硬铁磁拓扑绝缘体中由表面态介导的自旋轨道转矩引起的巨霍尔开关
介观与纳米尺度物理
2024-09-27 v4 材料科学
摘要
拓扑绝缘体（TI）和磁性拓扑绝缘体（MTI）可利用其独特的拓扑表面态以超高效率施加高效的自旋轨道转矩（SOT）并操控磁化。在此，我们展示了具有大矫顽场、可避免外磁场影响的硬 MTI——V 掺杂 (Bi,Sb)2Te3（VBST）的高效 SOT 开关。实现了 9.2 的巨开关反常霍尔电阻，为所有 SOT 系统中最大者之一，这使得霍尔通道成为良好的读出端并免除了制备复杂磁隧道结（MTJ）结构的需要。SOT 开关电流密度可降低至 。此外，通过栅极和组分调控将费米能级移离狄拉克点后，VBST 表现出从边缘态介导到表面态介导输运的转变，从而将 SOT 有效场增强至 ，界面电荷-自旋转换效率增强至 。该发现确立了 VBST 作为节能磁存储器件的卓越候选材料。
引用
@article{arxiv.2306.05603,
title = {Giant Hall Switching by Surface-State-Mediated Spin-Orbit Torque in a Hard Ferromagnetic Topological Insulator},
author = {Lixuan Tai and Haoran He and Su Kong Chong and Huairuo Zhang and Hanshen Huang and Gang Qiu and Yaochen Li and Hung-Yu Yang and Ting-Hsun Yang and Xiang Dong and Yuxing Ren and Bingqian Dai and Tao Qu and Qingyuan Shu and Quanjun Pan and Peng Zhang and Fei Xue and Jie Li and Albert V. Davydov and Kang L. Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.05603},
year = {2024}
}