轨道霍尔效应实现无额外转换层的费米磁体场自由磁化翻转
材料科学
2025-06-10 v1
摘要
自旋霍尔效应（SHE）通过自旋霍尔电流 实现对磁化的高效电气操控，推动了能源效率的自旋电子学。并行地，轨道霍尔效应（OHE）为 SHE 提供了另一条将电流转换为角动量流量的途径。本研究展示在无额外转换层的情况下，通过 Mo/CoGd 器件实现场自由电流诱导的垂直费米磁体确定性翻转。这通过发挥 Mo 层中局部化的轨道霍尔电流 而实现。Mo/CoGd 界面层的面内不对称性（经由显著的平面霍尔效应验证）导致大型非常规 z 极化阻尼类扭矩。CoGd 双重功能：不仅作为将显著 转换为 \mathbf{J}_{\mathbf{SHE}}\ 的转换器，还是费米磁体自我翻转机制。这种双重功能实现了低至 \(\mathbf{2}.\mathbf{51} \times {\mathbf{10}}^\mathbf{6} A cm-2 的高效场自由电流诱导磁化翻转。我们的工作凸显了轨道霍尔电流在能源效率磁化翻转中的潜力，对新兴的轨道电子学领域作出了重要贡献。
引用
@article{arxiv.2506.07608,
title = {Orbital Hall Effect Enables Field-Free Magnetization Reversal in Ferrimagnets without Additional Conversion Layer},
author = {Zelalem Abebe Bekele and Kun Lei and Xiukai Lan and Xiangyu Liu and Hui Wen and Weihao Li and Yongcheng Deng and Wenkai Zhu and Kaiming Cai and Kaiyou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.07608},
year = {2025}
}