外部磁场下的行为，我们确定了两个独立的机制引起的SOT，即横向Pt-Co不对称性以及面外注入的自旋电流，在前一种情况下的极化和SOT的大小取决于退火轨道的相对位置和激光功率。我们的研究结果表明，一个有效的无场确定性全磁化开关方案，而不需要面外自旋电流注入或复杂的外部堆栈结构。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall
Magnetoelectric torque and edge currents in spin-orbit coupled graphene nanoribbons
对于具有Rashba自旋轨道耦合的石墨烯纳米带，在紧束缚模型中分析了由于磁化和几何约束的存在而引起的奇特的磁响应。我们观察到一个相当大的横向磁化率，可以被认为是门电压引起的磁电扭矩，而不需要一个偏置电压，锯齿形和扶手椅带不同的方向。局部转矩在两个边缘之间和/或沿着带产生非共线自旋极化，并且如果磁化是均匀的，则净转矩平均为零。然而，非零净扭矩可以出现在部分磁化的纳米带或不规则形状的纳米片中。在纳米带中也出现了由自旋轨道耦合产生的平衡自旋电流，但在约束方向上流动的分量被强烈抑制。即使没有磁化，也会产生面外极化手征边缘自旋电流，类似于量子自旋霍尔效应。此外，垂直于边缘指向的磁化产生边缘电荷电流的层流，其流动方向在两个边缘之间是对称的（非手性的）还是反对称的（手性的）取决于磁化指向平面内还是平面外。
2021-03-12 cond-mat.mes-hall
Central role of domain wall depinning for perpendicular magnetization switching driven by spin torque from the spin Hall effect
我们研究确定性的磁性反转的垂直磁化的Co层在Co/MgO/Ta纳米正方形驱动的自旋霍尔扭矩从面内电流在下面的Pt层。开关过程的速率限制步骤是畴壁（DW）通过自旋霍尔扭矩通过热辅助机制，最终产生完全反转的域扩展脱钉。需要与电流共线的面内施加的磁场，其中必要的场尺度由克服由Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用施加的DW手性的需要来设置。一旦考虑焦耳热，对于4 nm的Pt，开关电流密度与自旋霍尔角θ $_{SH}$ ${\approx}$ 0.07定量一致。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall
Field-free and Sub-ns Magnetization Reversal in Synthetic Anti-ferromagnets using Sequential Spin-Orbit Torque and Spin-Transfer Torque Pulses
Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
本文数值研究合成反铁磁自由层垂直磁性隧道结，利用顺序SOT和STT亚纳秒脉冲实现无外场快速磁化翻转，并分析热涨落下参数限制。
2026-09-21 cond-mat.mes-hall
Spin Torque in Anisotropic Tunneling Junctions
从理论上研究了在界面自旋轨道相互作用（SOI）存在的情况下，磁性隧道结中的自旋输运。由于界面SOI的存在，即使在没有外部自旋极化器的情况下，也可以在SOI中产生二阶电流驱动的自旋矩。该扭矩具有两个分量，面内和垂直于旋转平面，其可以诱导电流驱动的{ \em磁化切换}从面内到面外配置或{ \em磁化旋进}，类似于自旋阀中的自旋转移扭矩。因此，似乎可以通过改变偏置电压或在界面处电修改SOI来控制磁化稳定状态和动态。
2011-10-16 cond-mat.mes-hall
Spin Torque on Magnetic Textures Coupled to the Surface of a Three-Dimensional Topological Insulator
本文从理论上研究了具有空间变化磁化强度的铁磁薄层中的自旋力矩和磁化强度的动态变化。FM层沉积在拓扑绝缘体（TI）的表面上。在电子自旋沿磁化方向绝热弛豫的极限下，交换相互作用与TI的类Rashba表面织构之间的相互作用产生拓扑规范场.在规范场和外加电流的作用下，自旋力矩随电流的方向而变化。我们推导出了相应的有效各向异性场，从而修正的Landau-Lifshitz-Gilbert方程，它描述了自旋力矩和磁化动力学。此外，我们研究了典型的磁纹理，如畴壁，skyrmion，和涡旋配置的有效字段。的估计强度的有效字段是典型的FM材料的开关领域，因此可以显着影响FM层的动态。
2013-03-28 cond-mat.mes-hall
Optimal field-free magnetization switching via spin-orbit torque on the surface of a topological insulator
