由直流与脉冲自旋轨道转矩驱动的Mn$_3$Sn序参量动力学

我们数值研究了单畴Mn$_3$Sn中由直流与脉冲自旋轨道转矩（SOT）驱动的序参量响应，并建立了分析模型；Mn$_3$Sn是一种具有反手性120$^\circ$自旋结构的金属反铁磁体。我们表明，高于临界阈值的直流电流可在吉赫兹至太赫兹频谱激发序参量的振荡动力学。我们建立了振荡频率随输入电流变化的详细模型，并发现其与动力学数值模拟极为吻合。在脉冲激发情形下，通过调节电流脉冲的时长或幅值，磁化可从一种稳定态切换到Kagome面中其余五种稳定态的任意一种。我们推导了最终切换态随输入电流的精确函数形式，为Mn$_3$Sn的切换动力学提供了关键见解。磁态的读取可通过反常霍尔效应，或最近在全Mn$_3$Sn结中证实的隧穿磁阻来实现。我们还讨论了若样品承受大电流可能因发热导致的磁序扰动。在脉冲模式下工作或使用低直流电流，可因焦耳热降低样品中的峰值温升。我们的预测性建模与仿真结果可供理论者与实验者用于探索Mn$_3$Sn中SOT与序参量动力学的相互作用，并进一步评估器件性能。