(a) Diagrama esquemático y (b) Confirmación experimental del efecto MTT. (a) La corriente de espín en Pt se transforma como corriente de magnón en NiO y luego transfiere los momentos angulares de espín a Y 3 Fe 5 O 12 (YIG). (b) Resistencia de Hall anómala en función de la corriente aplicada en diferentes campos aplicados. Los bucles de conmutación de magnetización se observan con direcciones de conmutación opuestas bajo campos opuestos. (Imagen de IOP)
El torque de giro proporciona un medio eléctrico conveniente para controlar de manera eficiente las magnetizaciones. Por lo general, se puede producir mediante corriente de espín polarizada o corriente de espín pura a través del efecto Hall de espín. El primero y el último se denominan par de transferencia de giro (STT) y par de órbita de giro (SOT), respectivamente. Utilizando estas herramientas, la gente ha desarrollado la segunda generación STT-MRAM (memoria magnética de acceso aleatorio) con anisotropía magnética en el plano, STT-MRAM de tercera generación con anisotropía magnética perpendicular y SOT-MRAM de cuarta generación entre otros dispositivos espintrónicos y chips. Es más, Se han demostrado chips STT-MRAM perpendiculares y cercanos a aplicaciones a gran escala.
Se ha demostrado que las excitaciones colectivas en sistemas ordenados por espín u ondas de espín o magnones transmiten el momento angular de espín a una larga distancia solo mediante el acoplamiento adyacente entre espines locales sin fluir electrones cargados, arrojando luz sobre una versión de microelectrónica sin calentamiento Joule. Por lo tanto, se espera que los magnones sirvan como portadores de ideas para transmitir, almacenamiento y procesamiento de información de giro.
Antes de que, se convierte en una cuestión abierta y de frontera para la magnónica y la espintrónica si los magnones pueden transferir el par de giro o no además de la corriente de giro pura. La respuesta a esta pregunta determina la posibilidad de desarrollar modales magnónicos puros para controlar las magnetizaciones. Aunque el efecto del par de transferencia de magneton (MTT) se ha estudiado teóricamente, su confirmación precisa en experimentos sigue siendo un desafío.
Dr. Guo Chenyang, El profesor asociado WAN Caihua y el profesor HAN Xiufeng, etc.en el grupo M02 del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China diseñaron recientemente una heteroestructura magnética aislante Y 3 Fe 5 O 12 / NiO / Pt con anisotropía magnética perpendicular (PMA) en la que el efecto MTT ha sido confirmado inequívocamente por el fenómeno de conmutación de magnetización impulsado por corriente.
En esta estructura, el platino como metal pesado con un fuerte acoplamiento de órbita de espín es responsable de producir una corriente de espín pura mediante la aplicación de una corriente a través de él. Como aislante antiferromagnético, El NiO se utiliza para convertir la corriente de espín electrónico en corriente de espín magnónica (corriente magnónica). La Y aislante 3 Fe 5 O 12 (YIG) con PMA se aplica como un fregadero magnon. Una vez que exista el MTT, la magnetización de YIG se puede inclinar o conmutar por la corriente magnon.
Como aislantes, YIG y NiO pueden evitar de forma segura que la corriente electrónica penetre en ellos, por lo que se puede eliminar cualquier influencia de la corriente de espín electrónica. Al mismo tiempo, YIG perpendicular no se puede cambiar de forma determinista mediante un campo Oersted en el plano, lo que puede descartar por completo una posibilidad del mecanismo de Oersted. Por lo tanto, sólo la corriente de magnón a través del NiO antiferromagnético tiene la capacidad de ejercer un par en YIG y provoca su conmutación de magnetización.
Por tanto, esta observación verifica de forma inequívoca el efecto MTT. Según las características de la conmutación de magnetización inducida por SOT, si el campo aplicado en el plano se invierte, la dirección de conmutación SOT también debe invertirse. Esta función puede ser una indicación adicional del efecto MTT.
Por lo tanto, Este trabajo establece claramente el escenario físico para el efecto de par de transferencia de magneton, y muestra que el MTT es útil como herramienta para controlar la magnetización de aisladores magnéticos, que puede avanzar en el desarrollo de dispositivos lógicos y de memoria magnon puros.
El trabajo relacionado ha sido publicado en Revisión física B titulado "Conmutación de la magnetización perpendicular de un aislante magnético por par de transferencia magnon".
