We demonstrate enhanced radio frequency (RF) detection sensitivity in a magnetic tunnel junction based spin torque oscillator (STO) using parametric synchronization. The parametric synchronization is observed above the auto-oscillation threshold of the STO and enhances the RF sensitivity at 2f0, where f0 is the auto-oscillation frequency. The maximum RF sensitivity for parametric synchronization at is 16 mV/mW, while the maximum RF sensitivity at without parametric synchronization is 12 mV/mW. Macrospin simulations corroborate the experimental results.
References
1.
J. C.
Slonczewski
, J. Magn. Magn. Mater.
159
, L1
(1996
).2.
L.
Berger
, Phys. Rev. B
54
, 9353
(1996
).3.
D. C.
Ralph
and M. D.
Stiles
, J. Magn. Magn. Mater.
320
, 1190
(2008
).4.
A. A.
Tulapurkar
, Y.
Suzuki
, A.
Fukushima
, H.
Kubota
, H.
Maehara
, K.
Tsunekawa
, D. D.
Djayaprawira
, N.
Watanabe
, and S.
Yuasa
, Nature
438
, 339
(2005
).5.
J. C.
Sankey
, Y.-T.
Cui
, J. Z.
Sun
, J. C.
Slonczewski
, R. A.
Buhrman
, and D. C.
Ralph
, Nat. Phys.
4
, 67
(2008
).6.
H.
Kubota
, A.
Fukushima
, K.
Yakushiji
, T.
Nagahama
, S.
Yuasa
, A.
Ando
, H.
Maehara
, Y.
Nagamine
, K.
Tsunekawa
, D. D.
Djayaprawira
, N.
Watanabe
, and Y.
Suzuki
, Nat. Phys.
4
, 37
(2008
).7.
S. I.
Kiselev
, J. C.
Sankey
, I. N.
Krivorotov
, N. C.
Emley
, R. J.
Schoelkopf
, R. A.
Buhrman
, and D. C.
Ralph
, Nature
425
, 380
(2003
).8.
A. M.
Deac
, A.
Fukushima
, H.
Kubota
, H.
Maehara
, Y.
Suzuki
, S.
Yuasa
, Y.
Nagamine
, K.
Tsunekawa
, D. D.
Djayaprawira
, and N.
Watanabe
, Nat. Phys.
4
, 803
(2008
).9.
P.
Villard
, U.
Ebels
, D.
Houssameddine
, J.
Katine
, D.
Mauri
, B.
Delaet
, P.
Vincent
, M.-C.
Cyrille
, B.
Viala
, J.-P.
Michel
, J.
Prouvee
, and F.
Badets
, IEEE J. Solid-State Circuits
45
, 214
(2010
).10.
S.
Bonetti
, V.
Tiberkevich
, G.
Consolo
, G.
Finocchio
, P.
Muduli
, F.
Mancoff
, A.
Slavin
, and J.
Åkerman
, Phys. Rev. Lett.
105
, 217204
(2010
).11.
S.
Bonetti
, P.
Muduli
, F.
Mancoff
, and J.
Åkerman
, Appl. Phys. Lett.
94
, 102507
(2009
).12.
W. H.
Rippard
, M. R.
Pufall
, S.
Kaka
, T. J.
Silva
, and S. E.
Russek
, Phys. Rev. B
70
, 100406
(2004
).13.
P. K.
Muduli
, O. G.
Heinonen
, and J.
Åkerman
, J. Appl. Phys.
110
, 076102
(2011
).14.
M. R.
Pufall
, W. H.
Rippard
, S.
Kaka
, T. J.
Silva
, and S. E.
Russek
, Appl. Phys. Lett.
86
, 082506
(2005
).15.
P. K.
Muduli
, Y.
Pogoryelov
, S.
Bonetti
, G.
Consolo
, F.
Mancoff
, and J.
Åkerman
, Phys. Rev. B
81
, 140408
(2010
).16.
Y.
Pogoryelov
, P. K.
Muduli
, S.
Bonetti
, F.
Mancoff
, and J.
Åkerman
, Appl. Phys. Lett.
98
, 192506
(2011
).17.
Y.
Pogoryelov
, P. K.
Muduli
, S.
Bonetti
, E.
Iacocca
, F.
