层间反对称交换耦合的前沿进展  

Cutting-edge Progress Inantisymmetric Switching Coupling between Layers

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作  者:杨洪新 李彭 朱英梅 崔琪睿 YANG Hongxin;LI Peng;ZHU Yingmei;CUI Qirui(State Key Laboratory of Solid State Microstructure Physics,School of Physics,Nanjing University,Jiangsu 210093,Nanjing;Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering,Chinese Academy of Sciences,Ningbo 315201,Zhejiang;Suzhou Research Institute,National University of Singapore,Suzhou 215125,Jiangsu)

机构地区:[1]南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室,江苏南京210093 [2]中国科学院宁波材料技术与工程研究所,浙江宁波315201 [3]新加坡国立大学苏州研究院,江苏苏州215125

出  处:《四川师范大学学报(自然科学版)》2024年第4期427-436,共10页Journal of Sichuan Normal University(Natural Science)

基  金:国家重点研发计划(MOST)(2022YFA1405102);国家自然科学基金(12174405);宁波重点科技项目(2021000215);浙江省“先锋”“领雁”研发计划(2022C01053)。

摘  要:层间反对称交换耦合,或者层间Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用,存在于以铁磁/非磁/铁磁金属异质结为单元的多层薄膜体系中.其物理来源是体系的对称性破缺、自旋轨道耦合(spin-orbit coupling,SOC)以及Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)机制.层间DM相互作用的理论于20世纪90年代提出,但是由于其强度较小,直到2019年才被实验观测到人工反铁磁结构中的手性交换偏置效应所证实.近期的实验证明层间DM相互作用能帮助无外场自旋轨道转矩(spin-orbit torque,SOT)翻转垂直磁化,对于新兴自旋电子学器件设计意义重大.简要介绍层间DM相互作用的理论推导、相关实验现象、第一性原理的计算方法以及可能的应用,为今后层间DM相互作用相关的研究抛砖引玉.Interlayer antisymmetric exchange coupling,or interlayer Dzyaloshinskii-Moriya(DM)interaction,exists in ferromagnetic/non-magnetic/ferromagnetic multilayer heterostructures.The microscopic origin of interlayer DM interaction is the interplay between the symmetry breaking of the system,spin-orbit coupling(SOC)and the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RKKY)mechanism.The theory of interlayer DM interaction was proposed in 1990s.However,until 2019,interlayer DM interaction was confirmed experimentally from the chiral exchange bias effect in synthetic antiferromagnetic structures,due to its limited strengths.Recent works proved that interlayer DM interaction is beneficial in the perpendicular magnetization switch in the spin-orbit torque(SOT)processes,which can enable the design of new spintronic device.This paper briefly introduces the theoretical derivation,experimental discoveries,first-principles calculation methods and possible applications of interlayer DM interaction,which will provide inspiration for future research on interlayer DM interaction.

关 键 词:Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 层间反对称交换耦合 层间Dzyaloshinskii-Moriya相互作用 RKKY交换相互作用 自旋轨道转矩效应 

分 类 号:O469[理学—凝聚态物理]

 

参考文献:

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