通过对称性设计在外延 SrIrO3 中实现各向异性自旋轨道转矩生成
材料科学
2019-09-11 v1
摘要
自旋轨道耦合（SOC）是电子自旋与轨道角动量之间的相互作用，可在界面处引发丰富现象，特别是自旋流与电荷流的相互转换。传统重金属因其传导电子的强 SOC 已被广泛研究。然而，同样具有强 SOC 的外延 5d 电子过渡金属复杂氧化物等材料中的自旋轨道效应仍鲜有报道。除强 SOC 外，这些复杂氧化物还可提供外延这一额外调控手段，以通过晶体对称性控制电子结构并设计自旋到电荷的转换。在此，我们展示了在室温下通过外延亚稳钙钛矿 SrIrO3 中的自旋霍尔效应，以极高效率在铁磁体上产生自旋轨道转矩。我们首先预测了正交体相 SrIrO3 中由电子能带结构的 Berry 曲率引起的大本征自旋霍尔电导。通过操控 SOC 与晶体对称性之间的精细相互作用，我们利用外延应变调控钙钛矿 SrIrO3 中共顶氧八面体的倾斜，从而控制自旋霍尔转矩比。这使得具有正交对称性的 SrIrO3 因其特征结构各向异性而呈现各向异性自旋霍尔效应。我们的实验发现证明了利用异质外延对称性设计方法来调控自旋轨道效应。因此，我们预期这些外延 5d 过渡金属氧化物薄膜可作为低功耗自旋电子学的理想构建单元。
引用
@article{arxiv.1808.06650,
title = {Anisotropic spin-orbit torque generation in epitaxial SrIrO3 by symmetry design},
author = {T. Nan and T. J. Anderson and J. Gibbons and K. Hwang and N. Campbell and H. Zhou and Y. Q. Dong and G. Y. Kim and N. Reynolds and X. J. Wang and N. X. Sun and S. Y. Choi and M. S. Rzchowski and Yong Baek Kim and D. C. Ralph and C. B. Eom},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.06650},
year = {2019}
}