铁磁纳米结中电流驱动交换切换的现象学理论

我们在自旋阀型铁磁结理论中发展了一种现象学方法，用以描述由垂直于界面的电流引起的交换切换。我们描述了正向和反向电流切换效应，它们在本质上可能有显著不同。移动电子自旋被视为在所有接触的铁磁层中都是自由的。我们研究了以下两种电流效应的联合作用：非平衡纵向自旋注入有效场和横向自旋转移表面力矩。我们推导了涨落的色散关系，并针对具有空间局域自旋转移力矩的结模型进行了求解：假设力矩穿透自由层的深度远小于自由层的总厚度。我们首次确定了众所周知的吉尔伯特阻尼常数的某个临界值。对于足够小的阻尼常数，自旋转移力矩在失稳阈值确定中占主导地位，而对于高阻尼，自旋注入有效场占主导地位。自旋转移力矩和自旋注入之间的精细相互作用对于提供电阻对电流依赖关系的磁滞行为是必要的。构建的状态图显示了由于失稳发展而出现非平稳（时间依赖）非线性态的可能性。计算得出失稳上升时间约为 0.1 ns。当电流增长到失稳阈值时，自旋波共振频谱发生软化。阈值以上的磁化涨落对于低阻尼是随时间振荡上升的，但对于高阻尼则是非周期性的且上升得更快。