耦合自旋扭矩纳米振荡器中类场转矩和场角可调性对同步的探索

我们研究了类场转矩和外磁场方向对一维串联自旋扭矩纳米振荡器阵列（具有垂直各向异性的自由层）的影响，通过分析相关的Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程，以实现它们之间的完全同步。分别讨论了2个、10个和100个振荡器情况下的同步结果。通过Kuramoto序参量探索了类场转矩和外场方向对STNO同步的作用。虽然仅靠类场转矩就足以使由少量STNO组成的系统实现全局同步，但对于由大量STNO组成的一维阵列，还需要稍微调整外场方向才能实现同步。对于100个振荡器，识别出通过系统内簇的形成而实现完全同步。从小数量到大数量的振荡器都获得了大幅度的同步振荡。此外，对于多达100个自旋扭矩振荡器的同步振荡，展示了在宽电流范围内的频率可调性。除了实现同步外，类场转矩还提高了同步振荡的频率。推导了横向Lyapunov指数，以确认由于类场转矩而在耦合STNO中实现的稳定同步，并验证数值模拟中获得的结果。由于类场转矩和场角可调性的共同作用，完全同步使得阵列的输出功率显著增强。