制造巨大自旋霍尔效应的材料

5^th理论、材料和凝聚态物理国际会议

2018年11月26日至28日|美国洛杉矶

Avyaya J Narasimham

美国纽约州立大学

海报和接受的摘要:Res. Rev. J Mat. science

DOI:10.4172 / 2321 - 6212 c10 - 042

摘要

亚稳态β-W中的自旋轨道耦合产生的自旋轨道扭矩(SOT)强到足以翻转相邻磁层的磁矩。在磁隧道结(MTJ)堆叠中，这些扭矩可用于在高阻态和低阻态之间切换。为了大规模制造SOT-MTJ器件或电荷耦合自旋逻辑器件，需要了解对β-W有选择性的沉积条件。我们展示了在SiO2/Si或SiN/Si衬底上通过引入O2气体或N2气体来生长5-20nm厚β-W薄膜的两种不同技术。利用x射线衍射图、电阻率、x射线光电子能谱和x射线反射率分别测定了β相w的相态、成键信息和厚度。这些结果证明了一种可靠的技术，可以在裸硅和二氧化硅上制备厚达20nm的β-W薄膜，同时为在器件堆栈的任何位置沉积这些薄膜提供了见解。最近对β相Ta和W的自旋霍尔效应研究表明，横向自旋电流强大到足以切换相邻的磁层。具有垂直磁各向异性(PMA)的薄膜具有均匀的磁化和较高的热稳定性。在CoFeB和W之间插入1nm厚的Ta插入层可诱导PMA，振动样品磁强计和异常霍尔电压测量证实了这一点。β-W(5nm)/Ta(1nm)通道和相邻的CoFeB/MgO/Ta层形成了100nm宽的霍尔棒结构。 Effect of in-plane current induced change in coercivity was studied during a sweep of the in-plane magnetic field. An empirical model to quantitatively understand the switching mechanism will be presented.

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