مقاله کنترل جریان چرخشی مغناطیس

چکیده

Exploring novel strategies to manipulate the order parameter of magnetic materials by electrical means is of great importance, not only for advancing our understanding of fundamental magnetism, but also for unlocking potential practical applications. A well-established concept to date uses gate voltages to control magnetic properties, such as saturation magnetization, magnetic anisotropies, coercive field, Curie temperature and Gilbert damping, by modulating the charge carrier population within a capacitor structure. Note that the induced carriers are non-spin-polarized, so the control via the electric-field is independent of the direction of the magnetization. Here, we show that the magnetocrystalline anisotropy (MCA) of ultrathin Fe films can be reversibly modified by a spin current generated in Pt by the spin Hall effect. The effect decreases with increasing Fe thickness, indicating that the origin of the modification can be traced back to the interface. Uniquely, the change in MCA due to the spin current depends not only on the polarity of the charge current but also on the direction of magnetization, i.e. the change in MCA has opposite sign when the direction of magnetization is reversed. The control of magnetism by the spin current results from the modified exchange splitting of majority- and minority-spin bands, and differs significantly from the manipulation by gate voltages via a capacitor structure, providing a functionality that was previously unavailable and could be useful in advanced spintronic devices.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

کاوش در استراتژی های جدید برای دستکاری پارامتر سفارش مواد مغناطیسی از طریق وسایل برقی از اهمیت بالایی برخوردار است ، نه تنها برای پیشبرد درک ما از مغناطیس اساسی ، بلکه برای باز کردن کاربردهای عملی بالقوه.یک مفهوم خوب تا به امروز از ولتاژهای دروازه برای کنترل خواص مغناطیسی ، مانند مغناطش اشباع ، ناهمسانگردهای مغناطیسی ، میدان اجباری ، دمای کوری و میرایی گیلبرت ، با تعدیل جمعیت حامل بار در یک ساختار خازن استفاده می کند.توجه داشته باشید که حامل های ناشی از آن غیر اسپین قطبی هستند ، بنابراین کنترل از طریق میدان برقی مستقل از جهت مغناطش است.در اینجا ، ما نشان می دهیم که ناهمسانگردی مگنتوکریستالی (MCA) فیلم های Ultrathin Fe را می توان با جریان چرخش تولید شده در PT توسط اثر چرخش ، به طور برگشت پذیر اصلاح کرد.این اثر با افزایش ضخامت آهن کاهش می یابد ، نشان می دهد که منشأ اصلاح می تواند به رابط بازگردد.منحصر به فرد ، تغییر در MCA به دلیل جریان چرخش نه تنها به قطبیت جریان بار بستگی دارد بلکه به جهت مغناطش نیز بستگی دارد ، یعنی تغییر در MCA هنگام برگشت جهت مغناطیس ، علامت مخالف دارد.کنترل مغناطیس توسط جریان چرخش حاصل از تقسیم مبادله اصلاح شده باندهای اکثریت و اقلیت ، و تفاوت قابل توجهی با دستکاری توسط ولتاژهای دروازه از طریق ساختار خازن دارد ، عملکردی را ارائه می دهد که قبلاً در دسترس نبود و می تواند در پیشرفته مفید باشددستگاه های Spintronic.