提出一种在拓扑绝缘体表面实现无磁场磁化翻转的最优方案，解析推导出电流时间依赖性，发现类阻尼力矩趋于零时能效最佳，并设计了适用于实际系统的下啁啾旋转电流脉冲简化翻转方案。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin torque resonance of a magnetic insulator
纯自旋电流传输角动量，而没有相关的电荷流。这种独特的性质使它们对自旋电子学应用具有吸引力，例如可用于感测、数据存储、互连和逻辑的纳米器件中的扭矩诱导磁化控制。然而，到目前为止，大多数自旋转移矩的研究集中在金属铁磁体，而磁绝缘体在很大程度上被忽视，尽管优越的磁品质因数。在这里，我们报告的观察自旋力矩诱导的磁化动力学的磁性绝缘体。我们的实验表明，在双磁性绝缘体的自旋扭矩诱导的磁化动力学可以大大大于由奥斯特场产生的。这为铁、铁和反铁磁绝缘体有效集成到电子器件中开辟了新的前景。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall
Current-induced magnetization dynamics in disordered itinerant ferromagnets
在自洽绝热局域密度近似下，研究了考虑自旋守恒和自旋退相杂质散射的铁磁金属中电流驱动的磁化动力学。基于量子动力学方程，我们推导了进入Landau-Lifshitz方程的Gilbert阻尼力矩和自旋转移力矩的频率和波矢线性阶。吉尔伯特阻尼和电流驱动的耗散扭矩规模相同，竞争，结果是，一个恒定电流驱动的磁畴壁运动是不敏感的自旋退相在弱铁磁性的限制。一个均匀的磁化强度被发现是更稳定的对自旋扭矩在巡回比在\textit{s} - \textit{d}模型的铁磁性。一个动态的自旋转移扭矩让人想起多层膜中的自旋泵被确定，并显示管理电流引起的畴壁畸变。
2006-10-26 cond-mat.mes-hall
The inverse thermal spin-orbit torque and the relation of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction to ground-state energy currents
使用Kubo线性响应形式主义，我们推导出表达式来计算磁体的磁化动力学与破缺反转对称性和自旋轨道相互作用（SOI）产生的热流。磁化动力学产生热流的效应构成了热自旋轨道扭矩（TSOT）的昂萨格倒数，即，由于温度梯度而在磁化上产生转矩。我们发现，由磁化动力学驱动的能量电流包含来自Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya）的贡献，为了提取热流，需要从能量电流的Kubo线性响应中减去Dzyaloshinskii-Moriya相互作用。我们表明，的表达式可以优雅地从的能量流的能量系数。指导正式类比之间的贝里相位理论的一个方面和现代理论的轨道磁化另一方面，我们导致解释后者的能量电流以及。基于\textit{ab-initio}计算，我们研究了Mn/W（001）磁性双层膜中磁化动力学驱动的热流。我们预测，快速畴壁驱动强大的ITSOT热流。
2016-02-10 cond-mat.mes-hall
Improved Domain Wall Dynamics and Magnonic Torques using Topological Insulators
我们调查的磁化动力学时出现的薄膜铁磁体沉积在拓扑绝缘体（TI），特别是专注于畴壁运动通过电流和自旋波扭矩作用于磁化的可能性。我们分析表明，磁畴壁和TI之间的耦合去除了简并的壁轮廓相对于其手性和拓扑电荷。此外，我们发现，域壁运动的沃克击穿的阈值大大增加，并确定与TI的相互作用，允许更高的可达到的壁速度比在传统的情况下，难轴各向异性确定沃克阈值。最后，我们表明，允许的模式的自旋波激发和随后的磁化动力学在TI耦合的存在下，即使在均匀的磁化纹理上的磁振子扭矩作用。我们的研究结果表明，TI-铁磁体相互作用的磁化动力学具有类似的效果，作为一个内在的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的铁磁体。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Microscopic theory of electrically induced spin torques in magnetic Weyl semimetals
从理论上研究了外尔半金属的磁化电响应。Weyl半金属是一类新的拓扑半金属，在动量空间中具有Hedgehog型自旋织构。由于这种特殊的自旋织构，电子输运和自旋动力学的相互作用可能为磁化的电控制提供新的方法。本文以磁性掺杂的Weyl半金属为研究对象，系统地研究了三维Dirac-Weyl金属中电流和电荷引起的自旋力矩对局域磁化强度的影响。我们确定所有电流引起的自旋力矩，包括自旋轨道力矩，自旋转移力矩，和所谓的$β$ -长期，到第一阶相对于空间和时间的推导和电流。我们发现自旋转移矩和$β$项不存在，而自旋轨道矩与轴向电流密度成正比。我们还计算了微观上的电荷诱导自旋力矩。我们发现电荷诱导自旋力矩来源于模型中自旋算符和轴电流算符之间的对应所导致的手征反常。
2017-02-16 cond-mat.mes-hall
