磁近邻诱导的CaRuO₃强自旋轨道耦合室温铁磁相 | 进展

主要观点总结

文章介绍了利用自旋轨道矩将电荷流转换成自旋流实现电控磁的自旋电子学的核心问题，以及目前的SOT器件的主要利用方式。文章指出自旋霍尔效应构型的限制导致了功耗增加和小尺寸化的制约。近期的理论和实验研究表明铁磁材料的反常霍尔效应也可以产生自旋流，并且具有强SOC与铁磁性的材料将有望提高SOT器件的转换效率。文章还介绍了一项新的研究成果，通过在氧化物异质界面设计构成人工超晶格，成功构筑了具有强SOC的室温铁磁界面相，该成果为发展全氧化物自旋电子器件提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 自旋电子学的核心问题

利用自旋轨道矩将电荷流转换成自旋流以实现电控磁。

关键观点2: 目前的SOT器件的主要利用方式

主要利用强自旋轨道耦合（SOC）非磁重金属材料的自旋霍尔效应，但该构型的限制导致功耗增加和小尺寸化的制约。

关键观点3: 新的研究成果概述

通过在氧化物异质界面设计构成人工超晶格，成功构筑了具有强SOC的室温铁磁界面相，为发展全氧化物自旋电子器件提供了新的思路。该成果来自于某研究团队，相关研究成果已发表在《ACS NANO》上。

文章预览

利用自旋轨道矩（SOT）将电荷流转换成自旋流从而实现电控磁是自旋电子学的核心问题 。目前的SOT器件主要利用的是强自旋轨道耦合（SOC）非磁重金属材料的自旋霍尔效应。 自旋霍尔效应要求电荷流传输方向、自旋流传输方向以及自旋极化方向满足相互正交的几何构型 。该构型的限制使得对垂直磁矩进行翻转时必须施加额外的面内辅助磁场，从而导致了功耗的增加且制约了器件的小尺寸化。近期的理论和实验研究均指出，铁磁材料的反常霍尔效应也可以产生自旋流，且其自旋取向可受外场调控。 相较于传统的非磁性重金属， 同时具有强SOC与铁磁性的材料将有望提高SOT器件的转换效率 。然而，天然具有强SOC与铁磁序的材料较为罕见。在过渡金属氧化物中，4d/5d族氧化物具有较大的SOC，然而其电子能带的扩展减弱了电子关联性，通常表现为顺磁性 ………………………………