Новый стационарный режим связанных колебаний вихрей в трехслойном спин-трансферном наноосцилляторе при больших значениях токов
- Authors: Антонов Г.И.1, Екомасов Е.Г.1,2, Звездин К.А.3, Пугач Н.Г.4
-
Affiliations:
- Уфимский Университет Науки и Технологий
- Башкирский Государственный Педагогический Университет
- Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
- Национальный исследовательский университет “Высшая Школа Экономики”
- Issue: Vol 125, No 1 (2024)
- Pages: 39-46
- Section: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
- URL: https://jdigitaldiagnostics.com/0015-3230/article/view/662765
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323024010064
- EDN: https://elibrary.ru/ZQWBYS
- ID: 662765
Cite item
Abstract
Исследуется влияние большого по величине спин-поляризованного тока на связанную динамику вихрей в спин-трансферных наноосцилляторах диаметром 400 нм. Обнаружены новые стационарные режимы связанных колебаний вихрей как для одинаковых, так и для противоположных полярностей ядер. Изучена зависимость частоты стационарных связанных колебаний магнитных вихрей от величины спин-поляризованного тока. Найденный эффект можно использовать для повышения рабочих частот спин-трансферных наноосцилляторов.
Full Text

About the authors
Г. И. Антонов
Уфимский Университет Науки и Технологий
Author for correspondence.
Email: georgij.antonow@yandex.ru
Russian Federation, ул. Заки Валиди, 32, Уфа, 450076
Е. Г. Екомасов
Уфимский Университет Науки и Технологий; Башкирский Государственный Педагогический Университет
Email: georgij.antonow@yandex.ru
Russian Federation, ул. Заки Валиди, 32, Уфа, 450076; ул. Октябрьской революции, 3-а, Уфа, 450008
К. А. Звездин
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
Email: georgij.antonow@yandex.ru
Russian Federation, ул. Вавилова, 38, Москва, 119991
Н. Г. Пугач
Национальный исследовательский университет “Высшая Школа Экономики”
Email: georgij.antonow@yandex.ru
Russian Federation, ул. Мясницкая, 20, Москва, 101000
References
- Slonczewski J.C. Current-driven excitation of magnetic multilayers // J. Magn. Mater. 1996. V. 159. Р. L1–L7.
- Berger L. Emission of spin waves by a magnetic multilayer traversed by a current // Phys. Rev. 1996. V. 54. Р. 9353.
- Tsoi M., Jansen A.G.M., Bass J., Chiang W.-C., Seck M., Tsoi V., and Wyder P. Excitation of a Magnetic Multilayer by an Electric Current // Phys. Rev. Letters. 1998. V. 80. Р. 4281.
- Kiselev S., Sankey J., Krivorotov I.N., Emley N.C., Shoelkopf R.J., Buhrman R.A., Ralph D.C. Microwave oscillations of a nano-magnet driven by a spin-polarized current // Nature. 2003. V. 425. P. 380–383.
- Grollier J., Boulenc P., Cros V., Hamzić A., Vaurès A., Fert A., Faini G. Switching a spin valve back and forth by current-induced domain wall motion // Appl. Phys. Letters. 2003. V. 83. P. 509–511.
- Ivanov B.A., Zaspel C.E. Excitation of spin dynamics by spin-polarized current in vortex state magnetic disks // Phys. Rev. Letters. 2007. V. 99. P. 247208.
- Guslienko K.Y. Magnetic Vortex State Stability, Reversal and dynamics in restricted geometries // J. Nanoscience and Nanotechnology. 2008. P. 2745. doi: 10.1166/jnn.2008.18305
- Dussaux A., Georges B., Grollier J., Cross V., Khvalkovskiy A.V., Fukushima A., Konoto M., Kubota H., Yakushiji K., Yuasa S., Zvezdin K.A., Ando A., Fert A. Large microwave generation from current-driven magnetic vortex oscillators in magnetic tunnel junctions // Nature Communicatio. 2010. V. 1. P. 8.
- Yu D., Kang K., Berakdar J., Jia C. Nondestructive ultrafast steering of a magnetic vortex by terahertz pulses // NPG Asia Мater. 2020. V. 12. P. 36. doi: 10.1038/s41427-020-0217-8
- Grollier J., Querlioz D., Camsari K.Y., Everschor-Sitte K., Fukami S., Stiles M.D. Neuromorphic spintronics // Nature Electronics. 2020. V. 3. P. 360–370. doi: 10.1038/s41928-019-0360-9
- Wittrock S., Talatchian P., Romera M., Menshawy S., Garcia M.G., Cyrille M.-C., Ferreira R., Lebrun R., Bortolotti P., Ebels U., Grollier J., Cros V. Beyond the gyrotropic motion: Dynamic C-state in vortex spin torque oscillators // Appl. Phys. Letters. 2021. V. 118. P. 012404. doi: 10.1063/5.0029083
- Stebliy M.E., Jain S., Kolesnikov A.G., Ognev A.V., Samardak A.S., Davydenko A.V., Sukovatitcina E.V., Chebotkevich L.A., Ding J., Pearson J., Khovaylo V., Novosad V. Vortex dynamics and frequency splitting in vertically coupled nanomagnets // Sci. Reports. 2017. V. 7. P. 1127. doi: 10.1038/s41598-017-01222-4
- Guslienko K.Y., Buchanan K.S., Bader S.D., Novosad V. Dynamics of coupled vortices in layered magnetic nanodots // Appl. Phys. Letters. 2005. V. 86. P. 223112. doi: 10.1063/1.1929078
- Zvezdin K.A., Ekomasov E.G. Spin Currents and Nonlinear Dynamics of Vortex Spin Torque Nano-Oscillators // Phys. Metals and Metal. 2022. V. 123. P. 201. doi: 10.1134/S0031918X22030140
- Usov N.A., Peschany S.E. Magnetization curl-ing in a fine cylindrical particle // JMMM. 1993. V. 118. P. L290–L294.
