Symmetry and magnitude of spin-orbit torques in ferromagnetic heterostructures
Kevin Garello, Ioan Mihai Miron, Can Onur Avci, Frank Freimuth, Yuriy Mokrousov, Stefan Blügel, Stéphane Auffret, Olivier Boulle, Gilles Gaudin, Pietro Gambardella
备注：
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Current-induced spin torques are of great interest to manipulate the orientation of nanomagnets without applying external magnetic fields. They find direct application in non-volatile data storage and logic devices, and provide insight into fundamental processes related to the interdependence between charge and spin transport. Recent demonstrations of magnetization switching induced by in-plane current injection in ferromagnetic heterostructures have drawn attention to a class of spin torques based on orbital-to-spin momentum transfer, which is alternative to pure spin transfer torque (STT) between noncollinear magnetic layers and amenable to more diversified device functions. Due to the limited number of studies, however, there is still no consensus on the symmetry, magnitude, and origin of spin-orbit torques (SOTs). Here we report on the quantitative vector measurement of SOTs in Pt/Co/AlO trilayers using harmonic analysis of the anomalous and planar Hall effects as a function of the applied current and magnetization direction. We provide an all-purpose scheme to measure the amplitude and direction of SOTs for any arbitrary orientation of the magnetization, including corrections due to the interplay of Hall and thermoelectric effects. Based on general space and time inversion symmetry arguments, we show that asymmetric heterostructures allow for two different SOTs having odd and even behavior with respect to magnetization reversal. Our results reveal a scenario that goes beyond established models of the Rashba and spin Hall contributions to SOTs. The even SOT is STT-like but stronger than expected from the spin Hall effect in Pt. The odd SOT is composed of a constant field-like term and an additional component, which is strongly anisotropic and does not correspond to a simple Rashba field.
Quantifying Spin-Orbit Torques in Antiferromagnet/Heavy Metal Heterostructures
自旋电流对绝缘反铁磁体（AFM）磁序的影响是一个重要的研究课题，它可以带来新的应用。为了实现这一目标，表征与AFM/重金属（HM）界面相关的自旋轨道力矩（SOT）是很重要的。在这里，我们报告的谐波霍尔电压在一个占主导地位的易平面原子力显微镜，外延c轴取向的$α$ -Fe $_2$ O $_3$薄膜，与Pt的界面的完整的角度依赖性。通过对谐波霍尔信号和$α$ $_2$ O $_3$的磁参数进行建模，我们确定了类场和类阻尼SOT的幅度。平面外的字段扫描被证明是必不可少的，以确定阻尼的扭矩分量。与铁磁/重金属异质结构相比，我们的研究结果表明，类场转矩显着大于阻尼类转矩，这与界面自旋混合电导的大虚分量的存在相关。我们的工作展示了一个直接的方式来表征AFM/HM异质结构中的SOT。
Control of spin-orbit torques by interface engineering in topological insulator heterostructures
