研究前沿：反铁磁体-自旋轨道矩二极管效应 | Nature Nanotechnology

基于铁磁体的自旋电子学Spintronics，促进了微波振荡器和二极管的研究进展。尽管反铁磁体的操作具有挑战性，但为了实现更快的操作，反铁磁体仍有很大的希望。到目前为止，用微波电流控制反铁磁有序，仍然难以捉摸。

今日，日本 东京大学（The University of Tokyo）Shoya Sakamoto，Shinji Miwa等，在Nature Nanotechnology上发文，通过直流自旋轨道力矩，在外尔Weyl反铁磁体W/Mn3Sn外延双层中，诱导了反铁磁体自旋的相干旋转。

研究表明，这种自旋旋转与微波电流的有效耦合动力学，通过整流产生直流反常霍尔电压，称之为反铁磁体自旋矩二极管效应antiferromagnetic spin-torque diode effect。不同于铁磁系统，由于交换相互作用，使进动锥角稳定，因此输出电压对频率的依赖性最小。在10GHz和30GHz之间，输出电压仅下降10%。

数值模拟进一步表明，微波自旋轨道力矩，对手征自旋旋转的快速频率调制产生了整流信号。这些成果，有助于开发下一代电信应用的高速微波器件。

图1: 原子力显微镜自旋力矩二极管效应的概念。

图2: 通过反铁磁体AFM自旋力矩二极管效应的整流霍尔电压。

图3: 整流霍尔电压的频率依赖性。

图4: 基于Landau–Lifshitz–Gilbert ，LLG方程的数值模拟。

（注：在物理学上，朗道-利夫希兹-吉尔伯特方程（Landau–Lifshitz–Gilbert），是以列夫·达维多维奇·朗道、叶夫根尼·利夫希茨和T·L·吉尔伯特命名的物理方程，以差分方程为基础阐述一个进动磁性粒子的自发磁化。该方程可以描述无外场作用下粒子受平均场作用而产生的运动。该方程直接暗示了自旋系统存在孤子。）