基于交变磁体 RuO2 的手性双自旋流无场垂直翻转
介观与纳米尺度物理
2026-01-01 v1
摘要
传统的自旋电子学机制，如基于自旋流的自旋转移矩和自旋轨道矩，依赖于打破时间反演对称性来操控磁矩。相比之下，对于空间分离的双自旋流，时间反演不变的矢量手性成为决定磁化动力学的关键因素。在此，我们研究了在交变磁体 RuO2/铁磁体/重金属 Pt 三层膜中，由手性双自旋流（chiral dual spin currents, CDSC）驱动的无场垂直磁化翻转。我们证明了这些双自旋流的手性在打破面外对称性中起着决定性作用。利用 d 波交变磁体的本征自旋劈裂效应产生 x 极化自旋分量，来自两个相邻层的非共线自旋流的相互作用在中间层内诱导出螺旋磁结构。由此产生的层内交换耦合表现为一个有效的面内磁场，促进了确定性翻转。这一独特的物理图像通过翻转测量和微磁学模拟得到验证，揭示了翻转极性由手性而非电荷流极性决定。CDSC 以其新颖的对称性和低功耗为特征，为下一代高性能自旋电子学架构提供了一个有前景的范式。
引用
@article{arxiv.2512.24099,
title = {Chiral dual spin currents field-free perpendicular switching by altermagnet RuO2},
author = {Gengchen Meng Qi Sun and Zhicheng Xie and Yumin Yang and Yu Zhang and Na Lei and Dahai Wei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.24099},
year = {2026}
}