具有反铁磁层间交换耦合的 Pt/Co/Ir 多层膜中的高效自旋轨道矩
介观与纳米尺度物理
2020-05-19 v1 材料科学
摘要
我们研究了具有 3 个重复单元结构的 Pt/Co/Ir 多层膜中的自旋轨道矩 (SOT)。由于该系统随 Ir 层厚度变化呈现振荡的层间交换耦合 (IEC)，我们比较了 Co 层呈铁磁耦合与反铁磁耦合时薄膜的 SOT。SOT 利用电流引起的反常霍尔电阻滞回线偏移来评估。一层相对较厚的 Pt 层作为多层膜的种子层，通过自旋霍尔效应产生自旋流。在无反铁磁耦合时，SOT 随外加电流密度保持恒定，相应的自旋力矩效率（即有效自旋霍尔角）为 0.09，与先前报道一致。相反，对于具有反铁磁耦合的薄膜，SOT 随外加电流密度增大而增加并最终饱和。饱和时的 SOT 约为无反铁磁耦合时的 15 倍。若假设由于反铁磁耦合导致净总磁化强度降低为 1/3，则自旋力矩效率约增大 5 倍。基于 Landau Lifshitz Gilbert 方程的理论计算表明，反铁磁耦合的存在可使 SOT 增大，但在此情形下增强程度有限，仅为 1.2–1.4 倍。因此我们认为是其他 SOT 来源（可能位于界面处）导致了未补偿合成反铁磁 (SAF) 多层膜中高度高效的 SOT。
引用
@article{arxiv.2001.01454,
title = {Highly efficient spin orbit torque in Pt/Co/Ir multilayers with antiferromagnetic interlayer exchange coupling},
author = {Yuto Ishikuro and Masashi Kawaguchi and Tomohiro Taniguchi and Masamitsu Hayashi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.01454},
year = {2020}
}