WSe$_{2}$/坡莫合金双层结构中的界面自旋轨道转矩与磁各向异性

过渡金属硫族化合物（TMDs）是在相邻铁磁层上高效产生电流驱动自旋轨道转矩的有前景材料。此前已提出多种界面与体效应来解释所观测到的不同转矩。然而，迄今对于这些 TMD/铁磁体双层中观测到的自旋轨道转矩的微观起源尚无明确共识。为阐明其中的微观机制，我们对半导体 WSe$_{2}$/坡莫合金双层进行了依赖于厚度的自旋轨道转矩测量，WSe$_{2}$ 层厚度各异，直至单层极限。我们观测到较大的面外类场转矩，其自旋转矩电导率达 $1\times10^4 ({\hbar}/2e) ({\Omega}m)^{-1}$。对某些器件，我们还观测到较小的面内类阻尼转矩，自旋转矩电导率达 $4\times10^{3} ({\hbar}/2e) ({\Omega}m)^{-1}$，与其他基于 TMD 的体系相当。两种转矩均无明显依赖于 WSe$_{2}$ 厚度的行为，符合 Rashba 系统的预期。出乎意料地，我们观测到由底层六方 WSe$_{2}$ 晶体在坡莫合金中诱导出的强面内磁各向异性——高达约 $6.6\times10^{4} erg/cm^{3}$。利用扫描透射电子显微镜，我们确认该磁各向异性的易轴与 WSe$_{2}$ 的扶手椅方向对齐。我们的结果表明铁磁体与 TMD 之间存在强相互作用，并揭示了基于 TMD 的器件中自旋轨道转矩的本质。这些发现为优化转矩及与界面磁体的相互作用开辟了新途径，对未来的非易失性磁数据处理与存储器件具有重要意义。