非共线共面反铁磁体中的自旋矩驱动太赫兹自振荡

我们在理论上与数值上研究了薄膜金属非共线共面反铁磁体（AFM），如 $\mathrm{Mn_{3}Sn}$ 与 $\mathrm{Mn_{3}Ir}$，在自旋极化垂直于薄膜平面的反阻尼自旋矩作用下的太赫兹自振荡。为获得这些 AFM 中的序参量动力学，我们求解了由交换相互作用耦合的三个 Landau-Lifshitz-Gilbert 方程，并假设了单畴与多畴（微磁学）动力学过程。在强交换相互作用极限下，这些具有相反手性的 AFM 的序参量振荡动力学，在 $\mathrm{Mn_{3}Sn}$ 情形可映射为线性阻尼驱动摆，在 $\mathrm{Mn_{3}Ir}$ 情形可映射为非线性阻尼驱动摆。该理论框架使我们能够确定激发振荡响应所需的输入电流随材料与几何参数的关系。我们还得到了大输入电流下 $\mathrm{Mn_{3}Ir}$ 与 $\mathrm{Mn_{3}Sn}$ 两种情形振荡频率的闭式近似解。我们对阈值电流与振荡频率的解析预测与数值结果吻合良好，因此可用作设计与优化该自振荡器的紧凑模型。基于隧穿各向异性磁电阻原理，采用电路模型，我们给出了自振荡器输出功率与效率随振荡频率变化的详细模型。最后，我们利用非线性阻尼驱动摆方程探究了两个单向及双向耦合 AFM 振荡器的尖峰动力学。