项目名称: 单晶铁磁金属/重金属异质结构中自旋-轨道力矩效应研究

项目编号: No.11474066

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 吴义政

作者单位: 复旦大学

项目金额: 95万元

中文摘要: 铁磁金属/重金属异质结构中的自旋-轨道力矩作用,可以利用非磁金属中的电流调控铁磁层中磁畴的翻转、畴壁的移动以及自旋动力学行为,是近年来发现的一种自旋-轨道耦合驱动的新型磁学效应,具有丰富的物理内涵和广阔的应用前景,但其内在物理机制还存在重大争论。本项目申请将利用分子束外延技术在绝缘衬底上外延生长单晶磁性金属/重金属异质薄膜,在高质量单晶外延薄膜体系内探索重金属中自旋-轨道耦合效应对于铁磁层磁性的调控,研究重金属中自旋-轨道耦合作用对自旋相关输运的影响;通过系统调控薄膜厚度、界面性质、电流方向以及磁场方向来正确区分界面Rashba效应和自旋霍尔效应贡献,厘清自旋-轨道力矩的内在机制,并追求新的物理发现;探索增强自旋-轨道力矩的方法,并利用自旋-轨道力矩效应设计新型的自旋电子器件;探索自旋-轨道力矩效应对自旋动力学效应影响及其微观物理机制。

中文关键词: 磁性薄膜;自旋-轨道力矩;磁各向异性;自旋输运;自旋动力学

英文摘要: Through the current in the non-magnetic layer, the spin-orbit torque effect in metallic ferromagnet/heavy metal heterostructure can be used to tune the reveral of magnetic domain, domain wall motion and the spin dynamics properties in the ferromagnetic layer. The spin-orbit torque effect is a recently discovered physics effect driven by the spin-orbit coupling, which exhibits abundant physical phenomina and great potential applications in spintronic devices, but its physics mechanism still remains strong controversy. In this proposal, we will use the Molecular Beam Epitaxy to grow single crystalline metallic ferromangetic/ heavy metal heterostructure, and study the spin-orbit torque effect in high quality single crystalline films. The main task is to study the effect of the spin-orbit coupling in the heavy metal film on the magentic properties and the spin-related transport properties in the magnetic layers. By tuning the film thickness, the interface property and the orientations of the current and magnetic field, we hope to correctly separate its contributions from the interface Rashba effect and Spin-Hall effect, and to figure out the physics mechanism of the spin-orbit torque effect, and try to find new physical phenomena related. We will try to search the methods and the systems to enhance the spin-orbit torque effect, and unilize this effect to design new spintronics device. We will study how the spin-orbit torque can influence the spin dynamics properties in the magnetic layer and its physics mechanism.

英文关键词: magnetic thin fillm;spin-orbit torque;magnetic anisotropy;spin dependent transport;spin dynamics

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