Bi0.1Y2.9Fe5O12/Pt 界面中依赖晶体取向的自旋泵浦
材料科学
2023-07-05 v1
摘要
基于铁磁共振（FMR）的自旋泵浦是量化铁磁体/正常金属（FM/NM）异质结构自旋混合电导和自旋-电荷转换（S2CC）效率的通用工具。FM/NM 界面的自旋混合电导也可通过外延铁磁体的晶体取向对称性进行调控。在本工作中，我们研究了外延铋取代钇铁石榴石（Bi0.1Y2.9Fe5O12）薄膜 Bi-YIG（100 nm）与重金属铂（Pt（8 nm））界面处的 S2CC，该异质结构通过脉冲激光沉积在不同晶体取向的 Gd3Ga5O12（GGG）衬底即 [100] 和 [111] 上制备。由 X 射线衍射和原子力显微镜测量表征的晶体结构与表面粗糙度分别确立了外延 Bi-YIG[100]、Bi-YIG[111] 取向以及原子级平坦表面。S2CC 的量化通过两种互补技术实现：（i）基于 FMR 的自旋泵浦和 GHz 频率下的逆自旋霍尔效应（ISHE），以及（ii）温度依赖的自旋塞贝克测量。FMR-ISHE 结果表明，与 [100] 取向的 Bi-YIG/Pt 相比，[111] 取向的 Bi-YIG/Pt 样品显示出显著更高的自旋混合电导（(2.31±0.23)×10^18 m^-2）和自旋霍尔角（0.01±0.001）。纵向自旋塞贝克测量显示，[111] 取向样品具有更高的自旋塞贝克系数（106.40±10 nV mm^-1 K^-1）。我们利用沿表面法线或平行于生长方向的磁环境伸长讨论了 [111] 和 [100] 取向中自旋混合电导和自旋塞贝克系数的各向异性本质。我们的结果有助于理解晶体取向对称性在基于 S2CC 的自旋电子器件中的作用。
引用
@article{arxiv.2301.06477,
title = {Crystal orientation dependent spin pumping in Bi0.1Y2.9Fe5O12/Pt interface},
author = {Ganesh Gurjar and Vinay Sharma and Avirup De and Sunil Nair and S. Patnaik and Bijoy K. Kuanr},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.06477},
year = {2023}
}