Auto-oscillations and phase-locking in a multimode spin-torque oscillator

Анотація

Наноосцилятори на основі спін-обертового ефекту (STNO) є фундаментально нелінійними пристроями, що становлять інтерес для різноманітних застосувань у спінтроніці, а також у мікро- та наноелектроніці надвисоких частот. Хоча найпростіший режим генерації STNO, що передбачає одномодове збудження (одночастотний режим), є добре дослідженим, більш складні режими, що включають одночасне збудження двох або більше спін-хвильових мод, які були зафіксовані в лабораторних експериментах, досі не отримали систематичного теоретичного аналізу. У даній роботі ми досліджуємо режим двомодової генерації в STNO, використовуючи загальну модель, яка враховує взаємодії між модами, що неминуче присутні в будь-якому STNO: конкуренцію мод за спільну (загальну) енергію зовнішньої накачки, а також нелінійні зміщення частоти та нелінійне загасання як у межах окремих мод, так і між різними модами. Показано, що ключовим параметром, який визначає режим двомодової генерації, є взаємне (перехресне) модове зв’язування, яке можна спрощено інтерпретувати як величину, пропорційну просторовому перекриттю профілів взаємодіючих мод. Окрім режиму автогенерації, розглянуто також фазове захоплення самозбуджених мод зовнішньою періодичною силою, що в деяких випадках демонструє нетривіальну динаміку.