高自旋霍尔电导率α-W诱导的电流驱动磁化翻转

源自Pt、Ta、W等5d重过渡金属薄膜的自旋霍尔效应能够产生高效的自旋轨道转矩，从而翻转相邻的磁层。该机制可作为传统自旋转移转矩的替代方案，用于控制下一代磁存储器。在所有5d过渡金属中，处于高阻非晶相的W通常表现出最大的自旋轨道转矩效率~0.20-0.50。相比之下，其导电结晶α相的效率显著更小~0.03，且迄今尚未利用α-W薄膜作为自旋霍尔源实现自旋轨道转矩翻转。本工作中，通过对高质量W/CoFeB/MgO及反向MgO/CoFeB/W磁异质结的全面研究，我们表明尽管非晶-W具有更大的自旋轨道转矩效率，α-W的自旋霍尔电导率（$|\sigma_{\operatorname{SH}}^{\alpha\operatorname{-W}}|=3.71\times10^{5}\operatorname{\Omega}^{-1}\operatorname{m}^{-1}$）约为非晶-W（$|\sigma_{\operatorname{SH}}^{\operatorname{amorphous-W}}|=1.05\times10^{5}\operatorname{\Omega}^{-1}\operatorname{m}^{-1}$）的3.5倍。此外，我们展示了利用MgO/CoFeB/$\alpha$-W异质结实现自旋轨道转矩驱动的磁化翻转。我们的研究结果表明，导电且高自旋霍尔电导率的α-W有望成为未来低功耗自旋轨道转矩存储器应用的候选材料。