反铁磁体中涨落自旋霍尔效应的观测
介观与纳米尺度物理
2023-12-12 v1 材料科学
摘要
自旋霍尔效应（SHE）可通过电流产生纯自旋流，在电学控制磁化方面具有广阔应用前景。为降低该控制的功耗，在实际应用中期望低电阻率系统具有巨大的自旋霍尔角（SHA）。在此，反铁磁（AFM）相变附近的临界自旋涨落被证明是产生SHE附加部分的有效机制，命名为涨落自旋霍尔效应（FSHE）。该FSHE由于传导电子与局域自旋之间的AFM自旋涨落增强了SHA。我们利用逆自旋霍尔效应与直接自旋霍尔效应（ISHE和DSHE）装置及其在Cr/MgO/Fe磁隧道结（MTJs）中的温度（T）依赖关系探测了FSHE。当温度接近尼尔温度（T_N）时，SHA显著增强，并在T_N附近的200 K处达到峰值-0.34。该值比室温值高240%，且与重金属Ta和W的相当。此外，当温度从低温接近T_N时，Cr的自旋霍尔电阻率与建模的T依赖性吻合良好，意味着强SHA增强的AFM自旋涨落本质。因此，本研究展示了临界自旋涨落作为一种提高SHA的前景途径，并丰富了用于自旋轨道器件的AFM材料候选。
引用
@article{arxiv.2304.13400,
title = {Observation of Fluctuation Spin Hall Effect in Antiferromagnet},
author = {Chi Fang and Caihua Wan and Xiaoyue Zhang and Satoshi Okamoto and Tianyi Ma and Jianying Qin and Xiao Wang and Chenyang Guo and Jing Dong and Guoqiang Yu and Zhenchao Wen and Ning Tang and Stuart S. P. Parkin and Naoto Nagaosa and Yuan Lu and Xiufeng Han},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.13400},
year = {2023}
}
备注
27 pages, 9 figures