- Locatelli N., Ekomasov A.E., Khvalkovskiy A.V., Azamatov S.A., Zvezdin K.A., Grollier J., Ekomasov E.G., Cros V. Reversal process of a magnetic vortex core under the combined action of a perpendicular field and spin transfer torque // Appl. Phys. Letters. 2013. V. 102. P. 062401. doi: 10.1063/1.4790841
- Cherepov S.S., Koop B.C., Galkin A.Y., Khymyn R.S., Ivanov B.A., Worledge D.C., Korenivski V. Core-Core dynamics in spin vortex pairs // Phys. Rev. Letters. 2012. V. 109. P. 097204.
- Holmgren E., Bondarenko A., Ivanov B.A., Korenivski V. Resonant pinning spectroscopy with spin-vortex pairs // Phys. Rev. Letters. 2018. V. 97. P. 094406. doi: 10.1103/B.97.094406
- Sluka V., Kakay A., Deac A.M., Burgler D.E., Schneider C.M., Hertel R. Spin-torque-induced dynamics at fine-split frequencies in nano-oscillators with two stacked vortices // Nature Comm. 2015. V. 6. P. 6409. doi: 10.1038/ncomms7409
- Ekomasov A.E., Stepanov S.V., Zvezdin K.A., Ekomasov E.G. Spin current induced dynamics and polarity switching of coupled magnetic vertices in three-layer nanopillars // JMMM. 2019. V. 471. P. 513. doi: 10.1016/j.jmmm.2018.09.077
- Gaididei Y., Kravchuk V.P., Sheka D.D. Magnetic vortex dynamics induced by an electrical current // International Journal of Quantum Chemistry. 2009. V. 110. P. 83–97. doi: 10.1002/qua.22253
- Guslienko K.Y., Sukhostavets O.V., Berkov D.V. Nonlinear magnetic vortex dynamics in a circular nanodot excited by spin-polarized current // Nanoscale Research Letters. 2014. V. 9. P. 386. doi: 10.1186/1556 276X-9 386
- Ekomasov E.G., Stepanov S.V., Zvezdin K.A., Pugach N.G., Antonov G.I. The Effect of the Spin-Polarized Current on the dynamics and structural changes of magnetic vortices in a large-diameter threelayer conducting Nanocylinder // Phys. Met. Metal. 2021. V. 122. Р. 197–204. doi: 10.1134/S0031918X21030054
- Ekomasov E.G., Stepanov S.V., Nazarov V.N., Zvezdin K.A., Pugach N.G., Antonov G.I. Joint effect of a magnetic field and a spin-polarized current on the coupled dynamics of magnetic vortices in a spin-transfer nano-oscillator // Techn. Phys. Letters. 2021. V. 47. No. 9. P. 870–872. doi: 10.1134/S1063785021090030
- Ekomasov A.E., Stepanov S.V., Zvezdin K.A., Ekomasov E.G. Influence of perpendicular magnetic field and polarized current on the dynamics of coupled magnetic vortices in a thin nanocolumnar trilayer conducting structure // Phys. Met. Metal. 2017. V. 118. P. 328–333. doi: 10.1134/S0031918X17020028
- Volkov О.M., Кravchuk V.P., Sheka D.D., Gaididei Y. Spin-transfer torque and current-induced vortex superlattices in nanomagnets // Phys. Pev. B. 2011. V. 84. P. 052404. doi: 10.1103/Phys. rev B.84.052404
- Wei Jin, Huan He, Yuguang Chen, and Yaowen Liu. Controllable vortex polarity switching by spin polarized current // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 013906. doi: 10.1063/1.3054305
- Naletov V.V., G. de Loubens, Albuquerque G., Borlenghi S., Cros V., Faini G., Grollier J., Hurdequint H., Locatelli N., Pigeau B., Slavin A.N., Tiberkevich V.S., Ulysse C., Valet T., Klein O. Identification and selection rules of the spin-wave eigen-modes in a normally magnetized nano-pillar // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. P. 224423.
- Chen T., Randy K.D., Eklund A., Muduli Pranaba K. Spin-Torque and Spin-Hall Nano-Oscillators // Proceedings of the IEEE. 2016. V. 104. P. 1919–1945. doi: 10.1109/JPROC.2016.2554518
Supplementary files
