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Ta/Pt/Co/Ta體系中界面擴散對垂直各向異性和自旋軌道轉矩的加強
2019-02-21 08:00   審核人:

 純自旋流是指數目相同、自旋方向不同的電子沿相反方向運動所產生的電流。由于純自旋流輸運過程不產生凈電荷流,能夠以非常小的功耗傳輸信息,所以利用純自旋流作為信息傳遞載體是發展未來超低功耗自旋電子器件的關鍵技術之一。其中自旋霍爾效應是目前利用電學方式產生、操縱純自旋流的重要途徑,而在室溫下獲得高自旋流-電流轉換效率(即自旋霍爾角)對未來器件應用至關重要。

 我院全志勇副教授與合作者采用磁控濺射方法制備出具有超高垂直各向異性能的Ta/Pt/Co/Ta 結構單元,利用具有相反自旋霍爾角的重金屬Pt和Ta產生自旋流,通過調控重金屬和磁性金屬界面擴散效應,實現了體系的低功耗磁化翻轉,翻轉效率達到107Oe·m2/A數量級;采用直流霍爾和二次諧波方法估算的有效自旋霍爾角高達0.61±0.03,這是截止目前在Pt(Ta)重金屬體系中觀察到的最大自旋霍爾角。這種同時具有強垂直各向異性和高自旋軌道轉矩(SOT)特性的體系不僅驗證了界面效應對SOT的有效調控,也為未來自旋電子器件的發展提供重要的參考。相關成果發表于Appl. Phys. Lett. 114, 042404 (2019),doi: 10.1063/1.5064643。

 

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  • Ta/Pt/Co/Ta薄膜結構示意圖以及各向異性場和自旋霍爾角的測試

 

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