具有垂直磁各向异性的纳米磁隧道结中的自旋波本征模

磁隧道结（MTJ）是自旋电子技术的关键使能器件，广泛应用于信息存储、微波产生与探测以及非传统计算等领域。本文报告了针对垂直磁隧道结中量子化自旋波本征模的实验与理论研究，重点关注MTJ中自由层（FL）与参考层（RL）之间的耦合磁化动力学，其中RL为合成反铁磁体（SAF）。自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR）测量揭示了在外加微波电流激励下两种自旋波本征模的激发。这些模随面外磁场呈相反方向的频率移动。我们的微磁模拟准确再现了模频率对磁场的依赖关系，并揭示了FL和RL中激发的空间分布。FL和RL模产生极性相反的整流电压信号，使该器件成为可调谐双频微波信号探测器的有前景候选方案。模拟表明，SAF内部弱的层间交换耦合增强了模振幅。我们还计算了探测器对面内磁场偏置的响应，发现其灵敏度随磁场增大而显著提高。我们通过ST-FMR测量作为面内磁场函数实验验证了这一预测。本研究结果深化了对具有垂直磁各向异性的纳米MTJ中量子化自旋波本征模的理解，并展示了这些器件用于频选双通道微波信号探测器的潜力。