面向高能效自旋轨道转矩器件的二维材料

自旋轨道转矩(SOT)依赖于非磁性材料中由电荷流产生自旋流,为实现磁器件中磁化的能效操控提供了方案。使用 SOT 的自旋电子器件的一个关键课题是提升电荷到自旋的转换效率。此外,电流诱导的自旋极化通常限于面内,而面外自旋极化可能更有利于高效的垂直磁化翻转。近期利用两类重要的范德瓦耳斯材料——拓扑绝缘体与过渡金属硫族化物——作为自旋源产生 SOT 的进展,为应对这些挑战带来曙光。诸如硒化铋等拓扑绝缘体已展现出巨大的 SOT 效率,比三维重金属高出至少一个数级。诸如碲化钨等过渡金属硫族化物已展现出电流诱导的面外自旋极化,这由降低的对称性所允许。本综述中,我们用对称性论证预测并分析基于范德瓦耳斯材料的异质结构中的 SOT。我们总结了基于拓扑绝缘体与过渡金属硫族化物的 SOT 研究近期进展,并展示这些结果如何与对称性论证一致。最后,我们指出当前研究中未解决的问题,并提出该领域三个潜在研究方向。