具有强垂直磁各向异性的单铁铽亚铁磁层中巨体自旋轨道力矩与高效电学翻转
材料科学
2024-06-19 v1 应用物理
摘要
对具有强垂直磁各向异性(PMA)且易于集成的反铁磁耦合材料的高效操控，对于低功耗、快速、高密度的磁存储与计算具有重要意义。在此，我们报道了易于集成(组分均匀、非晶、溅射沉积)的强PMA亚铁磁Fe100-xTbx单层中存在一种独特的巨体阻尼类自旋轨道力矩。对于足够厚的层，该体力矩在单位层厚效率 {\xi}_DL^j/t 中保持恒定，达到创纪录的0.036nm-1，且阻尼类力矩效率 {\xi}_DL^j 在厚层中实现非常大的值，在90 nm层中高达300%。该巨体力矩本身可在低至几MA/cm2的电流密度下翻转具有非常强PMA和高矫顽力的数十nm厚Fe100-xTbx层。令人惊讶的是，对于给定的层厚，{\xi}_DL^j 表现出强烈的组分依赖性，并在总角动量与磁化平行而非反平行取向的组分处变为负值。我们关于巨体自旋力矩效率及有趣的力矩-补偿关联的发现，将激发在多种亚铁磁宿主中对此类独特自旋轨道现象的研究。本工作为开发超低功耗、快速、高密度的亚铁磁存储与计算设备铺平了有前景的道路。
引用
@article{arxiv.2203.14193,
title = {Giant bulk spin-orbit torque and efficient electrical switching in single ferrimagnetic FeTb layers with strong perpendicular magnetic anisotropy},
author = {Qianbiao Liu and Lijun Zhu and Xiyue S. Zhang and David A. Muller and Daniel C. Ralph},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.14193},
year = {2024}
}
备注
To appear in Applied Physics Reviews