弱自旋轨道耦合元素 Zr 中通过自旋轨道泵浦与自旋轨道塞贝克效应实现的大轨道到电荷转换
应用物理
2024-10-31 v1
摘要
自旋轨道电流的产生对于推进节能型自旋电子器件至关重要。本文利用自旋轨道泵浦铁磁共振和纵向自旋轨道塞贝克效应测量，研究了 Zr(t=2, 3, 4.5, 6, &10nm)/Co60Fe20B20(CFB)、Zr/Pt/CFB 以及 Zr/Pt/CFB/Pt 异质结构中自旋与轨道电流向电荷电流的生成与转换过程。CFB 层中适度的自旋轨道耦合（SOC）促进了自旋电流和轨道电流的同时产生，并转移至相邻的 Zr 和 Pt 层层。分析了不同的自旋-轨道到电荷电流贡献，即逆自旋霍尔效应（ISHE）、逆轨道霍尔效应（IOHE）和逆轨道 Rashba-Edelstein 效应（IOREE）。值得注意的是，引入单层 Pt 可通过 Pt 中的 ISHE 和 Zr/Pt 界面处的 IOREE 的协同效应增强自旋-轨道到电荷电流的转换。在 Zr/Pt/CFB 中观察到增强的有效自旋轨道霍尔角（θ_eff）为 0.120 ± 0.004，相比之下 Zr/CFB 为 0.065 ± 0.002，Zr/Pt/CFB/Pt 异质结构为 0.077 ± 0.003。这些发现为轨道矩依赖现象提供了新见解，并为开发充分利用自旋和轨道自由度的先进自旋电子器件开辟了有前景的途径，即使是在自旋轨道耦合较弱的材料中。
引用
@article{arxiv.2410.22851,
title = {Large Orbital to Charge Conversion in Weak Spin Orbit Coupling Element Zr via Spin Orbital Pumping and Spin Orbital Seebeck Effect},
author = {Nakul Kumar and Nikita Sharma and Soumyarup Hait and Lalit Pandey and Nanhe Kumar Gupta and Nidhi Shukla and Shubhashish Pati and Abhay Pandey and Mitali and Sujeet Chaudhary},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.22851},
year = {2024}
}
备注
21 pages, 5 figures