Modeling of a magnetic field sensor based on spin Hall magnetoresistance
Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica（意大利国家计量研究所）；DISAT, Politecnico di Torino（都灵理工大学）；AGH University of Krakow（克拉科夫AGH科技大学）；Singulus Technologies AG（辛格卢斯技术股份公司）
Syeda Farwa Bukhari, Alessandro Magni, Witold Skowroński, Elena Losero, Vittorio Basso, Carlo Appino, Piotr Wiśniowski, Juergen Langer, Berthold Ocker, Dario Da… 展开作者
Syeda Farwa Bukhari, Alessandro Magni, Witold Skowroński, Elena Losero, Vittorio Basso, Carlo Appino, Piotr Wiśniowski, Juergen Langer, Berthold Ocker, Dario Daghero, Michaela Kuepferling
Next-generation spintronic sensors aim to overcome the limitations of traditional tunneling-magnetoresistance (TMR) devices, such as complex manufacturing, high $1/f$ noise, and significant offsets. This work presents a comprehensive modeling and experimental validation of a magnetic field sensor based on Spin Hall Magnetoresistance (SMR) in a Wheatstone bridge configuration. Utilizing a multiphysics approach, we simulate the interplay between SMR, Anisotropic Magnetoresistance (AMR), and Spin-Orbit Torque (SOT) using a Stoner-Wohlfarth model complemented by a Fuchs-Sondheimer analysis of current distribution. To account for the presence of magnetic domains, we incorporate a modified Stoner-Wohlfarth framework that considers non-uniform magnetization and domain wall motion through a "truncated astroid" approach, allowing for a statistical distribution of single-domain particles. The model is validated against experimental measurements of Pt/$\text{Fe}_{60}\text{Co}_{20}\text{B}_{20}$ and Ta/$\text{Fe}_{60}\text{Co}_{20}\text{B}_{20}$ bilayers patterned into Hall bars and Wheatstone bridges. The model provides critical design guidelines for optimizing material properties, layer thickness, and device layout to minimize power consumption and maximize sensitivity in SMR-based sensing applications.
Anomalous Hall-like transverse magnetoresistance in Au thin films on Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$
铂与磁性绝缘体接触时的异常霍尔信号是常见的观测结果，可以用邻近磁化或自旋霍尔磁阻来解释。在这项工作中，纵向和横向的磁阻测量的纯金薄膜上的亚铁磁绝缘体Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（钇铁石榴石，YIG）。我们发现，无论是纵向和横向的磁阻有定量一致的缩放YIG/Au和YIG/Pt参考系时，应用自旋霍尔磁阻框架。由于磁邻近效应而引起的反常霍尔效应的贡献是不明显的。
Giant Domain-Wall Hall Magnetoresistance in Magnetic Topological Semimetal
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Optical Information Materials and Technology, Institute for Advanced Materials, South China Academy of Advanced Optoelectronics, South China Normal University（华南师范大学）
Giant anisotropic magnetoresistance and planar Hall effect in the Dirac semimetal Cd3As2
各向异性磁电阻是指材料的电阻随电流和外磁场相互方向的变化趋势。在这里，我们报告的实验观察狄拉克半金属Cd 3 As 2的巨各向异性磁电阻及其横向版本，称为平面霍尔效应。相对各向异性磁电阻为负，在2K和10 T下可达-68%。在这种各向同性和双折射材料中的高各向异性和负号归因于沿磁场的场依赖电流，其可以由能带结构的Berry曲率引起。这一观测不仅揭示了外尔和狄拉克半金属中的异常物理现象，而且发现了外尔和狄拉克费米子除了负磁阻之外的其他输运特征。
Impact of the interface quality of Pt/YIG(111) hybrids on their spin Hall magnetoresistance
