RuO?/NiO/铁磁体系统中自旋与轨道电流共同激发马格诺电流实现低功耗无场磁化翻转

《Nature Communications》：Efficient field-free magnetization switching through orbital-current-enhanced magnon torque

　　

摘要

高效控制磁化对自旋电子器件的发展至关重要。已探索了多种机制，包括自旋电流、轨道电流和马格诺电流，以实现磁化翻转。其中，马格诺电流促进自旋角动量的低耗散传输，有望缓解与欧姆损耗相关的能量耗散。迄今为止，由自旋电流激发的马格诺电流已得到充分验证，而轨道电流在马格诺激发中的作用仍较少被探索。在此，我们报道了在RuO₂/NiO/铁磁体系统中高效的马格诺力矩，其中由RuO₂产生的自旋电流和轨道电流共同激发NiO中的马格诺电流。值得注意的是，马格诺电流表现出面内和面外两种极化，表现出很高的面内自旋霍尔电导率σ_s,y?=?143.8?×?10³ ? /2e Ω^?1 m^?1和面外自旋霍尔电导率σ_s,z?=?8.3?×?10³ ? /2e Ω^?1 m^?1，这使得在低功耗条件下实现垂直磁化的无场翻转成为可能。我们的发现表明，RuO₂中的自旋电流和轨道电流可以共同激发NiO中的马格诺电流，从而实现垂直磁化的高效无场翻转，为低功耗自旋电子器件铺平了道路。