高效的自旋轨道力矩驱动的 GdFe 磁化切换：磷掺杂铜极层的研究
材料科学
2025-04-17 v1
摘要
自旋轨道力矩（SOT）通过诸如自旋轨道效应等现象在重金属中产生的能力，已被广泛研究，用于切换相邻磁性材料的磁化方向。SOT 的效率通常用自旋轨道角度 来量化。在本工作中，我们实验性地证明，将磷（P）掺杂铜（Pt）后（即 Pt（P）d，其中 d 表示掺杂剂量），可将 增加约 7 倍，从 0.06（d = 0）提升至 0.43（d = 10*10^16 离子/cm^2）。增强的 以及如垂直磁各向异性和电阻率等因素，使得 Gd26Fe74 这一铁磁稀土-过渡金属合金的垂直磁化切换临界电流密度降低约 27 倍，从 4.0*1011 A/m^2（d = 0）降至 1.5*1010 A/m^2（d = 10*10^16 离子/cm^2）。进一步地，在无热力学涨落和热稳定性因子为零的情况下，评估了切换电流密度和热稳定性因子，结果分别为 2.0*1010 A/m^2 和 61.4（d = 10*10^16 离子/cm^2），后者已远高于商业存储器件所需的阈值。我们的结果表明，Pt（P）可能是实现高效 SOT 驱动磁化切换的强有力候选人，为未来开发改进的存储器和逻辑器件提供了可能。
引用
@article{arxiv.2504.11796,
title = {Efficient spin-orbit torque driven magnetization switching of GdFe using phosphorus-implanted platinum layers},
author = {Kazuki Shintaku and Arun Jacob Mathew and Akihisa Iwamoto and Mojtaba Mohammadi and Hiroyuki Awano and Hironori Asada and Yasuhiro Fukuma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.11796},
year = {2025}
}