We present two microwave probe stations with motorized rotary stages for adjusting the magnitude and angle of the applied magnetic field. In the first system, the magnetic field is provided by an electromagnet and can be adjusted from 0 to ∼1.4 T while its polar angle (θ) can be varied from 0° to 360°. In the second system, the magnetic field is provided by a Halbach array permanent magnet, which can be rotated and translated to cover the full range of polar (θ) and azimuthal (φ) angles with a tunable field magnitude up to ∼1 T. Both systems are equipped with microwave probes, bias-Ts, amplifiers, and spectrum analyzers to allow for microwave characterization up to 40 GHz, as well as software to automatically perform continuous large sets of electrical and microwave measurements.

1.
J. A. C.
Bland
and
B.
Heinrich
,
Ultrathin Magnetic Structures I: An Introduction to the Electronic, Magnetic and Structural Properties
(
Springer Science and Business Media
,
2006
), Vol. 1.
2.
R. L.
Stamps
,
S.
Breitkreutz
,
J.
Åkerman
,
A. V.
Chumak
,
Y.
Otani
,
G. E. W.
Bauer
,
J.-U.
Thiele
,
M.
Bowen
,
S. A.
Majetich
,
M.
Kläui
,
I. L.
Prejbeanu
,
B.
Dieny
,
N. M.
Dempsey
, and
B.
Hillebrands
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
47
,
333001
(
2014
).
3.
H.
Zeng
,
J.
Li
,
J. P.
Liu
,
Z. L.
Wang
, and
S.
Sun
,
Nature
420
,
395
(
2002
).
4.
A.
Hirohata
and
K.
Takanashi
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
47
,
193001
(
2014
).
5.
Z.
Sheykhifard
,
S. M.
Mohseni
,
B.
Tork
,
M.
Hajiali
,
L.
Jamilpanah
,
B.
Rahmati
,
F.
Haddadi
,
M.
Hamdi
,
S. M.
Mohseni
,
M.
Mohammadbeigi
,
A.
Ghaderi
,
S.
Erfanifam
,
M.
Dashtdar
,
F.
Feghhi
,
N.
Ansari
,
S.
Pakdel
,
M.
Pourfath
,
A.
Hosseinzadegan
,
M.
Bahreini
,
S. H.
Tavassoli
,
M.
Ranjbar
,
S. A. H.
Banuazizi
,
S.
Chung
,
J.
Åkerman
,
N.
Nikkam
,
A.
Sohrabi
, and
S. E.
Roozmeh
,
J. Mater. Sci.: Mater. Electron.
29
,
4171
(
2018
).
6.
J.
Åkerman
,
Science
308
,
508
(
2005
).
7.
J. W.
Judy
,
Smart Mater. Struct.
10
,
1115
(
2001
).
8.
C.
Enkrich
,
M.
Wegener
,
S.
Linden
,
S.
Burger
,
L.
Zschiedrich
,
F.
Schmidt
,
J.
Zhou
,
T.
Koschny
, and
C.
Soukoulis
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
203901
(
2005
).
9.
M.
Díaz-Michelena
,
Sensors
9
,
2271
(
2009
).
10.
Y.
Chemla
,
H.
Grossman
,
Y.
Poon
,
R.
McDermott
,
R.
Stevens
,
M.
Alper
, and
J.
Clarke
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
97
,
14268
(
2000
).
11.
D.
Issadore
,
J.
Chung
,
H.
Shao
,
M.
Liong
,
A. A.
Ghazani
,
C. M.
Castro
,
R.
Weissleder
, and
H.
Lee
,
Sci. Transl. Med.
4
,
141ra92
(
2012
).
12.
J. P.
Liu
,
E.
Fullerton
,
O.
Gutfleisch
, and
D. J.
Sellmyer
,
Nanoscale Magnetic Materials and Applications
(
Springer
,
2009
).
13.
J.
Torrejon
,
M.
Riou
,
F. A.
Araujo
,
S.
Tsunegi
,
G.
Khalsa
,
D.
Querlioz
,
P.
Bortolotti
,
V.
Cros
,
K.
Yakushiji
,
A.
Fukushima
 et al,
Nature
547
,
428
(
2017
).
14.
M. D.
Stiles
and
A.
Zangwill
,
Phys. Rev. B
66
,
014407
(
2002
).
15.
R. K.
Dumas
,
S. R.
Sani
,
S. M.
Mohseni
,
E.
Iacocca
,
Y.
Pogoryelov
,
P. K.
Muduli
,
S.
Chung
,
P.
Dürrenfeld
, and
J.
Åkerman
,
IEEE Trans. Magn.
50
,
1
(
2014
).
16.
T.
Chen
,
R. K.
Dumas
,
A.
Eklund
,
P. K.
Muduli
,
A.
Houshang
,
A. A.
Awad
,
P.
Dürrenfeld
,
B. G.
Malm
,
A.
Rusu
, and
J.
Åkerman
,
Proc. IEEE
104
,
1919
(
2016
).
17.
S.
He
,
Z.
Meng
,
L.
Huang
,
L. K.
Yap
,
T.
Zhou
, and
C.
Panagopoulos
,
Rev. Sci. Instrum.
87
,
074704
(
2016
).
18.
See www.gmw.com/electromagnets/Miniature/5201/5201.html for GMW projected field electromagnet 5201 (accessed February 6, 2018).
19.
J.
Li
,
E.
Jin
,
H.
Son
,
A.
