利用轨道霍尔效应实现室温范德华铁磁体 Fe3GaTe2 的低能耗磁化翻转

二维范德华（vdW）磁体因其独特的性质，为自旋轨道转矩磁阻随机存取存储器（SOT-MRAM）提供了新的机遇。电学操控 vdW 磁体的磁化是实现二维 SOT-MRAM 的关键，而传统的自旋霍尔材料（如重金属和拓扑绝缘体）在转矩效率和能耗方面存在局限性。尽管最近的研究表明，轻金属中的轨道霍尔电导率远超自旋霍尔电导率，但关于轨道霍尔效应（OHE）能在 vdW 磁体中诱导比自旋霍尔效应更低能耗的 SOT 翻转的直接实验验证仍然很少。在此，我们利用 Cr 作为轨道电流源，在室温下高效操控 vdW 铁磁体 Fe3GaTe2 的磁化。在 Fe3GaTe2/Pt (1.5 nm)/Cr (4.5 nm) 三层结构中，源自 Cr 的轨道电流通过 Pt 转换为自旋电流，随后对 Fe3GaTe2 施加转矩。与使用 6 nm Pt 作为自旋电流源的对照样品相比，基于 OHE 的器件的翻转电流密度降低了 3.9 倍，功耗降低了 52%。本工作展示了利用轨道电流实现低能耗二维 SOT-MRAM 的巨大潜力。