通过在 Pt 基磁性多层膜中调控界面自旋轨道耦合增强自旋轨道转矩效率

我们通过自旋转矩铁磁共振研究了 Pt/Co/Py 三层膜中插入 Co 层厚度依赖的自旋输运与自旋轨道转矩（SOTs）。首先表征了由 Pt/Co 界面处界面自旋轨道耦合（ISOC）主导的界面垂直磁各向异性能密度（$K_s = 2.7~erg/cm^2$）、总有效自旋混合电导（$G_{eff,tot} = 0.42 {\times} 10^{15}~{\Omega}^{-1} m^{-2}$）和双磁子散射（${\beta}_{TMS} = 0.46~nm^2$），并通过改变插入 Co 层的厚度定量计算了阻尼类转矩（${\xi}_{DL}$ = 0.103）和场类转矩（${\xi}_{FL}$ = -0.017）效率。与 Pt/Py 双层体系相比，Pt/Co/Py 中 ${\xi}_{DL}$ 和 ${\xi}_{FL}$ 的显著增强源于 Pt/Co 界面处 Co-3d 与 Pt-5d 轨道间强 ISOC 导致的界面 Rashba-Edelstein 效应。此外，我们发现了可观的具有面外自旋极化的 SOT，这归因于自旋反常霍尔效应以及由 IPMA 诱导的 Pt/Co 界面垂直磁化可能引起的自旋进动效应。我们的结果表明 Pt/Co 界面的 ISOC 在自旋输运和 SOTs 产生中起着至关重要的作用。我们的发现为通过调控 Pt/FM 界面来改善传统 SOTs 效率并产生具有面外自旋极化的非常规 SOTs 以开发低功耗 Pt 基自旋电子器件提供了一条替代途径。