Symmetry-dependent field-free switching of perpendicular magnetization

凝聚态物理 铁磁性 磁化 磁场 物理 对称(几何) 垂直的 几何学 量子力学 数学
作者
Liang Liu,Chenghang Zhou,Xinyu Shu,Changjian Li,Tieyang Zhao,Weinan Lin,Jinyu Deng,Qidong Xie,Shaohai Chen,Jing Zhou,Rui Guo,Han Wang,Jihang Yu,Shu Shi,Ping Yang,Stephen J. Pennycook,Aurélien Manchon,Jingsheng Chen
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Springer Nature]
卷期号:16 (3): 277-282 被引量:240
标识
DOI:10.1038/s41565-020-00826-8
摘要

Modern magnetic-memory technology requires all-electric control of perpendicular magnetization with low energy consumption. While spin–orbit torque (SOT) in heavy metal/ferromagnet (HM/FM) heterostructures1–5 holds promise for applications in magnetic random access memory, until today, it has been limited to the in-plane direction. Such in-plane torque can switch perpendicular magnetization only deterministically with the help of additional symmetry breaking, for example, through the application of an external magnetic field2,4, an interlayer/exchange coupling6–9 or an asymmetric design10–14. Instead, an out-of-plane SOT15 could directly switch perpendicular magnetization. Here we observe an out-of-plane SOT in an HM/FM bilayer of L11-ordered CuPt/CoPt and demonstrate field-free switching of the perpendicular magnetization of the CoPt layer. The low-symmetry point group (3m1) at the CuPt/CoPt interface gives rise to this spin torque, hereinafter referred to as 3m torque, which strongly depends on the relative orientation of the current flow and the crystal symmetry. We observe a three-fold angular dependence in both the field-free switching and the current-induced out-of-plane effective field. Because of the intrinsic nature of the 3m torque, the field-free switching in CuPt/CoPt shows good endurance in cycling experiments. Experiments involving a wide variety of SOT bilayers with low-symmetry point groups16,17 at the interface may reveal further unconventional spin torques in the future. Spin–orbit torque in heavy metal/ferromagnet heterostructures is promising for all-electric control of magnetic memory, but has so far required an additional symmetry breaking in the design to switch perpendicular magnetization. Instead, a low symmetry at the interface can give rise to out-of-plane spin torque and switch the magnetization deterministically.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
Cola完成签到,获得积分0
刚刚
良月二十三完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
刘小姐发布了新的文献求助10
1秒前
落寞水之完成签到 ,获得积分20
1秒前
smottom应助YELLOW采纳,获得10
2秒前
2秒前
michael发布了新的文献求助30
2秒前
2秒前
xhy完成签到,获得积分20
2秒前
葛儿完成签到 ,获得积分10
2秒前
Jasper应助XA采纳,获得10
3秒前
青丝完成签到,获得积分10
3秒前
百事可乐发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
Kelo完成签到,获得积分10
4秒前
拓扑超导相变完成签到 ,获得积分10
4秒前
zzz发布了新的文献求助10
4秒前
yq完成签到 ,获得积分10
5秒前
NiKo发布了新的文献求助10
5秒前
abb发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
大个应助酷酷采纳,获得10
5秒前
6秒前
娜娜发布了新的文献求助10
6秒前
越瑟淳潔完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
漫漫发布了新的文献求助10
6秒前
善学以致用应助欧阳铭采纳,获得10
7秒前
Ryo发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
eagle14835完成签到,获得积分10
7秒前
共享精神应助cdbb采纳,获得10
7秒前
希望天下0贩的0应助如梦采纳,获得10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
栖迟完成签到 ,获得积分10
8秒前
虚心的若翠完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
Jared发布了新的文献求助10
8秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Exploring Nostalgia 500
Natural Product Extraction: Principles and Applications 500
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 500
Advanced Memory Technology: Functional Materials and Devices 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5667660
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4887012
关于积分的说明 15121059
捐赠科研通 4826441
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2584044
邀请新用户注册赠送积分活动 1538066
关于科研通互助平台的介绍 1496210