Fe/III-V 族氮化物薄膜中的巨垂直磁各向异性
材料科学
2018-06-13 v1
摘要
过渡金属薄膜中的大垂直磁各向异性(PMA)为实现纳米磁学的引人入胜的物理现象和发展广泛的自旋电子学应用提供了一条途径。经过数十年来对前景材料的探索,遗憾的是,过渡金属薄膜的 PMA 能量尺度仍仅约为 1 meV。这一限制已成为超高密度存储与存储器件发展的主要瓶颈。我们通过第一性原理计算,在 III-V 族氮化物的 N 端表面上发现了 Fe 薄膜生长中前所未有的 PMA。PMA 在 Fe/BN 中为 24.1 meV/u.c.,在 Fe/InN 中为 53.7 meV/u.c.。 与 轨道之间受对称性保护的简并及其被自旋轨道耦合解除起到了主导作用。因此,Fe/III-V 族氮化物薄膜中的 PMA 由自旋轨道耦合的一阶微扰主导,而非传统过渡金属/氧化物薄膜中的二阶微扰。这一改变格局的情形也将开辟过渡金属/氮化物界面磁学的新领域。
引用
@article{arxiv.1806.04162,
title = {Giant perpendicular magnetic anisotropy in Fe/III-V nitride thin films},
author = {Jie-Xiang Yu and Jiadong Zang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.04162},
year = {2018}
}