基于太空自旋磁性隧道结的拓扑自旋力矩二极管效应
介观与纳米尺度物理
2025-02-27 v2
摘要
物联网节点的快速增长和大规模应用正在对边缘计算和微波器件的能源效率提出前所未有的挑战。特别是，磁性隧道结（MTJ）作为自旋电子学微波技术的主要构件，为开发紧凑型和高性能的微波探测器提供了可能的路径。另一方面，太空自旋领域正在将拓扑学与自旋电子学概念相结合。我们展示了在室温下以及较宽范围的应用电场（包括零场情况）下，直接电激励和检测单一拓扑保护磁性纹理（即太空自旋）的概念验证。该拓扑自旋力矩二极管由置于太空自旋材料上方的MTJ实现。采用定量磁力学显微镜测量，以确认MTJ自由层中仅存在一个太空自旋。自旋力矩二极管电气测量显示，通过自旋传递力矩（STT）电激励太空自旋共振模式，其频率接近4 GHz， selectivity（选择性）比在相同器件中激发的均匀模式小一个数量级。微磁模拟识别了这些动力学为呼吸模式激励，并指出厚度相关的磁性参数（磁各向异性场和戴维斯-莫里亚互作用）在稳定和激发磁性太空自旋方面发挥了作用。该工作标志着拓扑自旋力矩二极管开发的里程碑。
引用
@article{arxiv.2405.10753,
title = {Topological spin-torque diode effect in skyrmion-based magnetic tunnel junctions},
author = {Bin Fang and Riccardo Tomasello and Yuxuan Wu and Aitian Chen and Shuhui Liu and Baoshun Zhang and Emily Darwin and Hans J Hug and Mario Carpentieri and Wanjun Jiang and Xixiang Zhang and Giovanni Finocchio and Zhongming Zeng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.10753},
year = {2025}
}