Recent advances in spin-orbit torques: Moving towards device applications
自旋电子器件利用电流来操纵磁化的能力已经导致了大规模的发展，例如磁性随机存取存储器，并推动了自旋电子学研究领域。在这方面，在过去的十年中，使用自旋轨道扭矩的磁化操纵已经投入了大量的研究关注，因为它显示了未来超快和功率高效的磁存储器的巨大前景。在这篇综述中，我们总结了最新的进展，在自旋轨道扭矩的研究和突出的一些技术挑战，实用的自旋轨道扭矩装置。我们将首先介绍基本概念，并重点介绍自旋轨道扭矩器件的最新材料选择。然后，我们将总结的重要进展，在磁化翻转动力学的研究中使用自旋轨道力矩，这是重要的科学和技术方面。最后一个主要部分集中在外部辅助场自由自旋-轨道转矩切换的概念，这是一个实际的自旋-轨道转矩设备的要求。
2018-08-21 cond-mat.mes-hall
Role of the chiral spin configuration in field-free spin-orbit torque-induced magnetization switching by a locally injected spin current
对于在垂直磁各向异性系统中通过自旋轨道转矩（SOT）的确定性磁化切换，附加的面内方向磁场对于通过破坏磁化对称性的确定性切换是必不可少的。在磁有序系统中实现手性可以是用于实现无场磁化切换的横向方向上的不对称性的一种方法。然而，手征自旋系统对确定性开关的影响的系统分析仍然很少。在这份报告中，实现无场SOT诱导磁化翻转通过使用手性自旋配置的实验和微磁学模拟研究。我们设计了一个系统，其中只有部分的铁磁层与Pt/Co/MgO结构中的重金属层重叠。因此，自旋电流仅施加在铁磁层的局部区域上，这导致Néel型手性自旋配置。诱导的手性自旋配置可以稳定（或不稳定）取决于系统的界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用的符号。稳定的自旋组态在零场确定性开关中起着至关重要的作用。我们希望我们的研究结果，以拓宽手性为基础的全电SOT器件制造的前景。
2022-03-28 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium thermodynamic study of magnetization dynamics in the presence of spin-transfer torque
研究了自旋转移矩存在下的磁化动力学。利用非平衡态热力学中的局域平衡假设，导出了自旋电流存在时磁化强度的运动方程。我们表明，在所得的方程中，吉尔伯特阻尼常数，$α$，和系数，$β$，电流引起的扭矩，称为非绝热扭矩的比率，取决于弛豫时间的波动场$τ_{c}$。当$τ_c$与磁化动力学的时间尺度相比非常短时，等式$α=β$成立。我们应用我们的理论在磁性多层膜的电流感应磁化反转，并表明开关时间是$τ_{c}$的递减函数。
2008-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of spin transfer torque on the write error rate of a voltage-torque-based magnetoresistive random access memory
利用宏自旋模型，从理论上分析了自旋转移矩（STT）对电压-转矩型磁阻随机存储器写错误率的影响。在电压脉冲期间，STT根据初始磁化方向辅助或抑制磁化的进动运动。通过平衡STT和外部磁场转矩来导出电流密度的特征值，其为约5 $\times$ 10 $^{11}$ A/m $^{2}$。结果表明，在电流密度低于$10^{10}$ A/m $^{2}$时，写入错误率对STT不敏感。
2019-06-03 cond-mat.mes-hall
Effect of resistance feedback on spin torque-induced switching of nanomagnets
在大磁阻器件中，自旋力矩引起的电阻变化可以产生GHz的电流和电压振荡，这可以影响磁化反转。此外，大电阻器件中的电容分流可以进一步减小电流，从而不利地影响自旋扭矩切换。在这里，我们同时解决的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的自旋力矩和传输线电报员的方程研究的自旋阀和磁性隧道结的磁化反转的电阻反馈和电容的影响。虽然对于自旋阀，由于自旋力矩的饱和，平行（P）到反平行（AP）的切换受到电阻反馈的不利影响，但在低电阻磁性隧道结中，P-AP切换被增强。我们研究了电阻反馈对MTJ的开关时间的影响，并表明磁化开关只受pF范围内的电容分流的影响。
2009-05-15 cond-mat.mes-hall
Spin-transfer torque effects in the dynamic forced response of the magnetization of nanoscale ferromagnets in superimposed ac and dc bias fields in the presence of thermal agitation
