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Ta/Pt/Co/Ta体系中界面扩散对垂直各向异性和自旋轨道转矩的加强
2019-02-21 08:00   审核人:

 纯自旋流是指数目相同、自旋方向不同的电子沿相反方向运动所产生的电流。由于纯自旋流输运过程不产生净电荷流,能够以非常小的功耗传输信息,所以利用纯自旋流作为信息传递载体是发展未来超低功耗自旋电子器件的关键技术之一。其中自旋霍尔效应是目前利用电学方式产生、操纵纯自旋流的重要途径,而在室温下获得高自旋流-电流转换效率(即自旋霍尔角)对未来器件应用至关重要。

 我院全志勇副教授与合作者采用磁控溅射方法制备出具有超高垂直各向异性能的Ta/Pt/Co/Ta 结构单元,利用具有相反自旋霍尔角的重金属Pt和Ta产生自旋流,通过调控重金属和磁性金属界面扩散效应,实现了体系的低功耗磁化翻转,翻转效率达到107Oe·m2/A数量级;采用直流霍尔和二次谐波方法估算的有效自旋霍尔角高达0.61±0.03,这是截止目前在Pt(Ta)重金属体系中观察到的最大自旋霍尔角。这种同时具有强垂直各向异性和高自旋轨道转矩(SOT)特性的体系不仅验证了界面效应对SOT的有效调控,也为未来自旋电子器件的发展提供重要的参考。相关成果发表于Appl. Phys. Lett. 114, 042404 (2019),doi: 10.1063/1.5064643。

 

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  • Ta/Pt/Co/Ta薄膜结构示意图以及各向异性场和自旋霍尔角的测试

 

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