自旋极化电流与奥斯特场协同调控磁涡旋手性OA
利用自旋极化电流操纵纳米尺度磁结构,是基础物理与前沿技术中备受关注的课题之一.以往研究通常认为电荷流产生的奥斯特场作用远弱于自旋转移力矩,因而常被忽略.然而,在具有手性能量简并的磁涡旋体系中,奥斯特场的方向遵循右手螺旋定则,能够打破原有能量简并,其作用不可忽视.本研究通过微磁学模拟,系统探究了自旋极化电流及其伴生奥斯特场对磁涡旋旋性与极性的协同调控机制.结果表明,在几何对称的圆形纳米盘中,无需引入结构破缺,仅依靠电流伴生的奥斯特场即可实现磁涡旋旋性的确定性控制.通过构建峰值电流密度与脉冲宽度的相图,明确了旋性控制的阈值条件及极性可控的参数窗口.当固定层磁化方向垂直于膜面时,结合适宜脉冲宽度的电流脉冲,可在实现旋性控制的同时完成对极性的确定性调控;而固定层磁化方向位于面内时,旋性仍可被奥斯特场有效控制,但极性呈随机分布.此外,纳米盘尺寸显著影响调控阈值:小尺寸器件需更高电流密度以破坏原磁涡旋结构,但更利于极性稳定;大尺寸器件则可在较低电流密度下实现旋性翻转,但极性调控需谨慎设计脉冲波形.本研究揭示了奥斯特场在电流驱动磁涡旋手性调控中的关键作用,明确了旋性与极性的协同控制条件,为无需几何破缺的磁涡旋信息存储器件设计提供了理论依据.
刘文斌;李慧婷;王麒硕;田康洁;张宏艳;马晓萍;沈帝虎;朴红光
延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002延边大学理学院物理系,延吉133002 延边大学,量子科学与技术研究院,延吉133002
数理科学
磁涡旋手性控制自旋转移力矩奥斯特场
《物理学报》 2026 (13)
P.377-384,8
国家自然科学基金(批准号:12364020)吉林省科学技术厅科技发展规划(批准号:YDZJ202501ZYTS652,20240101295JC)资助的课题。
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