转矩计算_磁子转矩翻转磁矩研究

抽象磁子是由自旋波量子化的准粒子磁子在绝缘磁性材料中具有无热耗散、低阻尼和长距离自旋传输的优点，从而避免了由电荷流产生的焦耳热，并克服了日益显著的器件加热问题。因此，磁子器件在低功耗信息存储和计算领域具有潜在的应用前景。本文首先介绍了自旋波和磁子的概念，以及磁子的优点和研究价值。然后总结了铁磁和反铁磁绝缘体中磁子输运的最新研究成果和新型磁子器件。最后，详细介绍了在室温下实现磁矩驱动的磁矩反转的最新研究工作。这些工作对磁电子学的发展和实现低功耗、高速的磁电子学器件和应用具有重要的现实意义。

关键词自旋波，磁子，磁子力矩，磁子器件，信息存储和逻辑计算

1简介

1922，著名的斯特恩-格拉赫实验表明，电子除了带负电荷外，还具有自旋的量子性质20世纪以来，人类不断探索电子电荷的调控，推动了微电子技术的蓬勃发展，为第三次工业革命奠定了基础。遵循摩尔定律并迅速发展的现代电子设备正变得越来越小，尺寸接近物理极限，芯片将面临高功耗和大量发热等挑战。利用电子的自旋特性通过自旋控制实现信息存储、传输和处理有望突破传统微电子器件的上述限制。因此，自旋控制是开发新型自旋电子器件的核心研究内容。在图1的1988年

磁子概念图中发现

巨磁电阻效应(GMR)电流或自旋电流携带的数据信息被转换成磁子电流，然后在磁子器件或系统中存储和计算。当然，也可以实现将磁子电流转换成电流和自旋电流的逆过程

反铁磁绝缘体(a，b)中图2的磁子的重要实验证据

图3的α-Fe23单晶

自旋超流体+图4的磁子阀效应

图5的完全绝缘磁子结

图6的两种类型的自旋力矩

图7的自旋力矩铁磁谐振(ST-FMR)技术来测量磁子力矩磁子扭矩装置的光学照片；(c-f)磁子力矩在bi 232323/nio (25 nm)/Cu (6 nm)/py器件中驱动磁矩翻转磁光克尔显微镜照片5结论

磁子力矩可用于翻转磁单元，实现低功耗信息存储和逻辑运算功能通过对材料和装置的进一步优化，磁子转矩效率有望大大提高。在上述磁子力矩驱动磁矩反转原理实验中，反铁磁绝缘体的磁子电流是由电学方法激发的，希望这项工作能激励所有磁子力矩器件的研究。当然，要实现上述目标，仍有许多问题需要讨论和解决，例如，如何获得大的磁子力矩强度，进一步阐明磁子激发、输运和界面的物理特性。此外，新型磁力矩器的设计和新功能的开发也是一个值得探索的研究方向。总之，对磁子的研究方兴未艾。磁子为实现低功耗、高速信息存储和逻辑运算器件开辟了新的途径。磁子将在未来新的自旋芯片中发挥重要作用。

感谢新加坡国立大学的杨亨洙教授的合作研究以及大连理工大学的赵霁·君教授和张庆宇教授进行的有益讨论。

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这篇文章选自《物理学》2020年第2期

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