全溅射 Hf/Cr2O3/铁磁体异质结中依赖于晶体结构的磁振子力矩
材料科学
2026-01-12 v1
摘要
自旋轨道力矩器件中的电子运动不可避免地会导致焦耳热问题。磁振子力矩有可能规避这一问题，因为它能够在绝缘磁性材料中传输自旋角动量。在这项工作中，我们制备了一种由 Hf/反铁磁 Cr2O3/铁磁体组成的夹层结构，并证明了磁振子力矩强烈依赖于 Cr2O3 的晶体结构。当 Cr2O3 的 Neel 矢量平行于 Hf 中产生的自旋极化方向时，磁振子力矩更强；而当 Neel 矢量垂直于自旋极化方向时，磁振子力矩则受到抑制。通过面内二次谐波霍尔测量，磁振子力矩效率估计为 -0.134。利用磁振子力矩，我们实现了 CoFeB 的垂直磁化翻转，临界翻转电流密度为 4.09 x 10^7 A/cm^2。此外，我们发现插入 Cr2O3 导致的自旋角动量损失低于多晶 NiO。我们的工作突显了反铁磁体晶体结构在控制磁振子力矩中的作用，拓宽了磁振子力矩的潜在应用。
引用
@article{arxiv.2601.05737,
title = {Crystalline-dependent magnon torques in all-sputtered Hf/Cr2O3/ferromagnet heterostructures},
author = {Yuchen Pu and Guoyi Shi and Chenhui Zhang and Xinhou Chen and Hanbum Park and Hyunsoo Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.05737},
year = {2026}
}