(Bi $_{1-x}$ Sb $_x$）$_2$ Te $_3$拓扑绝缘体（TI）由于其大的电荷-自旋转换效率和可用于操纵铁磁体（FM）的磁化的随之而来的自旋-轨道转矩（SOT）而引起越来越多的关注。然而，扭矩的起源仍然难以捉摸，而在TI/FM界面的杂化状态和强物质混合的影响基本上是未探索的。通过结合界面化学分析和自旋转移铁磁共振（ST-FMR）测量，我们证明了混合在SOTs的产生中起着关键作用。通过插入合适的普通金属间隔物，减少了材料混合，并且大大改善了界面处的TI特性，从而导致SOT性质的强烈变化。一个显着增强的类场扭矩，反对和超越奥斯特场扭矩，观察到，这可以归因于非平衡自旋密度在Rashba分裂表面带和抑制自旋记忆损失。
Charge-to-spin conversion efficiency in ferromagnetic nanowires by spin torque ferromagnetic resonance: Reconciling lineshape and linewidth analysis methods
自旋轨道矩对于改变纳米结构的磁化方向、移动Skyrmion和激发自旋波等都有重要意义。确定其效率的标准方法是通过自旋扭矩铁磁共振（ST-FMR），这是一种涉及分析共振线宽或线型的技术。在微观结构上，这两种分析方法相当一致。在这里，我们提出了坡莫合金（Ni $_{80}$ Fe $_{20}$）纳米线的ST-FMR结果-宽度从$150$到800 nm不等-这表明，用于分析共振线宽和线型的标准模型给出了不同的结果;当使用线型方法时，纳米线的效率大大提高。一个ST-FMR模型，适当占样本形状，并显示出更好的一致性，这两种方法之间。微磁模拟被用来验证模型。这些结果和更准确的纳米线模型的表征和优化的电荷到自旋的转换效率的纳米结构是非常重要的。
Commensuration torques in double-moiré twisted trilayer hexagonal boron nitride and graphene heterostructures
University of Seoul（首尔大学）；Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学与技术研究所（ICN2，西班牙高等科学研究委员会和巴塞罗那独立科学研究所））
Engineering nonlinear spin-orbit torque driven by intra-band transport in MoSe$_2$/CrI$_3$ and WSe$_2$/CrI$_3$ van der Waals heterostructures
Faculty of Science, Department of Physics, Shahid Chamran University of Ahvaz（阿瓦士沙希德·恰姆兰大学理学院物理系）；School of Quantum Physics and Matter, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（基础科学研究所量子物理与物质学院）；Department of Physics, Zhejiang Normal University（浙江师范大学物理系）
Magnetic-field effect in the heterostructure Ba$_{0.8}$Sr$_{0.2}$TiO$_3$/LaMnO$_3$
研究了在单晶锰氧化物LaMnO $_3$上沉积的铁电Ba $_{0.8}$ Sr $_{0.2}$ TiO $_3$薄膜的输运和磁输运性质。在界面处产生的二维电子气将反铁磁锰氧化物的界面区域转变为具有重定向磁矩的铁磁状态。我们得到，这些铁磁区域的异质结构的电阻的贡献似乎是依赖于外部磁场施加垂直于界面（和平行于{ \it c}轴的铁磁状态的LaMnO $_3$）。我们认为，所研究的异质结构的电阻的下降的影响下的外部磁场是由于在界面区域的铁磁秩序的外观。这导致相对较小的阻力。反过来，所施加的磁场的循环导致铁磁有序区域的增加，并且因此导致铁磁无序处的载流子的散射减少。
Large anomalous Hall effect in ferromagnetic insulator-topological insulator heterostructures
我们证明了拓扑绝缘体化合物Bi 2 Te 3在铁磁绝缘体Cr 2 Ge 2 Te 6上的范德华外延。这些层的取向为Bi 2 Te 3的（001）平行于Cr2 Ge 2 Te 6的（001），Bi 2 Te 3的（110）平行于Cr2 Ge 2 Te 6的（100）。横截面透射电子显微镜表明形成了尖锐的界面。在低温下，由Bi_2 Te_3/Cr_2Ge_2 Te_6组成的双层膜表现出很大的反常霍尔效应（AHE）。倾斜场的AHE的研究表明，易轴位于沿c轴的异质结构，与体Cr2 Ge 2 Te 6的磁化测量一致。Cr2 Ge 2 Te 6的61 K居里温度和近化学计量比材料的使用可能导致基于AHE的自旋电子器件的发展。
Gate-tunable anomalous Hall effect in stacked van der Waals ferromagnetic insulator - topological insulator heterostructures
新的拓扑相，如量子反常霍尔绝缘体（QAHI）或轴子绝缘体的搜索，激发了不同的方案，将磁性引入拓扑绝缘体。一种方案是在拓扑绝缘体中引入铁磁掺杂剂。然而，这通常是具有挑战性的，并且需要仔细设计的生长/异质结构或相对较低的温度来观察QAHI，这是由于诸如铁磁掺杂剂增加的无序等问题。另一个有前途的方案是利用磁性绝缘体的磁邻近效应来磁化拓扑绝缘体。迄今为止，这些异质结构中的大多数是通过诸如分子束外延和金属有机化学气相沉积的生长技术合成的。由于生长条件和晶格失配的差异，这些不容易适用于允许混合和匹配许多可用的铁磁和拓扑绝缘体。在这里，我们证明了磁性邻近效应仍然可以通过干燥转移的剥离微米大小的薄片的范德华拓扑绝缘体和磁性绝缘体材料（BiSbTeSe 2/Cr2 Ge 2 Te 6）组装在堆叠的异质结构中获得，证明了在一个异常的霍尔效应（AHE）的观察。此外，当通过静电门控控制载流子密度时，由这些异质结构制成的器件可以允许AHE的调制。这些结果表明，磁性范德华材料的简单机械转移提供了另一种可能的途径，磁化拓扑绝缘体的磁邻近效应，一个关键的一步，进一步实现新的拓扑相，如QAHI和轴子绝缘体。
