通过堆叠顺序调控 Tb/Co 铁磁反铁磁多层膜的自旋轨道转矩效率与磁性能
材料科学
2022-06-06 v1
摘要
我们测量了生长在 Pt 底层上、具有不同堆叠顺序的 Co/Tb 层合成铁磁体中的自旋轨道转矩(SOTs)、电流诱导翻转和畴壁(DW)运动。我们发现 SOTs、磁各向异性、补偿温度以及 SOT 诱导的翻转对 Co 和 Tb 的堆叠顺序以及与 Pt 接触的元素高度敏感。我们的研究进一步表明,当 Tb 与 Co 接触时,它是高效的 SOT 产生器,因此其在堆叠中的位置可被调整以产生与 Pt 所产生的转矩相加的转矩。在最优堆叠和层厚下,阻尼类 SOT 效率达到高达 0.3,是 Pt/Co 双层预期值的两倍以上。此外,尽管具有极高的垂直磁各向异性势垒(高达 7.8 T),仍可通过注入电流密度约 0.5–2×10^7 A/cm^2 的脉冲轻松实现磁化翻转。高效翻转归因于大 SOT 和低饱和磁化强度的结合,这源于多层膜的反铁磁性。我们观察到在无任何外场下的电流驱动 DW 运动,这表明由界面 Dzyaloshinkii-Moriya 相互作用稳定的同手性 Néel 型畴壁。这些结果表明,过渡金属/稀土合成铁磁体中的堆叠顺序在决定与自旋电子学应用相关的磁输运特性方面起着主要作用。
引用
@article{arxiv.2206.01586,
title = {Engineering the spin-orbit torque efficiency and magnetic properties of Tb/Co ferrimagnetic multilayers by stacking order},
author = {Mickey Martini and Can Onur Avci and Silvia Tacchi and Charles-Henri Lambert and Pietro Gambardella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.01586},
year = {2022}
}