涡旋态铁磁环的非线性自旋动力学及其在自旋转移纳米振荡器中的应用

我们研究了由自旋极化电流诱导的涡旋态铁磁环的非线性自旋动力学。我们还建议将铁磁环用作无核涡旋自旋转移纳米振荡器的自由层。计算所得工作频率约为数 GHz，远高于基于圆盘涡旋振荡器的陀螺模频率。涡旋态环对自旋极化电流的响应具有滞回行为，其阈值电流密度合理：点火阈值约为 $10^{8} \text{A}\text{cm}^{-2}$，而维持振荡的消除电流低得多，约为 $10^{6} \text{A} \text{cm}^{-2}$。输出信号可借助逆自旋霍尔效应或巨磁电阻提取。对整个样品平均的电动势为零，我们建议将涡旋态的铁磁环或圆盘用作 GMR 分析器。对于逆自旋霍尔分析器，我们建议使用具有不同符号自旋霍尔角的两种重金属。基于环的 STNO 有望拓展 STNO 的实际应用领域。