通过依赖于手性的层堆叠、绝缘体覆盖层与电场调控Dzyaloshinskii-Moriya相互作用
材料科学
2018-08-20 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
使用第一性原理计算，我们展示了在超薄磁性薄膜中操控Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）的几种方法。首先，我们发现当铁磁（FM）层夹在非磁（NM）层之间时，在NM/FM/NM结构中诱导出加性DMI，DMI显著增强。例如，由于Co下方的Pt和Ir诱导出相反手性的DMI，在Ir/Co/Pt三层膜中将Co插入Pt（下）和Ir（上）之间，使Co/Pt双层膜的DMI增强15%。此外，对于Pb/Co/Pt三层膜（Ir/Fe/Co/Pt多层膜），与Co/Pt双层膜相比，DMI可增强50%（几乎翻倍），达到非常大的DMI幅值2.7（3.2）meV/原子。我们增强DMI的第二种方法是使用氧化物覆盖层。我们显示，与Co/Pt双层膜相比，Oxide/Co/Pt结构中的DMI增强了60%。而且，我们揭示了Oxide/Co界面的DMI机制源于界面电场效应，这不同于FM/NM界面的Fert-Levy DMI。最后，我们证明可使用电场调制DMI幅值，其效率因子与过渡金属/氧化物界面中垂直磁各向异性的电场控制相当。这些DMI调控方法为基于斯格明子和畴壁运动的自旋电子学应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1603.01847,
title = {Controlling Dzyaloshinskii-Moriya Interaction via Chirality Dependent Layer Stacking, Insulator Capping and Electric Field},
author = {Hongxin Yang and Olivier Boulle and Vincent Cros and Albert Fert and Mairbek Chshiev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.01847},
year = {2018}
}
备注
14 pages, 5 figures