Mancoff
, and J.
Åkerman
, Appl. Phys. Lett.
98
, 192501
(2011
).18.
P. K.
Muduli
, Y.
Pogoryelov
, F.
Mancoff
, and J.
Åkerman
, IEEE Trans. Magn.
47
, 1575
(2011
).19.
J.
Zhu
, J. A.
Katine
, G. E.
Rowlands
, Y. J.
Chen
, Z.
Duan
, J. G.
Alzate
, P.
Upadhyaya
, J.
Langer
, P. K.
Amiri
, K. L.
Wang
, and I. N.
Krivorotov
, Phys. Rev. Lett.
108
, 197203
(2012
).20.
S.
Miwa
, S.
Ishibashi
, H.
Tomita
, T.
Nozaki
, E.
Tamura
, K.
Ando
, N.
Mizuochi
, T.
Saruya
, H.
Kubota
, K.
Yakushiji
, T.
Taniguchi
, H.
Imamura
, A.
Fukushima
, S.
Yuasa
, and Y.
Suzuki
, Nat. Mater.
13
, 50
(2014
).21.
B.
Fang
, M.
Carpentieri
, X.
Hao
, H.
Jiang
, J. A.
Katine
, I. N.
Krivorotov
, B.
Ocker
, J.
Langer
, K. L.
Wang
, B.
Zhang
, B.
Azzerboni
, P. K.
Amiri
, G.
Finocchio
, G. N.
Bochkov
, and Z.
Zeng
, e-print arXiv:1410.4958 [cond-mat.stat-mech].22.
S.
Urazhdin
, V.
Tiberkevich
, and A.
Slavin
, Phys. Rev. Lett.
105
, 237204
(2010
).23.
M.
Quinsat
, D.
Gusakova
, J. F.
Sierra
, J. P.
Michel
, D.
Houssameddine
, B.
Delaet
, M.-C.
Cyrille
, U.
Ebels
, B.
Dieny
, L. D.
Buda-Prejbeanu
, J. A.
Katine
, D.
Mauri
, A.
Zeltser
, M.
Prigent
, J.-C.
Nallatamby
, and R.
Sommet
, Appl. Phys. Lett.
97
, 182507
(2010
).24.
P.
Dürrenfeld
, E.
Iacocca
, J.
Åkerman
, and P. K.
Muduli
, Appl. Phys. Lett.
104
, 052410
(2014
).25.
P. K.
Muduli
, O. G.
Heinonen
, and J.
Åkerman
, Phys. Rev. B
83
, 184410
(2011
).26.
P. K.
Muduli
, O. G.
Heinonen
, and J.
Åkerman
, Phys. Rev. Lett.
108
, 207203
(2012
).27.
A. M.
Gonçalves
, I.
Barsukov
, Y.-J.
Chen
, L.
Yang
, J. A.
Katine
, and I. N.
Krivorotov
, Appl. Phys. Lett.
103
, 172406
(2013
).28.
P. K.
Muduli
, O. G.
Heinonen
, and J.
Åkerman
, Phys. Rev. B
86
, 174408
(2012
).29.
O.
Prokopenko
, E.
Bankowski
, T.
Meitzler
, V.
Tiberkevich
, and A.
Slavin
, IEEE Trans. Magn.
48
, 3807
(2012
).30.
P.
Dürrenfeld
, E.
Iacocca
, J.
Åkerman
, and P. K.
Muduli
, Appl. Phys. Lett.
105
, 252404
(2014
).31.
S.
Ishibashi
, A.
Ando
, T.
Seki
, T.
Nozaki
, H.
Kubota
, S.
Yakata
, H.
Maehara
, A.
Fukushima
, S.
Yuasa
, and Y.
Suzuki
, IEEE Trans. Magn.
47
, 3373
(2011
).32.
V. S.
Tiberkevich
, R. S.
Khymyn
, H. X.
Tang
, and A. N.
Slavin
, Sci. Rep.
4
, 3873
(2014
).33.
C.
Wang
, Y.-T.
Cui
, J. Z.
Sun
, J. A.
Katine
, R. A.
Buhrman
, and D. C.
Ralph
, J. Appl. Phys.
106
, 053905
(2009
).© 2016 AIP Publishing LLC.
2016
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
