拓扑绝缘体表面自旋轨道转矩实现无外场最优磁化翻转
介观与纳米尺度物理
2024-12-19 v2
摘要
我们提出了一种最优无外场协议，用于在拓扑绝缘体表面上实现垂直磁化铁磁绝缘体纳米元件的电流驱动翻转。通过狄拉克自旋轨道转矩驱动磁化反转，并以最小焦耳热为代价，我们解析推导了面内表面电流分量作为翻转时间和材料特性的时间依赖函数。我们的分析表明，当阻尼类转矩消失时，可实现节能翻转。确定了平衡翻转速度与能效的最优反转时间。将拓扑绝缘体与重金属系统进行比较时，我们发现自旋轨道转矩系数的最优比值下翻转成本相似。然而，拓扑绝缘体具有材料特性可调的优点。最后，我们提出了一种鲁棒且高效的简化翻转协议，采用下啁啾旋转电流脉冲，并针对实际铁磁/拓扑绝缘体系统进行了定制。
引用
@article{arxiv.2406.09287,
title = {Optimal field-free magnetization switching via spin-orbit torque on the surface of a topological insulator},
author = {Ivan P. Miranda and Grzegorz J. Kwiatkowski and Cecilia M. Holmqvist and Carlo M. Canali and Igor S. Lobanov and Valery M. Uzdin and Andrei Manolescu and Pavel F. Bessarab and Sigurður I. Erlingsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.09287},
year = {2024}
}