Tan
,
W.
Cao
,
C.
Hwang
, and
Z.
Qiu
,
Rev. Sci. Instrum.
83
,
033906
(
2012
).
20.
S.
Trout
,
IEEE Trans. Magn.
24
,
2108
(
1988
).
21.
C.
Hwang
,
C.
Chen
,
P.
Chang
,
H.
Chen
,
C.
Chang
, and
M.
Huang
,
J. Magn. Magn. Mater.
209
,
169
(
2000
).
22.
C.
Hwang
,
C.
Chen
,
C.
Chang
,
C.
Liu
,
F.
Lin
,
B.
Wang
, and
R.
Wahrer
,
J. Magn. Magn. Mater.
239
,
586
(
2002
).
23.
E.
Arenholz
and
S. O.
Prestemon
,
AIP Conf. Proc.
705
,
1170
1173
(
2004
).
24.
K.
Halbach
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
26
,
3882
(
1979
).
25.
K.
Halbach
,
Nucl. Instrum. Methods
169
,
1
(
1980
).
27.
J. C.
Slonczewski
,
J. Magn. Magn. Mater.
159
,
L1
(
1996
).
28.
L.
Berger
,
Phys. Rev. B
54
,
9353
(
1996
).
29.
Z.
Zeng
,
G.
Finocchio
, and
H.
Jiang
,
Nanoscale
5
,
2219
(
2013
).
30.
F.
Albert
,
N.
Emley
,
E.
Myers
,
D.
Ralph
, and
R.
Buhrman
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
226802
(
2002
).
31.
W.
Rippard
,
M.
Pufall
,
S.
Kaka
,
S.
Russek
, and
T.
Silva
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
027201
(
2004
).
32.
M. R.
Pufall
,
W. H.
Rippard
,
S. E.
Russek
, and
E. R.
Evarts
,
Phys. Rev. B
86
,
094404
(
2012
).
33.
S. M.
Mohseni
,
S. R.
Sani
,
J.
Persson
,
T. N. A.
Nguyen
,
S.
Chung
,
Y.
Pogoryelov
,
P. K.
Muduli
,
E.
Iacocca
,
A.
Eklund
,
R. K.
Dumas
,
S.
Bonetti
,
A.
Deac
,
M. A.
Hoefer
, and
J.
Åkerman
,
Science
339
,
1295
(
2013
).
34.
A.
Eklund
,
S.
Bonetti
,
S. R.
Sani
,
S. M.
Mohseni
,
J.
Persson
,
S.
Chung
,
S. A. H.
Banuazizi
,
E.
Iacocca
,
M.
Östling
,
J.
Åkerman
, and
B. G.
Malm
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
092405
(
2014
).
35.
S. A. H.
Banuazizi
,
S. R.
Sani
,
A.
Eklund
,
M. M.
Naiini
,
S. M.
Mohseni
,
S.
Chung
,
P.
Dürrenfeld
,
B. G.
Malm
, and
J.
Åkerman
,
Nanoscale
9
,
1896
(
2017
).
36.
M.
Mohseni
,
M.
Hamdi
,
H. F.
Yazdi
,
S. A. H.
Banuazizi
,
S.
Chung
,
S. R.
Sani
,
J.
Åkerman
, and
M.
Mohseni
,
Phys. Rev. B
97
,
184402
(
2018
).
37.
T.
Nozaki
,
Y.
Shiota
,
S.
Miwa
,
S.
Murakami
,
F.
Bonell
,
S.
Ishibashi
,
H.
Kubota
,
K.
Yakushiji
,
T.
Saruya
,
A.
Fukushima
 et al,
Nat. Phys.
8
,
491
(
2012
).
38.
D.
Tiwari
,
N.
Sisodia
,
R.
Sharma
,
P.
Dürrenfeld
,
J.
Åkerman
, and
P.
Muduli
,
Appl. Phys. Lett.
108
,
082402
(
2016
).
39.
J.
Sankey
,
P.
Braganca
,
A.
Garcia
,
I.
Krivorotov
,
R.
Buhrman
, and
D.
Ralph
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
227601
(
2006
).
40.
W.
Chen
,
G.
De Loubens
,
J.-M.
Beaujour
,
J.
Sun
, and
A.
Kent
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
172513
(
2009
).
41.
M.
Fazlali
,
M.
Dvornik
,
E.
Iacocca
,
P.
Dürrenfeld
,
M.
Haidar
,
J.
Åkerman
, and
R. K.
Dumas
,
Phys. Rev. B
93
,
134427
(
2016
).
42.
S.
Bonetti
,
V.
Tiberkevich
,
G.
Consolo
,
G.
Finocchio
,
P.
Muduli
,
F.
Mancoff
,
A.
Slavin
, and
J.
Åkerman
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
217204
(
2010
).
43.
R. K.
Dumas
,
E.
Iacocca
,
S.
Bonetti
,
S.
Sani
,
S. M.
Mohseni
,
A.
Eklund
,
J.
Persson
,
O.
Heinonen
, and
J.
Åkerman
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
257202
(
2013
).
44.
E.
De Ranieri
,
A.
Rushforth
,
K.
Vỳbornỳ
,
U.
Rana
,
E.
Ahmad
,
R.
Campion
,
C.
Foxon
,
B.
Gallagher
,
A.
Irvine
,
J.
Wunderlich
, and
T.
Jungwirth
,
New J. Phys.
10
,
065003
(
2008
).
You do not currently have access to this content.