通过插入顺磁性 NiO 层实现完全自旋透明的磁性界面

自旋回流与自旋记忆损失已被充分证实会显著降低金属磁性界面的界面自旋透射率，进而降低自旋轨道转矩技术的能量效率。本文报道，通过在基于 Pt 的重金属/铁磁体界面插入一层厚度最优的绝缘顺磁性 NiO 层，可有效消除自旋回流与自旋记忆损失。由于界面有效自旋混合电导大幅增强，该层在室温下借助热磁子介导实现了近乎统一的通透自旋流传输。结果，我们通过标准技术铁磁体 FeCoB 等检测到单位电流密度的阻尼类自旋轨道转矩效率高达 0.8，达到了 Pt 预期的上限自旋霍尔比。我们确认 Pt/NiO 与 Pt-Hf/NiO 是两种高能效、易集成且高耐久的自旋流发生器，其能量效率比溅射沉积的拓扑绝缘体 BiSb 和 BiSe 高出 100 倍以上。我们的发现将有益于自旋轨道电子学研究并推动自旋转矩技术的发展。