抗铁磁薄膜中自旋传输的晶体工程
Shoulong Chen1, Alberto Pomar1, Lluis Balcells1
1Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona. ICMAB-CSIC. Campus Universitario UAB, Bellaterra 08193, Spain.
ACS nano
|September 3, 2025
概括
晶体定向对抗铁磁性 (AF) 氧化 (NiO) 薄膜中的旋转电流传输有重大影响. 与 (001) 导向的片相比,经过长度增长的 (111) 导向的片具有增强的旋转传输特性.
科学领域:
- 凝聚物质物理学
- 材料科学
- 机器人
背景情况:
- 反铁磁 (AF) 材料由于其快速动态和零净磁化,为旋转器件提供了潜力.
- 在AF异构中控制旋转电流传输对于设备应用至关重要.
- 晶体生长方向对AF NiO中旋转转移的影响尚未完全理解.
研究的目的:
- 调查结晶学增长方向对表轴反铁磁NiO薄膜中的自旋电流传输的影响.
- 在不同晶体方向上培养的La2/3Sr1/3MnO3/NiO/Pt异构结构中探索旋转运输特性.
- 阐明负责取决于方向的旋转传输的基本机制.
主要方法:
- 在 (001) - 和 (111) - 导向的SrTiO3基板上制造La2Sr1/3MnO3/NiO/Pt异构,其NiO屏障厚度不同.
- 通过自旋 (SP) 和使用逆自旋霍尔效应 (ISHE) 的检测产生自旋电流.
- 使用X射线衍射和高分辨率电子显微镜进行表征,以确认薄膜质量和接口完整性.
主要成果:
- 与 (001) 导向的相比,经过长度增长的 (111) 导向的 NiO 异构体具有优越的旋转传输特性,包括较低的磁阻,较长的旋转扩散长度和较高的旋转混合导电性.
- ISHE信号的取决于方向的温度行为,其中 (111) 个样本显示与 AF 排序相关的峰值.
- 面向 (111) 的样本在室温下显示出显著的旋转电流放大,这归因于旋转扩散介导和磁性相关性.
结论:
- 晶体导向在确定反铁磁NiO薄膜中的自旋电流传输方面发挥着关键作用.
- 在 (111) 导向片中,优异的旋转传输源于界面效应,有利的Néel向量对齐和明显的界面对称的结合.
- 这些发现为设计和优化利用反铁磁材料的自旋器件提供了关键的见解.
