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研究快讯 | 原子厚度磁性双层中的巨大自旋转移矩
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原文已发表在CPL Express Letters栏目
Received 1 September 2020;
online 15 September 2020
EXPRESS LETTER
Giant Spin Transfer Torque in Atomically Thin Magnetic Bilayers
Weihao Cao (曹伟豪), Matisse Wei-Yuan Tu (涂维元), Jiang Xiao (肖江), and Wang Yao (姚望)
Chin. Phys. Lett. 2020 37 (10): 107201
文章亮点
研究发现原子厚度磁性双层结构中电子的薄膜量子干涉效应带来巨大自旋转移矩。
原子厚度磁性双层中的巨大自旋转移矩
研究背景
范德瓦尔斯二维磁性晶体的发现带来在原子厚度极限下实现磁性数据存储和调控的前景。用范德瓦尔斯磁性多层膜构成的隧道结已显示创纪录的隧穿磁阻，提供了高效读取的机理。下一个有待实现的目标是在范德瓦尔斯磁性异质结中实现对磁性的全电调控，为信息的高效写入提供机理。
内容简介
香港大学曹伟豪，涂维元，姚望，和复旦大学肖江的合作理论研究发现了原子厚度磁性器件中普遍存在的巨大自旋转移矩，从而可以通过微弱电流有效驱动磁性的可控反转。他们将这一发现归因于电子隧穿的薄膜量子干涉效应，电子作为铁磁层之间角动量交换的“信使”，由于被多次界面反射穿过铁磁层，因而每个入射电子在两个铁磁层之间累计传递的转移矩可以远大于电子本身的角动量ℏ/2。这一发现将微腔量子电动力学的经典范式引入了自旋电子学，即通过空腔内部的多次反射大幅增强粒子与腔内物体的相互作用。腔电动力学中的原子和光子的角色现在分别由铁磁体和电子来扮演，范德瓦尔斯界面自然地实现了“腔镜”。研究发现关键的品质因数–每个电子隧穿产生的转移矩–具有与体系参数无关的普适值：(ℏ/2)tan(θ/2)，仅由两个铁磁矩之间的夹角θ决定。
研究意义和重要性
这些发现指出了范德瓦尔斯二维磁性晶体在高性能自旋电子器件应用中令人兴奋的前景。
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