Berry 曲率诱导的 CrN 系统中固有自旋格林效应及其磁化翻转应用
材料科学
2025-04-15 v1
摘要
基于自旋轨道耦合（SOC）产生的自旋格林效应（SHE）的电流诱导自旋扭矩装置，常依赖于 4d 和 5d 重金属，以获得大型自旋电流。本文表明 CrN 这种轻元素基系统中存在显著的 SHE，并演示了在相邻铁磁层 [Co(0.35nm)/Pt(0.3nm)]3 中实现了电流诱导的磁化翻转，显示出垂直磁各向异性。我们发现翻转电流密度为 2.6 MA/cm2。第一性原理计算给出自旋格林导数（SHC）为 120（hcross/e）S/cm，源于 SOC 诱导的能带分裂在费米能附近产生的本征 Berry 曲率。理论计算得到的本征 SHC 与从第二谐波 Hall 测量中提取的实验 SHC 接近。我们估算出自旋格林角为 0.09，表明 CrN 系统在电荷到自旋转换中具有高效性。
引用
@article{arxiv.2504.09918,
title = {Berry curvature-induced intrinsic spin Hall effect in light-element-based CrN system for magnetization switching},
author = {Gaurav K. Shukla and Prabhat Kumar and Shinji Isogami},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.09918},
year = {2025}
}