NiFe/IrO2双层结构中的自旋轨道转矩生成
材料科学
2021-10-07 v1
摘要
5d过渡金属氧化物具有由强自旋轨道耦合主导的独特电子结构，因此可作为探索自旋电流物理的有趣平台。在此，我们报道了在室温下由导电的5d氧化铱IrO2产生自旋轨道转矩（SOT）。通过测量Ni81Fe19/IrO2双层结构的二次谐波霍尔电阻，我们发现了阻尼类与场类两种SOT。前者大于后者，使磁化更易控制。我们还观察到阻尼类SOT效率对IrO2厚度有显著依赖，这可由基于体自旋霍尔效应的漂移-扩散模型很好地描述。我们推导出有效自旋霍尔角为 +0.093 ± 0.003，自旋扩散长度为 1.7 ± 0.2 nm。通过与对照组Pt和Ir样品比较，我们发现IrO2的有效自旋霍尔角与Pt相当，且比Ir高七倍。场类SOT效率为负号且对厚度无明显依赖，与阻尼类SOT相反。这表明场类SOT可能源于界面。这些实验发现表明，5d过渡金属氧化物电子结构的独特性对于高效的电荷-自旋电流转换至关重要。
引用
@article{arxiv.2110.01801,
title = {Spin-orbit torque generation in NiFe/IrO2 bilayers},
author = {Kohei Ueda and Naoki Moriuchi and Kenta Fukushima and Takanori Kida and Masayuki Hagiwara and Jobu Matsuno},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.01801},
year = {2021}
}