基于拓扑绝缘体的磁性异质结构中通过狄拉克磁各向异性和自旋轨道转矩实现的电压驱动磁化翻转
材料科学
2020-09-15 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
电场对磁化动力学的控制在未来自旋电子器件中具有基础和技术重要性。此处，基于电场对磁各向异性和自旋轨道转矩的双重调控，提出了两种在拓扑绝缘体（TI）/磁性 TI 混合系统中翻转磁化的不同方法。磁性 TI 中的磁各向异性能量被解析地表述为费米能量的函数，并确认对于部分占据的表面能带始终有利于面外磁化。还提出了一种具有非易失性磁存储器功能的类晶体管器件，其使用电压驱动写入和（量子）反常霍尔效应进行读取。对于磁化反转，利用 Cr 掺杂 Bi_{1-x}Sb_{x})_{2}Te_{3} 的参数，估计的源-漏电流密度和栅极电压分别在 20 K 以下为 --~A/cm 和 0.1~V 量级，且写入无需外部磁场。还讨论了所提方法在具有磁邻近效应的 TI/铁磁绝缘体双层中实现磁化翻转的可能性。
引用
@article{arxiv.2009.06187,
title = {Voltage-driven Magnetization Switching via Dirac Magnetic Anisotropy and Spin--orbit Torque in Topological-insulator-based Magnetic Heterostructures},
author = {Takahiro Chiba and Takashi Komine},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.06187},
year = {2020}
}
备注
12 pages, 8 figures