纳米尺度上的反常能斯特效应：探索磁隧道结中的三维温度梯度
介观与纳米尺度物理
2018-10-18 v1
摘要
局域激光加热会在各个方向上产生温度梯度，从而导致金属材料中的三维电子通量。温度梯度与材料磁化相结合会产生热磁电压。这些依赖于方向的温度梯度与磁化之间的相互作用及其调控，使得能够操纵所产生的电压，例如在磁性纳米器件中。我们识别了在磁隧道结（MTJs）中由微米尺度温度梯度在纳米长度尺度上产生的反常能斯特效应（ANE）。在一项系统研究中，我们通过分析三维器件中面内温度梯度对隧道磁塞贝克效应（TMS）的影响来提取 ANE。为研究这些效应，我们采用了基于具有 MgO 隧道势垒的 CoFeB 电极的面内磁化 MTJ。由于我们的测量配置，无需在逆自旋霍尔测量中将 ANE 与自旋塞贝克效应分离。温度梯度由紧聚焦激光光斑产生。所测效应的空间范围由 MTJ 尺寸决定，而空间分辨率由激光光斑尺寸及其横向平移步长给出。该方法对低电压高度敏感，并得出 CoFeB 的 ANE 系数为 。一般而言，MTJ 中的 TMS 研究动机在于将磁性存储器件中原本被浪费的热量用于读/写操作。此处，额外产生的 ANE 效应使得 MTJ 的功能从简单存储扩展至非易失性逻辑器件，并开辟了如具有进一步缩小潜力的方向相关温度传感等新应用领域。
引用
@article{arxiv.1801.04186,
title = {Anomalous Nernst effect on the nanometer scale: Exploring three-dimensional temperature gradients in magnetic tunnel junctions},
author = {Ulrike Martens and Torsten Huebner and Henning Ulrichs and Oliver Reimer and Timo Kuschel and Ronnie R. Tamming and Chia-Lin Chang and Raanan I. Tobey and Andy Thomas and Markus Münzenberg and Jakob Walowski},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.04186},
year = {2018}
}