通过一个通用的纳米柱模型的自旋力矩器件，包括两个铁磁层代表的自由和固定层和一个导电的间隔都夹在两个欧姆接触的静态强制响应的纳米级铁磁体的热波动和驱动的任意强度和方向的交流磁场的自旋转移力矩（STT）的影响进行了研究。STT效应通过布朗磁朗之万方程处理，推广到包括Slonczewski STT项，从而扩展了统计矩方法[Y. P. Kalmykov等人，Phys.Rev.B88，144406（2013）]对纳米柱模型的最一般版本的受迫响应。动态磁化率，非线性频率依赖的直流磁化，动态磁滞回线等，然后评估突出STT对低频热弛豫过程和高频铁磁共振等的影响，证明了这些对自旋极化电流的显著依赖性，并有助于解释STT实验。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall
Thermally-Assisted Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal in Uniaxial Nanomagnets
我们模拟的随机朗道-Lifshitz-吉尔伯特（LLG）的单轴纳米磁体的动态到亚毫秒的时间尺度，使用基于图形处理单元的微磁代码，并确定热辅助反转动力学的自旋电流和单轴各向异性轴之间的几何倾斜的效果。逐渐接近开关时间（$I\rightarrow 0$，$<τ>\propto\exp(-ξ(1-I)^2)$）的渐近行为，表明弹道和热辅助自旋转移反转之间的广泛交叉制度。有趣的是，平均开关时间被证明是几乎独立的自旋电流和磁体的单轴轴之间的角度。这些结果具有重要的意义，建模的自旋转移磁性随机存取存储器位单元的热辅助磁化反转的能量。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall
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
Description of current-driven torques in magnetic tunnel junctions
本文用自由电子描述了非共线磁化的磁性隧道结中自旋相关的输运。我们研究了隧穿输运中横向自旋密度的起源以及引起局域磁化振荡力矩的量子干涉。自旋转移力矩进行了分析，发现一个重要的偏置不对称性以及阻尼振荡行为。此外，我们调查的s-d交换耦合上的扭矩的影响，特别是在半金属MTJ的情况下，其中的自旋转移扭矩是由于界面自旋相关的反射。
2007-12-01 cond-mat.mes-hall
Field-free ultrafast magnetization reversal of a nanodevice by a chirped current pulse via spin-orbit torque
本文提出利用啁啾电流脉冲通过自旋轨道矩实现垂直磁化纳米器件的无外场超快翻转，显著降低所需电流密度，并适用于铁磁、合成反铁磁和亚铁磁自由层，为超快SOT-MRAM提供新方案。
2024-01-12 cond-mat.mes-hall
Detection of field-free magnetization switching through thermoelectric effect in Ta/Pt/Co/Pt with significant spin-orbit torque and competing spin currents
向重金属（HM）施加足够的横向电流可以通过自旋轨道转矩（SOT）切换相邻铁磁层（FM）的垂直磁化取向。HM的选择和它的安排起着重要作用的SOT感生的磁性异质结构中的磁化翻转。这里，在非对称Pt/Co/Pt异质结构中，抗阻尼（AD）SOT占优势。Ta添加到该叠层（Ta/Pt/Co/Pt）引起几种引人注目的效应，即竞争自旋电流（由于相邻Ta和Pt层的相反自旋霍尔角）、显著的AD-SOT、热电效应（特别是异常能斯特效应（ANE））和增强的垂直磁各向异性。对于该Ta/Pt/Co/Pt叠层，AD-SOT值稳定于Pt/Co/Pt叠层的AD-SOT值，这比对于具有竞争自旋电流的叠层所预期的AD-SOT值显著。均匀生长的Ta/Pt/Co/Pt叠层中不存在电流诱导的无场磁化翻转。据观察，厚度梯度是必不可少的，以协助在这些异质结构的无场磁化切换。此外，热电效应被用来开发一种技术来检测无场磁化切换。该技术检测第二谐波ANE信号作为读取机制。使用与所施加的电流的ANE对称性，可以在单个电流扫描中检测到开关，这与传统的DC霍尔方法相一致。
2022-07-04 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Torques and Anisotropic Magnetization Damping in Skyrmion Crystals
