垂直梯度 Fe-Ni 合金：低阻尼与可观察的自旋轨道力矩
材料科学
2024-12-20 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
高效能的自旋电子器件需要大自旋轨道力矩 (SOT) 和低阻尼以激发磁预cession。传统器件采用重金属/铁磁材料双层结构，减薄至约 1 nm 可提升 SOT，但会显著增加阻尼。本文研究了另一种方法，即采用厚度为 10 nm 的单层铁磁材料，以实现低阻尼和可观的 SOT。我们连续制备了两种铁磁材料的体积构成梯度：铁 (Fe) 具有低固有阻尼，尼 (Ni) 具备可观的自旋轨道耦合。我们发现尽管构成梯度较陡，FeNi 合金薄膜仍表现出有效阻尼参数 。此外，我们揭示即使无意构建构成梯度，抗阻尼 SOT 效率 也可达到可观水平。通过深度分辨 X 射线衍射，我们确认晶格应力梯度是支撑 SOT 的关键对称性破坏因素。我们的发现为高效能的单层铁磁材料自旋电子器件提供了新颖见解。
引用
@article{arxiv.2406.09874,
title = {Vertically Graded Fe-Ni Alloys with Low Damping and a Sizeable Spin-Orbit Torque},
author = {Rachel E. Maizel and Shuang Wu and Purnima P. Balakrishnan and Alexander J. Grutter and Christy J. Kinane and Andrew J. Caruana and Prabandha Nakarmi and Bhuwan Nepal and David A. Smith and Youngmin Lim and Julia L. Jones and Wyatt C. Thomas and Jing Zhao and F. Marc Michel and Tim Mewes and Satoru Emori},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.09874},
year = {2024}
}