磁性单层薄膜中的反常自旋轨道力矩
介观与纳米尺度物理
2019-10-02 v1 材料科学
摘要
自旋轨道相互作用（SOI）耦合电荷与自旋输运，实现了磁化的电学调控。SOI 诱导输运的一个典型例子是反常霍尔效应（AHE），最早于 1880 年观测到，其中在磁性薄膜中垂直于磁化的电流会在表面产生电荷积累。本文报道了 AHE 的一个对应效应，我们称之为反常自旋轨道力矩（ASOT），其中平行于磁化的电流在磁性薄膜表面产生相反的自旋轨道力矩。我们将 ASOT 解释为源于类自旋霍尔电流，其在 Ni80Fe20 中的产生效率为 0.053±0.003，与 Pt 的自旋霍尔角相当。在其他常见铁磁金属（包括 Co、Ni 和 Fe）中也观察到类似效应。第一性原理计算证实了测量值的量级。本工作表明，尽管存在自旋去相位，铁磁体中仍可存在自旋极化垂直于磁化的强自旋流。它挑战了当前对磁性/非磁性双层中自旋轨道力矩的理解，其中磁性层中的电荷-自旋转换一直被大幅忽略。
引用
@article{arxiv.1902.05490,
title = {Anomalous Spin-Orbit Torques in Magnetic Single-Layer Films},
author = {Wenrui Wang and Tao Wang and Vivek P. Amin and Yang Wang and Anil radhakrishnan and Angie Davidson and Shane R. Allen and T. J. Silva and Hendrik Ohldag and Davor Balzar and Barry L. Zink and Paul M. Haney and John Q. Xiao and David G. Cahill and Virginia O. Lorenz and Xin Fan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.05490},
year = {2019}
}
备注
23 pages, 3 figures and 1 table