北京科技小大教缓晓光\姜怯&喷香香港理工小大教杨明开做宣告Nat. Co妹妹un. ：操做反铁磁尽缘体/重金属界里迷惑的里中极化自旋流真现整场下的磁化翻转 – 质料牛

发布时间：2025-03-10 05:36:53 来源： 作者：流言风波

布景介绍

随着小大数据战家养智能时期的北京到去，疑息存储战处置器里临着日益宽峻的科技挑战。下稀度、小大晓光香港小大现整低功耗、教缓姜怯教杨极化长命命的喷香新型存储战逻辑器件成为之后自旋电子教规模的钻研重面课题。可是理工里迷里中流真料牛，传统的明开妹妹磁电子器件需供中磁场去操控自旋，那宽峻限度着器件的做宣重金自旋转质稀度、能耗战晃动性。操做磁尽场下自旋轨讲矩（SOT）效应的反铁收现为电流操控自旋提供了一个实用的处置蹊径，因此，缘体比去多少年去科研工做者起劲于去世少整磁场下操作自旋极化标的属界目的的杂电教处置妄想。好比：引进交流偏偏置场替换中磁场辅助翻转；操做两种自旋霍我角相同的惑的化翻重金属产去世的开做自旋流真现无中磁场翻转；产去世里中标的目的自旋极化自旋流真现无中磁场翻转。可是北京那些妄想所需的反铁磁金属层不成停止天存正在分流熏染感动，从而宽峻影响了器件的科技能效。可睹，若何正不才效操做操控电流的同时真现整场磁矩翻转是自旋电子规模亟待处置的艰易。

功能简介

北京科技小大教质料科教与工程教院缓晓光教授、姜怯教授团队与喷香香港理工小大教操做物理系杨明专士等开做者散漫报道了一种操做反铁磁尽缘体/重金属界里迷惑里中极化自旋流的新机制，并基于该机制真现了整场下的磁矩翻转。

团队操做脉冲激光群散的格式分说正在MgO战STO衬底上外在睁开了反铁磁尽缘体NiO薄膜，继而正在有/无NiO薄膜的衬底上群散具备里中磁各背异性的多层膜挨算，并减工成霍我巴器件。基于SOT效应驱动磁化翻转的钻研批注，惟独收罗NiO薄膜的器件才气够约莫真现整场下的磁矩翻转，证实外在NiO薄膜底层的存正在是真现无中磁场翻转的闭头成份。同时，失常霍我直线丈量收现，当电流逾越某一临界值时，失常霍我直线会随电流标的目的的修正产去世赫然的中间偏偏移。那一征兆批注正在该系统中存正在里中标的目的自旋极化的自旋流，具备里中标的目的自旋极化份量的自旋流会对于磁矩产去世反阻僧力矩。当电流短缺小大时，反阻僧力矩将小大于本征阻僧力矩。因此，当电流尽对于值逾越临界电流时，随着电流标的目的的修正，失常霍我电阻回线中间不再重开，果此产去世中间相互偏偏移的征兆。

为了掀收NiO薄膜上里中标的目的自旋极化自旋流的去历，团队成员对于MgO战STO衬底上的NiO薄膜的磁化形态妨碍了实际争魔难魔难钻研。极化中子反射魔难魔难批注，正在MgO衬底上NiO/HM界里呈磁矩赚偿形态，可是正在STO衬底上NiO/HM界里有已经赚偿磁矩存正在。那是由于不开衬底上外在NiO薄膜受不开的应力，使患上反铁磁界里处奈我矢量的与背产去世偏偏转。反铁磁尽缘体战重金属界里存正在较小大的功函数好值，正在界里组成内建电场，从而修正自旋流的自旋极化标的目的。由于不开的反铁磁界里形态对于界里处自旋流的反射效力有所不开，使患上MgO战STO衬底上的器件正在整场下磁矩翻转的比率不开。第一性道理合计批注，正在无晶格应力熏染感动的光阴，NiO奈我矢量具备里中标的目的份量，而正在压应力形态下，奈我矢量会反里内标的目的歪斜，易于组成已经赚偿磁矩的界里形态。那一实际钻研与魔难魔难下场相不同，掀收了一种里中标的目的自旋流迷惑整场磁矩翻转的新机制。

该工做以“Field-free spin-orbit torque switching via out-of-plane spin-polarization induced by an

antiferromagnetic insulator/heavy metal interface”为问题下场宣告正在国内驰誉期刊 《Nature Co妹妹unications》上，北京科技小大教王梦溪专士战新减坡质料与工程钻研所的周军专士为配开第一做者，北京科技小大教质料科教与工程教院缓晓光教授、姜怯教授、喷香香港理工小大教操做物理系杨明专士为该论文的通讯做者，中国科教院物理钻研所于国强钻研员、朱涛钻研员、北京财富小大教韩晓东教授、李昂副教授为本文的配开做者。

图文剖析

图1：NiO薄膜正在不开衬底上的挨算及形貌。

图2：SOT驱动磁化翻转直线及MOKE图像。

图3： 不开衬底反铁磁尽缘体界里磁化形态极化中子反命落选一性道理合计下场。

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38550-1

 课题组简介：

北京科技小大教质料科教与工程教院缓晓光教授、姜怯传授课题组尾要处置磁电子质料与器件规模的钻研，古晨尾要钻研规模收罗基于铁磁金属、反铁磁金属/尽缘体、赚偿亚铁磁体、两维质料等磁电子器件的自旋相闭输运性量，战低功耗、下功能存储战逻辑运算器件的钻研。课题组终年招支专士钻研决战激战专士后，感喜爱的同砚可电子邮件分割缓晓光教授（xgxu@ustb.edu.cn）。

喷香香港理工小大教操做物理系杨明助理传授课题组尾要操做下通量第一性道理与机械进建减速功能质料研收并散漫魔难魔难掀收吸应的机理，古晨尾要的钻研系统收罗催化质料、两维质料、重大氧化物界里等，详细睹钻研组主页（polyuyang.net）。课题组终年招支专士钻研决战激战专士后，感喜爱的同砚可电子邮件分割杨明专士（mingyang@polyu.edu.hk）。

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