氧化铜底层的自旋轨道矩

效率显著增强

利用自然氧化铜底层的轨道角动量效应，在金属反铁磁异质结中显著提升自旋轨道矩效率，为高效自旋电子器件开辟新路。

Zhu, Zhiqiang · Cheng, Lu · 徐晓光 · 孟康康 · 张静言 · 朱涛 · Lv, Hualiang · 车仁超 · Shao, Dingfu · 张德林 · 吴勇 · 张刚 · 姜勇

Advanced Materials 2025

具体参数

自旋轨道矩效率

{'zh': '8.9', 'en': '8.9'}

临界电流密度

{'zh': '8.17', 'en': '8.17'} MA cm⁻²

技术优势

效率翻近九倍

Cu*/IrMn界面产生的轨道流在IrMn中转化为自旋流，使自旋轨道矩效率比无氧化铜层时提高8.9倍。

驱动电流更小

在Cu*/IrMn/[Co/Pt]3异质结中，SOT驱动的磁化翻转临界电流密度显著降低，证明轨道流的贡献。

无需贵金属

效率提升来自Cu*/IrMn界面的轨道流，不依赖Pt等贵金属自旋霍尔材料。

应用场景

• 磁性随机存储器：用更小电流写入数据，降低功耗并提升集成密度。
• 自旋逻辑器件：利用轨道流实现低能耗磁化翻转，支撑逻辑运算。
• 自旋转移矩存储器：提高翻转效率，突破传统自旋转移矩的电流瓶颈。
• 自旋电子测试仪器：提供高精度SOT测试结构，用于表征轨道流效应。