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基于非磁性反亚磁材料 Py/Mn$_{3}$Pt 异构结构的受控自旋-电荷转换

材料科学 2025-08-29 v1 介观与纳米尺度物理

摘要

非磁性反亚磁体 (NCAF) 近期作为未来自旋电子技术的热门候选材料,具有超快开关、可忽略的 stray field 允许紧密堆叠以及对外部磁扰动的鲁棒性。当与磁性体 (FM) 界面时,它们可以显著影响界面交换和自旋扭矩机制,从而实现操控磁性有序和实现超出传统重金属 (HM) 基于 FM/HM 异构结构的功能。本文采用宽带铁氧体共振 (FMR) 方法系统研究了 Permalloy (Py) 和 Mn3_3Pt 双层结构中的磁化动力学和自旋-电荷转换。高品质的 Py 薄膜提供良定义的 FMR 谱,有效 Gilbert 阻尼参数为 αeff9.8×103\alpha_{\mathrm{eff}} \approx 9.8 \times 10^{-3}。我们观察到在 Py/Mn3_3Pt 双层中阻尼显著增强,内在阻尼值为 αint3.1×102\alpha_{\mathrm{int}} \approx 3.1 \times 10^{-2},表明自旋泵浦有效地进入 NCAF 层。频率依赖的线宽分析显示双层结构中以 Gilbert 型阻尼为主,相应的有效自旋混合导电率为 geff4.8×1018g^{\uparrow\downarrow}_{\mathrm{eff}} \approx 4.8 \times 10^{18}m2^{-2},与其他高性能反亚磁异构结构相当。这些结果对于建立 NCAF 作为自旋发生器材料候选者具有重要意义,并突显了 Py/Mn3_3Pt 双层在高效和超快自旋电子应用中的潜力。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.21014,
  title  = {Controlled spin-to-charge conversion in noncollinear antiferromagnet-based Py/Mn$_{3}$Pt heterostructure},
  author = {Indraneel Sinha and Saurav Sachin and Prashant Kumar and Atul Pandey and Bijoy Kumar Kuanr and Sujit Manna},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21014},
  year   = {2025}
}

备注

10 pages with 5 figures