手征磁体中磁化梯度的长度尺度由相对论性的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用决定。因此，即使是传统的自旋转移扭矩控制的相对论自旋轨道耦合在这些系统中，和额外的相对论修正电流引起的扭矩和磁化阻尼成为重要的电流驱动的磁化动力学的完整理解。本文从理论上研究了立方手征磁体中反应性和耗散性的均匀自旋轨道矩以及各向异性阻尼对电流驱动Skyrmion动力学的影响。我们的研究结果表明，自旋轨道力矩起着显着的作用，电流诱导的skyrmion速度。耗散的自旋轨道力矩在skyrmions上产生相对论性的马格努斯力，而反应性的自旋轨道力矩产生对沿电流方向的漂移速度和与马格努斯力相关的横向速度的校正。自旋-轨道力矩对速度的修正与skyrmion尺寸成线性关系，与自旋-轨道耦合成反比。因此，反应性自旋轨道力矩修正可以是与非相对论贡献相同的数量级。更重要的是，耗散自旋轨道扭矩可以是主导力，导致偏转运动的skyrmions，如果扭矩表现出线性或二次关系的自旋轨道耦合。此外，我们证明了skyrmion速度是由各向异性磁化阻尼参数所决定的skyrmion的大小。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Planar Hall torque
在铁磁和非易失性磁存储器中，双层铁磁材料的自旋轨道力矩有望实现能量有效的磁化切换。以前研究的自旋霍尔和Rashba扭矩源自自旋轨道相互作用内的非线性材料和双层界面，分别。在这里，我们报告的自旋-轨道扭矩，所产生的平面霍尔电流的铁磁材料的双层，并作为积极或消极的磁阻尼。该平面霍尔转矩在由所施加的电场和双层法线限定的平面中表现出不寻常的双轴对称性。平面霍尔转矩的大小类似于巨自旋霍尔转矩的大小，并且足够大以激发铁磁层磁化的自振荡。
2017-12-20 cond-mat.mes-hall
Switching of perpendicular magnetization by spin-orbit torques in the absence of external magnetic fields
电流感生自旋轨道力矩（SOTs）的磁化开关由于其在超低功耗存储器和逻辑器件中的潜在应用而引起了极大的兴趣。为了具有技术上的兴趣，SOT效应需要切换具有垂直（面外）磁化的铁磁体。然而，目前，这通常需要存在面内外部磁场，这是实际应用的主要障碍。在这里，我们报告的第一次SOT诱导开关的平面外磁化Ta/Co20 Fe 60 B20/TaOx结构，而不需要任何外部磁场，驱动面内电流。这是通过在制造过程中将横向结构不对称引入我们的器件来实现的。结果表明，在这种非对称结构中，面内电流会诱导出一种新的类场SOT。与这种新的类场SOT相对应的电流感应有效场的方向是平面外的，这有利于垂直磁体的切换。因此，这项工作提供了一种途径，无偏置场的SOT器件。
2013-11-04 cond-mat.mes-hall
Angular momentum transfer torques in spin valves with perpendicular magnetization
自旋阀结合垂直磁化材料是有前途的结构，用于存储元件和高频发生器。本文报道了用第一性原理电路理论计算的具有垂直平衡磁化的自旋阀中自旋转移矩的角度依赖性，并与W.H. Rippard c.s. [Phys. Rev. B 81，014426（2010）]在CoFe |Cu| CoNi系统上进行。此外，我们预测当铜间隔层被钌层取代时，会出现非单调（“波浪”）的自旋转移矩。
2011-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of magnetization dynamics by spin Nernst torque
磁化动力学的控制是自旋电子学的主要目标之一。自旋霍尔效应（spin Hall effect）是指在非磁性金属（如Pt、W等）中利用自旋霍尔效应（spin Hall effect）将电荷流转化为自旋电流。在这项工作中，我们证明了Pt/Py双层中自旋能斯特矩对磁化强度的控制。我们通过测量在恒定加热或充电电流作用下磁力线宽度的系统变化，比较了自旋能斯特矩和自旋霍尔矩的相对强度。采用自旋力矩铁磁共振（ST-FMR）技术对磁体进行激励，并通过对称和反对称电压分量精确测量线宽。通过自旋能斯特力矩控制磁化动力学将成为操纵纳米磁体的另一种方式。
2018-06-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Magnetization reversal driven by low dimensional chaos in a nanoscale ferromagnet
高能效的磁化切换是非易失性磁存储和磁神经形态计算的核心问题。在过去的二十年里，几种有效的磁开关方法被证明是包括自旋力矩，磁电和微波辅助开关机制。在这里，我们报告了一个新的机制，引起磁开关的发现。我们的实验结果表明，低维磁混沌诱导的交变自旋力矩可以大大增加在纳米铁磁体的热激活磁开关的速率。这种机制在自旋力矩幅度上表现出明显的阈值特性，其效率随着自旋力矩频率的降低而增加。我们提出的分析和数值计算，定量地解释这些实验结果，并揭示了鞍平衡附近的低维磁混沌在提高开关率所发挥的关键作用。我们的工作揭示了在磁纳米系统的能量辅助切换中混沌和随机性之间的重要相互作用，并为提高自旋扭矩存储器和逻辑的能量效率铺平了道路。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall
