拓扑绝缘体铁磁/正常/铁磁自旋阀结构中的共振自旋转移矩

我们在理论上研究了由拓扑绝缘体（TI）构成的常规铁磁/正常金属/铁磁（FM/NM/FM）型自旋阀混合结构中的自旋流与自旋转移矩产生，其中栅极电压接于正常层。我们展示了自旋转移矩对右铁磁层的穿透，并表明与石墨烯自旋阀结不同，TI 中的自旋转移矩对 NM 区的化学势非常敏感。作为一个重要结果，通过改变 NM 间隔层的化学势与磁化方向，可控制 STT 的所有分量。有趣的是，共振自旋流与共振自旋转移矩均出现在由共振方程确定的能量处。通过增大 NM 间隔层的化学势，STT 的振幅减小，而在 $\mu_N$ 的大化学势下存在化学势区间，其中自旋流与自旋转移矩均变为零。这些发现可为基于 TI 的自旋转移矩磁随机存取存储器（STT-MRAM）器件应用开辟新前景。