交错磁体中正-逆自旋劈裂效应研究获新进展

作者：朱汉斌   来源：中国科学报

近日，松山湖材料实验室自旋量子材料与器件课题组在国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的支持下，研究了具有倾斜Néel矢量（101）–RuO₂（纳米二氧化钌）交错磁体中的正-逆自旋劈裂效应（ASSE）。相关成果发表于《先进科学》（Advanced Science）。

该研究通过脉冲激光沉积结合磁控溅射的方式制备了高质量的RuO2薄膜和RuO2/Py磁异质结构，分别结合自搭建的自旋轨道力矩铁磁共振技术和自旋泵浦技术，同时进行了正-逆自旋劈裂效应的系统表征：通过自旋轨道力矩铁磁共振技术对电流沿RuO2不同晶体取向进行了各向异性的自旋力矩测试，发现只有当电流沿（010）方向时，才具有显著的z-方向自旋力矩。

研究人员进一步利用直流电流诱导的自旋劈裂力矩调节共振线宽即MOD方法更加直接评估了类阻尼力矩效率，获得各向异性的类阻尼力矩且与温度有强烈的依赖关系；通过自旋泵浦技术在RuO₂中进行逆自旋劈裂效应测试，分别利用面内和面外微波场激励两种手段，实现发现与晶体取向相关的自旋泵浦信号[沿（010）方向最大化]以及较低温度下各向异性的自旋泵浦信号的增强，证实RuO₂中的逆自旋劈裂效应。

该研究揭示了RuO₂中与晶体取向相关的正-逆自旋劈裂效应诱导的电荷-自旋相互转换现象，且具有与温度高度相关的特性。这一研究结果将进一步推动对交错磁体中自旋劈裂效应的理解，为未来自旋劈裂力矩-磁性随机存储器奠定科学基础。

相关论文信息：http://doi.org/10.1002/advs.202400967