纳米磁多层结构中电流驱动自旋波发射

回顾了纳米磁多层结构中电流感应自旋矩传输和电流驱动磁化矢量进动引起的自旋波发射等新量子效应的研究现状及发展。基于该效应的纳米磁多层微波振荡器件具有结构简单、无须外加磁场、容易集成等特点,在现代通信领域具有广阔的应用前景,备受国内外研究者的关注。介绍了自旋波发射效应的理论处理方法和实验研究进展,讨论了自旋波发射器件的工作原理和铁磁膜的磁化方向、外磁场方向、大小及驱动电流对器件性能的影响。目前研制的器件的效率较低、振荡功率小,采用新的垂直磁化结构有助于解决上述问题。

纳米尺寸自旋阀中电流驱动的自旋波发射

提出了在纳米赝自旋阀中的电流感应自旋传输矩的磁动力学描述,成功地解释了在磁纳米多层结构中的电流驱动微波发射和电流感应磁化翻转现象。自旋流极化由在电导匹配时的自旋流和化学势连续性边界条件决定。自旋矩的纵向和横向分量在自旋阀的电流驱动微波发射和电流感应磁化翻转现象中扮演了不同的角色:纵向自旋矩分量决定了电流感应磁化翻转(CIMS)效应,而横向自旋矩是自旋波发射(SWE)效应所不可缺少的。根据这一理论,由LLG方程自然得到自旋波发射的双模,分别为横向自旋矩引发的X和Y方向的振动,并引起磁多层电阻以频率2w或w(进动频率)随时间变化。磁场和自旋流共同决定了自旋波发射的频率和功率,这一理论预言了某种特殊的磁多层结构,如磁层相互垂直的结构,将具有大得多的微波发射效率,这一结论已经被实验所证实。