利用扫描单自旋显微镜成像的电流诱导薄膜 α-Fe₂O₃ 器件磁序翻转

反铁磁绝缘体中奈尔序的电学翻转因其可作为存储应用的基础而备受期待。不同于通过自旋轨道力矩实现铁磁序的电驱动翻转，反铁磁序的电学翻转机制仍知之甚少。本文利用金刚石氮空位（NV）中心扫描显微镜研究了30 nm厚、c轴取向的 α-Fe₂O₃ 霍尔器件的低场磁学性质。以 α-Fe₂O₃ 的倾斜磁矩作为其奈尔矢量的磁学抓手，我们施加饱和面内磁场以建立已知的初始态，随后让该态在低场下弛豫并进行磁成像。针对初始化磁场的不同面内取向重复此过程。我们发现磁场图像的特征在于沿 $[\bar{1}\bar{1}20]$ 和 $[11\bar{2}0]$ 方向时磁织构更强，表明尽管预期存在三重磁晶各向异性，我们的 α-Fe₂O₃ 薄膜具有整体的面内单轴各向异性。我们还研究了 α-Fe₂O₃ 中磁序的电流诱导翻转。我们发现器件发生翻转的比例取决于电流脉冲的持续时间、幅值以及相对于初始化磁场的方向。具体而言，当电流沿初始化磁场方向施加时翻转效率最高。