基于 Ti 和 Ru 纳米尺度薄膜中类 Rashba 态的体效应与界面效应：对自旋电子器件中轨道-电荷转换的启示
材料科学
2024-05-17 v2
摘要
在这项工作中，采用由铁磁共振 (SP-FMR) 和纵向自旋塞贝克效应 (LSSE) 驱动的自旋泵浦技术来操控并直接观测轨道电流，我们研究了 YIG(100nm)/Pt(2nm)/NM2 结构中自旋-轨道电流转化为电荷电流的体转换，其中 NM2 代表 Ti 或 Ru。虽然 YIG/Ti 双层膜表现出可忽略的 SP-FMR 信号，但 YIG/Pt/Ti 结构表现出明显更强的信号，这归因于 Ti 的轨道霍尔效应。将 Ti 层替换为 Ru 显示出类似的现象，其中该效应归因于自旋霍尔效应和轨道霍尔效应的共同作用。此外，我们仅通过改变 Ti 和 Ru 层的堆叠顺序，测量了 YIG/Pt(2)/Ru(6)/Ti(6) 和 YIG/Pt(2)/Ti(6)/Ru(6) 异质结构中的 SP-FMR 信号，其中第一个样品的自旋泵浦信号峰值更大。为了验证对 Ti 和 Ru 薄膜氧化的影响，我们研究了一系列受控氧化和自然氧化的薄膜。由于 Cu 和 CuOx 是一个已知受氧化影响很大的系统，因此选择该金属来开展本研究。我们利用 YIG/Pt(2)/CuOx(tCu) 中的 SP-FMR 和 X 射线吸收光谱研究了这些样品，并得出结论：Cu 自然氧化的样品比通过反应溅射获得 CuOx 的样品表现出更显著的结果。特别是，Cu 层自然氧化的样品表现出富 Cu2O 相。我们的发现有助于阐明逆轨道霍尔效应和逆轨道 Rashba-Edelstein 类效应的潜在机制。这些见解确实有助于推动依赖轨道-电荷转换的器件的发展。
引用
@article{arxiv.2402.00297,
title = {Bulk and Interface Effects Based on Rashba-Like States in Ti and Ru Nanoscale-Thick Films: Implications for Orbital-Charge Conversion in Spintronic Devices},
author = {Eduardo S. Santos and José E. Abrão and Jefferson L. Costa and João G. S. Santos and Kacio R. Mello and Andriele S. Vieira and Tulio C. R. Rocha and Thiago J. A. Mori and Rafael O. Cunha and Joaquim B. S. Mendes and Antonio Azevedo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.00297},
year = {2024}
}
备注
20pages, 7 figures