自旋軌道矩（Spin-orbit torque）是一種利用自旋軌道耦合產(chǎn)生自旋流并通過角動量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)磁性材料電調(diào)控的有效方法，通常發(fā)生在具有反演對稱性破缺的自旋霍爾金屬/磁性材料界面等。亞鐵磁是具有兩套反平行排列、相互競爭磁晶格的一類重要磁性材料。亞鐵磁因其高速自旋動力學、角動量和磁性高度可控補償、易探測等獨特優(yōu)勢成為有廣泛應用前景的信息功能材料。發(fā)展低功耗、高速、高密度非易失亞鐵磁自旋存儲和計算新技術的關鍵是實現(xiàn)巨大垂直磁各向異性、易集成亞鐵磁材料的高效電調(diào)控。物理上，亞鐵磁為探究反鐵磁耦合體系的特有自旋現(xiàn)象提供了靈活、便捷的研究平臺。

　　最近，中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室研究員朱禮軍課題組與美國康奈爾大學教授Daniel Ralph、David Muller等合作，在組分均勻、兼容傳統(tǒng)CMOS工藝、巨大垂直磁各向異性的亞鐵磁FeTb薄膜中發(fā)現(xiàn)了非傳統(tǒng)自旋軌道矩效應，并利用該新型自旋軌道矩在室溫下實現(xiàn)了幾十納米厚度FeTb薄膜僅為幾個MA/cm²的超低電流密度翻轉(zhuǎn)。研究表明該新型自旋軌道矩為一種體自旋軌道耦合效應，總自旋軌道矩效率隨厚度增大而單調(diào)增大，并在90納米厚度時達到了300%；單位厚度自旋軌道矩效應達到0.036 nm^-1，是目前文獻報道的最高值；物理起源為內(nèi)部自旋霍爾效應和某種hidden反演對稱性破缺的相互作用，其強度可通過樣品組分調(diào)控，其符號隨角動量和磁矩的平行或反平行排列發(fā)生改變。上述新發(fā)現(xiàn)與以往在均勻鐵磁體系的研究結(jié)果 (Adv. Funct. Mater. 2020: 30, 2005201; Adv. Funct. Mater. 2021:31, 2103898) 為研究非傳統(tǒng)自旋軌道矩效應及其在低功耗、高速、高密度自旋存儲和計算技術中的應用提供了重要物理原理信息。

　　相關研究成果在線發(fā)表在Applied Physics Reviews上，并入選“研究亮點”。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、半導體所等的支持。

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