隧穿电流与自旋霍尔电流协同自旋注入激发的磁振荡

本文研究了一种三端自旋转移矩纳米振荡器（STNO），其利用自旋极化隧穿电流与自旋霍尔电流的协同自旋注入，将自由层激发到超越任一单独机制所能实现的动态 regime。该纯自旋注入能够在无电荷电流的情况下诱导振荡，从而将临界隧穿电流有效降至零。这种临界电荷电流的降低可改善 STNO 与非易失性磁存储器（MRAM）器件的耐久性。研究表明，系统响应可用注入自旋电流密度 $J_s$ 描述，该密度来自两种自旋注入机制的贡献，其中隧穿电流极化率 $p$ 与自旋霍尔角 $\theta$ 作为决定各注入机制效率的关键参数。实验数据与该模型高度吻合，该模型可定量预测临界点（$J_s = -2.26\pm 0.09 \times 10^9 \hbar/e$ A/m$^2$）以及作为输入电流函数的振荡幅度。此外，数据拟合还独立确认了自旋霍尔角与隧穿电流极化率的估计值，并提取了阻尼 $\alpha = 0.01$ 与非线性阻尼 $Q = 3.8\pm 0.3$ 参数。