在全范德华异质结中利用大非传统自旋轨道矩实现鲁棒无场翻转
介观与纳米尺度物理
2024-08-12 v2 应用物理
摘要
新兴的全范德华（vdW）磁性异质结为超越传统自旋电子学器件、通过电场控制磁化提供了新平台。一种有前景的策略是利用面外极化自旋流施加的非传统自旋轨道矩（SOT）来实现确定性磁化翻转并提高翻转效率。然而，在全 vdW 异质结中，大的非传统 SOT 仍然难以实现，且无场翻转对外部磁场的鲁棒性尚未得到检验，这阻碍了进一步的应用。在此，我们展示了一种结合 II 型外尔半金属 TaIrTe4 和高于室温的铁磁体 Fe3GaTe2 的全 vdW 异质结中的无场翻转。在 300K 下，可在 2.56 x 10^10 A/m² 的电流密度下实现完全无场翻转，并且由 TaIrTe4 产生的面外极化自旋流的 SOT 有效场效率被确定为 0.37。此外，我们发现直到外部面内磁场达到 252mT 时，翻转极性才会改变，表明该翻转对磁场具有鲁棒性。数值模拟表明，大的非传统 SOT 降低了翻转电流密度并增强了翻转的鲁棒性。我们的工作表明，全 vdW 异质结是未来高效稳定 SOT 基器件的有前景的候选者。
引用
@article{arxiv.2405.06250,
title = {Robust field-free switching using large unconventional spin-orbit torque in an all-van der Waals heterostructure},
author = {Yiyang Zhang and Xiaolin Ren and Ruizi Liu and Zehan Chen and Xuezhao Wu and Jie Pang and Wei Wang and Guibin Lan and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Youguo Shi and Guoqiang Yu and Qiming Shao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.06250},
year = {2024}
}
备注
15 pages, 4 figures, accepted by Advanced Materials