研究了Pt/$_3$（111）杂化材料的界面质量对其自旋霍尔磁电阻的影响。这是通过在Pt沉积之前将Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（111）单晶衬底暴露于不同的良好限定的表面处理来实现的。通过反射高能电子衍射和俄歇电子能谱监测\textit{in-situ}以及通过原子力显微镜和X射线衍射监测\textit{ex-situ}的Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$（YIG）表面、Pt/YIG界面和Pt层的质量。为了确定不同的表面处理对自旋霍尔磁阻的影响，在室温下进行角度依赖性磁阻测量。最大的自旋霍尔磁电阻被发现在Pt/YIG制造的两步表面处理组成的“食人鱼”蚀刻过程，然后在$500^\circ$ C在纯氧气氛中退火步骤。我们的数据表明，小SMR在Pt/YIG没有任何表面处理的YIG衬底之前，Pt沉积是由相当大的碳团聚在Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$表面。
Robust magnetotransport in disordered ferromagnetic kagome layers with quantum anomalous Hall effect
对无序铁磁可果美层的磁输运性质进行了数值研究。我们发现在可果美层状材料（如Fe $_3$ Sn $_2$，Co $_3$ Sn $_2$ S $_2$，和Mn $_3$ Sn）中可以实现大的畴壁磁电阻或负磁电阻，表现出量子反常霍尔效应.戈薇层表现出强烈的磁各向异性和大的磁阻取决于它们的磁织构。这些畴壁磁阻预计将是强大的，对无序和观察无关的畴壁厚度，在铁磁金属中的常规畴壁磁阻。
Spin Hall magnetoresistance at Pt/CoFe2O4 interfaces and texture effects
我们报道了在外延的（001）和（111）CoFe 2 O 4（CFO）亚铁磁绝缘膜上生长的薄Pt棒的磁阻测量结果。这些结果可以用最近发现的自旋霍尔磁电阻（SMR）来描述。SMR的大小取决于界面制备条件，当Pt/CFO样品在原位制备时，在单个过程中是最佳的。自旋混合界面的电导，关键参数的SMR和其他相关的自旋相关的现象，如自旋泵或自旋Seebeck效应，被发现是不同的结晶取向的CFO，突出的作用的组成和密度的磁性离子在自旋混合的界面。
Magnon Planar Hall Effect and Anisotropic Magnetoresistance in a Magnetic Insulator
对于平行于或垂直于磁有序导体或半导体中的磁化方向行进的电荷电流，电致伸缩性可以不同，导致众所周知的平面霍尔效应和各向异性磁阻。本文研究了磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$中磁振子的类似各向异性磁输运行为。电和热磁振子注入，和电检测方法在室温下使用的横向和纵向的几何结构，以测量磁振子平面霍尔效应和各向异性磁阻，分别。我们观察到，相对于平均磁振子电导率，即$|(σ_{\parallel}^{\textrm{m}}-σ_{\perp}^{\textrm{m}})/σ_{0}^{\textrm{m}}|$，平行和垂直于磁化方向的磁振子电流电导率之间的相对差异约为5%，大多数测量设备显示$σ_{\perp}^{\textrm{m}}>σ_{\parallel}^{\textrm{m}}$。
Spin Hall magnetoresistance at the altermagnetic insulator/Pt interface
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学与物理学院）；Department of Physics, University of Konstanz（康斯坦茨大学物理系）；Institute of Solid State and Materials Physics, TU Dresden（德累斯顿工业大学固体与材料物理研究所）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids（马克斯·普朗克固体化学物理研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Center for Transport and Devices, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学传输与器件中心）；School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学学院）
Observation of Shubnikov-de Haas Oscillations, Non-trivial Berry Phase, Planar Hall and Anisotropic Magnetoresistance at the conducting interface of EuO-KTaO$_3$
Orbital Hall conductivity and orbital diffusion length of Vanadium thin films by Hanle magnetoresistance
CIC NanoGUNE（纳米技术联合研究中心）；UPV-EHU（巴斯克地区国立大学）；Centro de Física de Materiales CSIC-UPV/EHU（材料物理中心）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科奎，巴斯克科学基金会）
Evolution of the Spin Hall Magnetoresistance in Cr$_2$O$_3$/Pt bilayers close to the Néel temperature
研究了由Pt和反铁磁Cr $_2$ O $_3$组成的双层膜中磁电阻随温度的演化。我们在20 - 60°C范围内改变温度，接近Cr $_2$ O $_3$的Néel温度约37°C。在外部磁场在三个相互正交的平面中旋转期间记录磁阻响应。在Cr $_2$ O $_3$的顺磁相中观察到具有与正自旋霍尔磁阻一致的对称性的大磁阻，然而当冷却到低于Néel温度时其消失。与Gd $_3$ Ga $_5$ O $_{12}$ /Pt异质结构中的类似实验相比，我们得出结论，顺磁场诱导的磁化在绝缘体中不足以解释所观察到的磁阻。我们推测，在界面处的磁矩的类型定性地影响自旋角动量转移，与Cr下沉角动量的$3d$矩相比，Gd的更局部化的$4f$矩更有效。
Exchange magnetic field torques in YIG/Pt bilayers observed by the spin-Hall magnetoresistance
利用自旋霍尔磁阻（SMR）测量了钇铁石榴石薄膜对Pt薄膜自旋积累的有效场力矩。结果，可以电测量铁磁绝缘层的磁化方向。实验的横向和纵向电阻是很好地描述的SMR的理论模型的直接和逆自旋霍尔效应，对于不同的Pt厚度[3，4，8和35 nm]。采用Pt的自旋霍尔角$θ_{SH}=0.08$，得到了Pt的自旋扩散长度（$λ=1.1\pm0.3$ nm）以及自旋混合电导的实部（$G_r=(7\pm3)\times10^{14}Ω^{-1}$ m $^{-2}$）和虚部（$G_i=(5\pm3)\times10^{13}Ω^{-1}$ m $^{-2}$）及其比值（$G_r/G_i=16\pm4$）.
