(a) Schematisk diagram och (b) Experimentell bekräftelse av MTT -effekten. (a) Centrifugeringsström i Pt transformeras som magnonström i NiO och överför sedan spinnvinkelmoment till Y 3 Fe 5 O 12 (YIG). (b) Avvikande Hall -motstånd som en funktion av applicerad ström under olika applicerade fält. Magnetiseringsomkopplingsslingor observeras med motsatta kopplingsriktningar under motsatta fält. (Bild av IOP)
Centrifugeringsmoment ger praktiska elektriska medel för att effektivt styra magnetiseringar. Det kan vanligtvis produceras av spinnpolariserad ström eller ren spinnström via spin Hall-effekt. Det förstnämnda och det senare benämns som spin -transfer -vridmoment (STT) och spin -orbit -vridmoment (SOT), respektive. Med hjälp av dessa verktyg, människor har utvecklat andra generationens STT-MRAM (Magnetic Random-Access Memory) med magnetisk anisotropi i planet, tredje generationens STT-MRAM med vinkelrät magnetisk anisotropi och fjärde generationen SOT-MRAM bland andra spintronic-enheter och chips. Dessutom, vinkelräta STT-MRAM-chips har demonstrerats och nära stora applikationer.
Kollektiva excitationer i spinnordnade system eller spinnvågor eller magnoner har visat sig överföra spinnvinkelmoment över en lång sträcka endast genom den intilliggande kopplingen mellan lokala snurr utan strömmande laddade elektroner, belyser en Joule-uppvärmningsfri version av mikroelektronik. Magnoner förväntas således fungera som en idébärare för överföring, lagring, och bearbetning av spinninformation.
Före det, det blir en öppen och gränsfråga för magnonics och spintronics om magnoner kan överföra spinnmoment eller inte förutom den rena spinnströmmen. Svaret på denna fråga avgör möjligheten att utveckla rena magnoniska manér för att kontrollera magnetiseringar. Även om magnetonöverföringsmomentet (MTT) har teoretiskt studerats, dess exakta bekräftelse i experiment är fortfarande utmanande.
Dr Guo Chenyang, Associate Professor WAN Caihua och Prof. 3 Fe 5 O 12 /NiO/Pt med vinkelrät magnetisk anisotropi (PMA) där MTT-effekten entydigt har bekräftats av det strömdrivna magnetiseringsomkopplingsfenomenet.
I denna struktur, platina som en tungmetall med stark spinnbana koppling är ansvarig för att producera ren spinnström genom att tillföra en ström genom den. Som en antiferromagnetisk isolator, NiO används för att konvertera elektronisk spinnström till magnonisk spinnström (magnonström). Det isolerande Y 3 Fe 5 O 12 (YIG) med PMA appliceras som en magnonsänka. När MTT finns, magnetiseringen av YIG kan lutas eller växlas med magnonströmmen.
Som isolatorer, YIG och NiO kan säkert förhindra att elektronisk ström tränger in i dem, så påverkan från elektronisk spinnström kan elimineras. På samma gång, vinkelrät YIG kan inte deterministiskt bytas av ett in-planet Oersted-fält, som helt kan utesluta en möjlighet till Oersted -mekanismen. Därför, endast magnonströmmen genom det antiferromagnetiska NiO har förmåga att utöva vridmoment på YIG och orsakar dess magnetiseringsbyte.
Denna observation verifierar således entydigt MTT -effekten. Enligt egenskaperna hos SOT-inducerad magnetiseringsomkoppling, om det tillämpade in-planet-fältet är omvänt, SOT -omkopplingsriktningen bör också vändas. Denna funktion kan vara en ytterligare indikation för MTT -effekten.
Därför, detta arbete fastställer klart det fysiska scenariot för magnetonöverföringsmomenteffekten, och visar att MTT är användbart som ett verktyg för att kontrollera magnetisering av magnetiska isolatorer, som kan främja utvecklingen av rent magnonminne och logiska enheter.
Det relaterade arbetet har publicerats i Fysisk granskning B med titeln "Växla vinkelrät magnetisering av en magnetisk isolator med magnonöverföringsmoment."
