一种新的自旋量子效应——电流感应磁化翻转

电流感应的磁化翻转效应是近年来继巨磁阻效应(GMR)和隧道磁阻效应(TMR)之后提出的一种nm尺度下新的自旋相关效应,在无外加磁场的情况下,垂直于铁磁层平面的自旋极化电流就能引起铁磁层的磁化翻转。该效应有望被用于制作新型的电流操纵磁存储器件。报道了该效应的理论和实验的研究进展。     

纳米磁多层结构中电流驱动自旋波发射

回顾了纳米磁多层结构中电流感应自旋矩传输和电流驱动磁化矢量进动引起的自旋波发射等新量子效应的研究现状及发展。基于该效应的纳米磁多层微波振荡器件具有结构简单、无须外加磁场、容易集成等特点,在现代通信领域具有广阔的应用前景,备受国内外研究者的关注。介绍了自旋波发射效应的理论处理方法和实验研究进展,讨论了自旋波发射器件的工作原理和铁磁膜的磁化方向、外磁场方向、大小及驱动电流对器件性能的影响。目前研制的器件的效率较低、振荡功率小,采用新的垂直磁化结构有助于解决上述问题。     

用外磁场控制电流感应磁化翻转效应中的临界电流方法

应用基于磁动力学方程的宏观唯象模型,研究了弱外磁场下纳米尺度赝自旋阀结构的电流感应磁化翻转效应.在统一考虑铁磁/非磁界面的自旋相关散射以及铁磁层中的自旋积累和弛豫过程后,给出了赝自旋阀结构在弱外磁场下的磁化翻转条件和临界电流.对该效应的数值计算解释了弱外磁场下赝自旋阀结构的电阻-电流回线的偏移,并给出了用外磁场控制电流感应磁化翻转效应中的临界电流方法. 关键词： 电流感应磁化翻转 外磁场 临界电流 赝自旋阀     

Symmetry ensemble theory of spin wave emitting effectdriven by current in nanoscale magnetic multilayer

<正>This paper proposes a symmetry ensemble model for the magnetic dynamics caused by spin transfer torque in nanoscale pseudo-spin-valves,in which individual spin moments in the free layer are considered as subsystems to form a spinor ensemble.The magnetization dynamics equation of the ensemble was developed.By analytically investigating the equation,many magnetization dynamics properties excited by polarized current reported in experiments,such as double spin wave modes and the abrupt frequency jump,can be successfully explained.It is pointed out that an external field is not necessary for spin wave emitting(SWE) and a novel perpendicular configuration structure can provide much higher SWE efficiency in zero magnetic field.     

电流感应磁化翻转效应的改进的系综模型

运用宏观双通道扩散模型研究了赝自旋阀结构中的自旋相关输运过程,考虑到磁化强度矢量的横向分量的影响,建立了自由层磁化强度矢量的动力学方程,利用自旋流连续和化学势差连续作为边界条件.理论计算求解了电流感应磁化翻转效应中的临界电流,解释了铁磁层和非磁层电导率匹配问题和纵向场对电流感应磁化翻转效应中临界电流的影响. 关键词： 赝自旋阀 电导率匹配 自旋转移扭矩 电流感应磁化翻转效应     

基于磁动力学方程的电流感应磁化翻转效应的宏观模型

提出了一个基于磁动力学方程的宏观唯象理论模型，对纳米级赝自旋阀结构的电流感应磁化翻转效应给出了明晰的物理解释：流入自由层的净自旋流和自由层内的自旋弛豫过程的共同作用，导致自由层总磁矩随时间的改变，甚至产生磁化方向的翻转.模型将“铁磁/非铁磁”界面的自旋相关散射，以及铁磁层中的自旋积累和弛豫过程，统一于宏观的磁动力学方程中.通过求解该方程的解析解，给出了赝自旋阀在电流激励下的磁化翻转条件和临界电流密度的表达式.对该效应的定性解释和数值模拟结果都和实验报道良好符合.根据模型分析了影响临界电流密度的诸因素，并指出提高器件性能的途径. 关键词： 电流感应磁化翻转 磁动力学方程 自旋电子学     

纳米尺寸自旋阀中电流驱动的自旋波发射

提出了在纳米赝自旋阀中的电流感应自旋传输矩的磁动力学描述,成功地解释了在磁纳米多层结构中的电流驱动微波发射和电流感应磁化翻转现象。自旋流极化由在电导匹配时的自旋流和化学势连续性边界条件决定。自旋矩的纵向和横向分量在自旋阀的电流驱动微波发射和电流感应磁化翻转现象中扮演了不同的角色:纵向自旋矩分量决定了电流感应磁化翻转(CIMS)效应,而横向自旋矩是自旋波发射(SWE)效应所不可缺少的。根据这一理论,由LLG方程自然得到自旋波发射的双模,分别为横向自旋矩引发的X和Y方向的振动,并引起磁多层电阻以频率2w或w(进动频率)随时间变化。磁场和自旋流共同决定了自旋波发射的频率和功率,这一理论预言了某种特殊的磁多层结构,如磁层相互垂直的结构,将具有大得多的微波发射效率,这一结论已经被实验所证实。     

纳米磁多层结构中电流驱动自旋波发射

回顾了纳米磁多层结构中电流感应自旋矩传输和电流驱动磁化矢量进动引起的自旋波发射等新量子效应的研究现状及发展。基于该效应的纳米磁多层微波振荡器件具有结构简单、无须外加磁场、容易集成等特点,在现代通信领域具有广阔的应用前景,备受国内外研究者的关注。介绍了自旋波发射效应的理论处理方法和实验研究进展,讨论了自旋波发射器件的工作原理和铁磁膜的磁化方向、外磁场方向、大小及驱动电流对器件性能的影响。目前研制的器件的效率较低、振荡功率小,采用新的垂直磁化结构有助于解决上述问题。